鞍钢RH精炼工艺研究与实践宝钢RH年会孙群

鞍钢RH精炼工艺研究与实践宝钢RH年会孙群2024/3/23鞍钢RH精炼工艺研究与实践宝钢RH年会孙群1、简介鞍钢新轧钢第二炼钢北区RH-TB设备建设始于1998年，该设备基础设计和主要设备从德国MESSO公司引进，采用大罐旋转台快速换罐、真空室双室平移、多功能氧枪等技术。在超低碳钢生产过程中，一方面要强化RH的脱碳能力，并防止精炼后期增碳；另一方面，超低碳钢由于脱碳的需要，处理前后钢水中及渣中含氧较高，如何精确控制钢水中氧对钢水最终质量具有重要影响。因此，系统研究深脱碳冶炼控制、残余氧和夹杂物控制以及防止增碳等，对提高RH精炼效率以及提高钢水洁净度具有重要意义。2024/3/23鞍钢RH精炼工艺研究与实践宝钢RH年会孙群2、RH深脱碳工艺研究

我厂生产IF钢和冷轧硅钢采用的冶炼工艺路线为：复吹转炉→RH/TB→板坯连铸2024/3/23鞍钢RH精炼工艺研究与实践宝钢RH年会孙群2.1、复吹转炉冶炼工艺研究鞍钢二炼钢北区180吨顶底复吹转炉，冶炼IF钢和硅钢时，全程底吹氩气，后期增大供气强度是为促进钢-渣反应以达到进一步降碳。冶炼过程顶吹氧枪采取高→低→低的枪位变化，实现冶炼终点[C]含量越低越好的目标，出钢过程采取“留氧”操作。由于精炼前的粗钢液中[C]、[O]含量及其稳定性对RH/TB精炼过程深脱碳的操作工艺、精炼时间等有很大的影响，因此，要求复吹转炉供给RH/TB精炼的粗钢液中的[C]≤500ppm，[O]为400~600ppm。2024/3/23鞍钢RH精炼工艺研究与实践宝钢RH年会孙群2.2、RH/TB深脱碳精炼过程复吹转炉出钢钢水中[C]若在400ppm，[O]在500ppm，则RH/TB深脱碳可分为三个阶段。第一阶段：[C]由400ppm降至200ppm。此期间内，[C]、[O]含量较高，反应激烈，喷溅严重；同时，抽真空时间不长，可以减轻钢液喷溅发生。由于钢液中的[C]、[O]高，在钢液中的扩散又不是限制性环节，因此深脱碳措施往往采取自然脱碳方式。第一阶段深脱碳时间一般在5min左右。2024/3/23鞍钢RH精炼工艺研究与实践宝钢RH年会孙群2.2、RH/TB深脱碳精炼过程第二阶段：[C]由200ppm左右降至30ppm。尽管提高真空度对脱碳有促进作用，但该阶段脱碳速度主要受到钢液中的[O]控制。这是因为第一阶段脱碳反应已消耗了钢液中的[O]，若想加速深脱碳反应，必须补充钢液中的[O]至200～400ppm，因此，该阶段深脱碳措施往往采取顶吹氧强制脱碳方式，深脱碳时间一般在15～20min之间。2024/3/23鞍钢RH精炼工艺研究与实践宝钢RH年会孙群2.2、RH/TB深脱碳精炼过程第三阶段：脱[C]后期，钢液中的[C]由30ppm左右降至10ppm以下。该阶段碳氧反应速度极慢，提高真空度的促进作用不明显，且碳氧反应地点已转移到钢液表面层，因此不仅采取顶吹氧强制脱碳，同时还采取增加钢液与气相接触面积的措施，如向钢液表面吹氩等以及加入铁矿粉等方法。同时在真空条件下精炼时间保持越长，才能做到进一步降低钢液中的碳含量。2024/3/23鞍钢RH精炼工艺研究与实践宝钢RH年会孙群2.3、提高RH/TB深脱碳措施快速提高RH真空度增加提升钢液的驱动气体氩气流量向真空室内钢液表面吹氧

延长真空脱碳时间

RH/TB处理采用大泵抽真空，并采取手动和自动控制相结合，提高真空室内的排气速度，快速提高真空度。增加提升钢液的驱动氩气流量，可以促进钢液通过RH真空室的循环速度，增大钢液－氩气泡的接触面积，有利于碳氧反应的快速进行。由此，将氩气流量由原来的90提高到140Nm3·h-1，钢液循环速度由90t·min-1提高到120t·min-1。真空吹氧强制脱碳时，供氧流量为2000Nm3·h-1，保持钢液中的[O]约在260ppm以上。真空处理时间越长，钢液碳含量就越低。当真空脱碳处理时间约22min左右，钢液中的碳含量由160ppm左右降至20ppm左右。2024/3/23鞍钢RH精炼工艺研究与实践宝钢RH年会孙群3、防止RH精炼钢液增碳的措施1)防止钢包衬砖增碳真空吹氧深脱碳处理结束时IF钢钢液中的碳含量为10ppm程度，但是经过10min时间真空脱氧、合金化后，钢液中的碳含量就增加了10ppm左右。此增碳量主要是由于碳含量为12%的钢包衬砖引起的。目前，二炼钢厂采用微碳的铝镁尖晶石钢包衬砖来盛装IF钢液，增碳量可降至1ppm左右。2024/3/23鞍钢RH精炼工艺研究与实践宝钢RH年会孙群3、防止RH精炼钢液增碳的措施2)防止浇注过程增碳从钢液－铸坯过程中，钢包衬砖、长水口、中间罐涂料和覆盖剂、浸入水口、保护渣等材料均可能导致钢水增碳。尤其是中间罐低液面开浇、结晶器液面波动等原因造成卷渣，使得钢液和浇铸头坯中碳含量增加。目前，我厂不仅优化连铸操作工艺，而且全部采用无碳或者微碳的耐火材料和各种渣剂。浇注IF钢过程，钢液从RH处理完毕移至中间罐内，其增碳量控制在1.5~2.7ppm；从中间罐至结晶器内钢液增碳量控制在1ppm左右。连铸IF钢全过程增碳量控制在3ppm左右。2024/3/23鞍钢RH精炼工艺研究与实践宝钢RH年会孙群3、防止RH精炼钢液增碳的措施3)清除真空室壁上残留物在加大RH驱动气体氩气流量以及顶吹氧强制脱碳反应过程，不可避免造成钢液喷溅并在真空室内壁形成残钢，在下一炉钢液精炼时熔化下来进入钢液，使其增碳。因此我厂及时采用顶枪吹氧熔化清除真空室壁上的残钢。由于采取优化的深脱碳工艺和防止增碳措施，目前，大批量生产IF钢坯中[C]

30ppm，平均为21ppm。2024/3/23鞍钢RH精炼工艺研究与实践宝钢RH年会孙群4、RH精炼钢中氧含量和夹杂物控制除了对碳含量有严格要求之外，IF钢和冷轧硅钢对Al2O3夹杂物要求也比较严格。以前二炼钢生产时为了加强RH的脱碳效果，脱碳结束后的氧值控制比较高，在500~600ppm左右。脱碳结束后的氧值高，铝的加入量越大，产生的Al2O3夹杂物也多。2024/3/23鞍钢RH精炼工艺研究与实践宝钢RH年会孙群4.1、影响RH精炼钢水中氧含量和夹杂物的主要因素转炉碳含量由于化验结果滞后，因此以炉后钢水碳含量作为RH搬入时钢水碳含量引起氧含量偏差增大。为此，要求转炉[C]含量控制在0.03%左右，出钢后延长底吹时间，使碳氧反应尽可能接近平衡，从而降低氧含量的偏差。RH搬入时氧含量钢水罐在运输过程中，碳氧反应继续进行，所以转炉出钢的氧含量到精炼后有一定的降低。沸腾钢出钢时的转炉氧值控制在600ppm左右，如果氧值过低，则脱碳效果就达不到，需补氧操作。如果转炉出钢的氧值过高，由于氧在钢渣之间平衡，渣氧化性也高。顶渣增氧渣氧化性越高，则其向钢水的传氧能力越强。为此，在转炉出钢后或在精炼处理前，加入一定量的改质剂，精炼结束后的钢水及渣的氧化性明显降低。2024/3/23鞍钢RH精炼工艺研究与实践宝钢RH年会孙群4.2、降低RH残余氧和夹杂物措施●钢在转炉出钢后调整钢水中氧值，保证到RH的氧值范围在500～700ppm，若高于此范围则通过喂铝线进行调整；●改变传统的脱碳18min后才能进行铝氧升温的工艺，允许在脱碳10min后就可以进行铝氧升温，这样不仅可以调整钢水中的氧值，且可促进升温产生的Al2O3夹杂有更长的上浮时间；●建立了10min升温吹氧和加铝升温的计算模型，对吹氧操作进行有效的控制；●10min定氧，若此时不需升温，氧值大于420ppm时，加铝预脱氧。2024/3/23鞍钢RH精炼工艺研究与实践宝钢RH年会孙群5、主要结论鞍钢第二炼钢厂RH/TB真空吹氧深脱碳时，要求复吹转炉供给粗钢液中的[C]≤500ppm，[O]400～600ppm；提升钢液驱动气体氩气流量140Nm3·h-1，钢液循环速度120t·min-1；强制脱碳顶吹气流量为2000Nm3·h-1；深脱碳第一阶段RH真空度控制1kPa左右，处理时间约4min左右。第二、三阶段RH真空度控制在0.12～0.15kPa范围，处理时间约20min左右。与钢液相接触的耐火材料和各种渣剂，均采用无碳或者微碳含量，可有效防止增碳。通过炼钢及精炼分别采取措施后，RH残余氧值与采取措施前相比有了明显的改善。对采取该措施前后硅钢夹杂情况进行了统计，2006年6月～8月份的夹杂比例平均为0.1