影響普碳鋼可澆性因素分析與實(shí)踐

朱繼衡， 張?zhí)?/p>

（安陽鋼鐵股份有限公司， 河南 安陽 455000）

影響普碳鋼可澆性因素分析與實(shí)踐

朱繼衡， 張?zhí)?/p>

（安陽鋼鐵股份有限公司， 河南 安陽 455000）

通過對(duì)普碳鋼生產(chǎn)過程中煉鋼各工序關(guān)鍵工藝控制參數(shù)的數(shù)據(jù)分析，找出了影響普碳鋼可澆性的主要因素和臨界點(diǎn)，并針對(duì)要因優(yōu)化制訂了有效的工藝制度，取得了明顯的改進(jìn)效果。

普碳鋼 可澆性 分析

普通碳素結(jié)構(gòu)鋼（以下簡(jiǎn)稱“普碳鋼”），由于其氧化性強(qiáng)以及外來夾雜物進(jìn)入，在澆注過程中經(jīng)常出現(xiàn)鋼中夾雜物多，影響鋼水質(zhì)量，甚至影響到連鑄工序的可澆性，造成漏鋼等生產(chǎn)事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，因普碳鋼可澆性差造成的漏鋼、回爐等生產(chǎn)事故占總事故的66.89%，嚴(yán)重影響了工序的生產(chǎn)穩(wěn)定順行，所以必須對(duì)普碳鋼可澆性差的產(chǎn)生原因進(jìn)行研究分析，并采取針對(duì)性措施加以解決。

1 數(shù)據(jù)分析

1）統(tǒng)計(jì)樣本數(shù)。13 216爐，共109個(gè)澆次。

2）以普碳鋼可澆性差指數(shù)（以下簡(jiǎn)稱“指數(shù)”）為評(píng)價(jià)參數(shù)，分析煉鋼過程各工藝關(guān)鍵控制參數(shù)對(duì)普碳鋼可澆性的影響，目標(biāo)指數(shù)控制在1.0以下。

2 影響因素分析

2.1 出鋼終點(diǎn)碳含量

由碳氧平衡積可知，出鋼終點(diǎn)碳含量越高，鋼中氧含量越低。統(tǒng)計(jì)分析得出，出鋼終點(diǎn)碳對(duì)普碳鋼可澆性差有影響，其指數(shù)隨出鋼終點(diǎn)碳含量的升高而降低，說明在較低的出鋼終點(diǎn)碳時(shí)，鋼水脫氧不足鋼中氧含量高，出鋼終點(diǎn)碳每降低0.01%，指數(shù)上升高0.145，如圖1所示。

2.2 鋼中 m（Mn）/m（Si）

鋼中 m（Mn）/m（Si）越高鋼渣流動(dòng)性好，易于流動(dòng)排除。統(tǒng)計(jì)分析得出，鋼中 m（Mn）/m（Si）在 2.60以下時(shí)，指數(shù)隨著鋼中 m（Mn）/m（Si）的降低驟然升高，可澆性變差，但大于3.0影響不大，如圖2所示。

圖1 出鋼終點(diǎn)碳與指數(shù)關(guān)系圖

圖2 鋼中m（Mn）/m（Si）與指數(shù)關(guān)系圖

2.3 拉坯速度

對(duì)于定徑水口拉速控制工藝，拉坯速度越高意味中間包液面越高，夾雜物在中間罐內(nèi)停留時(shí)間長，容易排除。統(tǒng)計(jì)分析得出，當(dāng)拉坯速度約低于2.90m/min，指數(shù)迅速升高，可澆性變差，如下頁圖3所示。

圖3 拉坯速度與指數(shù)關(guān)系圖

2.4 拉坯速度波動(dòng)

連鑄機(jī)拉坯速度波動(dòng)越大，說明中間包液面及流場(chǎng)穩(wěn)定性越差，對(duì)夾雜物的排除不利。統(tǒng)計(jì)分析得出，指數(shù)隨著拉坯速度波動(dòng)的降低即澆注穩(wěn)定性的提高而減小，可澆性有所改善，且在負(fù)偏差時(shí)斜率絕對(duì)值大，即下爐拉速突然增加更容易影響普碳鋼的可澆性，如圖4所示。

圖4 拉坯速度與指數(shù)關(guān)系圖

2.5 澆注溫度

鋼水澆注溫度越高，鋼水黏度越低，流動(dòng)性越好，有利于夾雜物的上浮，反之不利于排除[1]。統(tǒng)計(jì)得出，在澆注溫度較低時(shí)（約低于1 532℃），指數(shù)明顯升高，正常澆注溫度條件下影響不大，如圖5所示。

圖5 澆注溫度與指數(shù)關(guān)系圖

3 普碳鋼生產(chǎn)工藝制度的優(yōu)化

3.1 冶煉成分控制

根據(jù)以上數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，優(yōu)化設(shè)計(jì)普碳鋼冶煉成分及鋼中 m（Mn）/m（Si）控制標(biāo)準(zhǔn)，見表 1。

3.2 冶煉終點(diǎn)控制

為控制終點(diǎn)鋼中氧含量，控制出鋼終點(diǎn)碳小于0.08%，當(dāng)出鋼終點(diǎn)碳每降低0.01%脫氧劑補(bǔ)加量增加0.17 kg/t。同時(shí)為滿足連鑄澆注溫度要求，控制轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)出鋼溫度為1 635～1 665℃。

表1 普碳鋼冶煉成分及鋼中m（Mn）/m（Si）控制標(biāo)準(zhǔn) %

3.3 連鑄澆注工藝控制

為發(fā)揮連鑄中間包冶金工藝功能，中間包液面控制必須大于600 mm，最低液面不低于450 mm，連鑄機(jī)拉坯速度不小于3.2 m/min，爐與爐拉速波動(dòng)控制在±0.2 m/min，澆注溫度控制在1 530～1 550℃[2]。

4 應(yīng)用效果

通過對(duì)普碳鋼生產(chǎn)過程中關(guān)鍵工藝控制參數(shù)的優(yōu)化，普碳鋼可澆性得到了很好的改善。其中，m（Mn）/m（Si）不合比率由優(yōu)化前的0.66%降低到0.32%，轉(zhuǎn)爐出鋼終點(diǎn)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)由優(yōu)化前的0.072%，降低到0.086%。澆注過程的穩(wěn)定性明顯提高，合格率由優(yōu)化前的88.71%提高到96.17%，平均拉坯速度由3.27m/min提高到3.56 m/min。漏鋼事故率由0.51%降低到0.01%，事故回爐由0.09%降低到0。

5 結(jié)論

1）通過優(yōu)化普碳鋼生產(chǎn)過程關(guān)鍵工藝控制參數(shù)，普碳鋼可澆性得到了很好的改善，漏鋼事故率和生產(chǎn)事故回爐大幅降低。

2）統(tǒng)計(jì)分析得出，出鋼終點(diǎn)碳對(duì)普碳鋼可澆性差有影響，指數(shù)隨出鋼終點(diǎn)碳含量的升高而降低，說明在較低的出鋼終點(diǎn)碳時(shí)，鋼水脫氧不足鋼中氧含量高。

3）鋼中 m（Mn）/m（Si）和拉坯速度對(duì)普碳碳可澆性影響較大，當(dāng)鋼中 m（Mn）/m（Si）在 2.60 以下時(shí)或拉坯速度低于2.90 m/min時(shí)，指數(shù)隨著鋼中m（Mn）/m（Si）和拉坯速度的降低驟然升高。

4）拉坯速度波動(dòng)在低于-0.20 m/min或大于0.20 m/min，對(duì)指數(shù)有影響，且負(fù)偏差時(shí)斜率絕對(duì)值更大即影響更大。

5）鋼水澆注溫度只有在低于1 532℃時(shí)，指數(shù)才明顯增加，正常澆注溫度影響不大。

[1] 孫毅杰，劉曉峰，高祝兵，等.鋼水可澆性引起連鑄機(jī)非計(jì)劃斷澆原因分析[J]，四川冶金，2010，32（6）：38-42．

[2] 茅洪樣，胡東艷.連鑄過程中水口堵塞機(jī)理及其預(yù)防對(duì)策[J].武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2000，23（2）：1 117.

（編輯：苗運(yùn)平）

Analysis of Factor Influencingthe Casting of Carbon-steel and Practice

Zhu Jiheng,Zhang Taisheng
（Anyang Iron&Steel Co.,Ltd.,Anyang Henan 455000）

Based on the data analysis of key process control parameters in each process ofsteelmaking of carbon-steel production,the main factors influencing the casting of carbon-steel and the critical point are found out.According to the essential factors,effective technological system is formulated and optimizedwith significant improvement.

carbon-steel,casting,analysis

TG250.3

A

1672-1152（2017）04-0081-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.04.31

2017-07-25

朱繼衡（1976—），男，河南安陽人，1997畢業(yè)于遼寧科技大學(xué)鋼鐵冶金專業(yè)，工程師。

第二作者簡(jiǎn)介：張?zhí)?971—），畢業(yè)于鞍山科技大學(xué)材料工程專業(yè)，研究方向：質(zhì)量管控與品種創(chuàng)效，高級(jí)工程師。