窄帶冷軋用鋼質(zhì)量控制技術(shù)改進與優(yōu)化

苗金鵬

（山鋼股份萊蕪分公司 煉鋼廠，山東 萊蕪271104）

窄帶冷軋用鋼質(zhì)量控制技術(shù)改進與優(yōu)化

苗金鵬

（山鋼股份萊蕪分公司 煉鋼廠，山東 萊蕪271104）

針對煉鋼廠窄帶生產(chǎn)線工藝裝備相對落后，品種鋼質(zhì)量要求高，生產(chǎn)控制難度大的現(xiàn)狀，采取了一系列工藝優(yōu)化改進措施：開發(fā)多功能精煉預(yù)熔合成渣，優(yōu)化轉(zhuǎn)爐出鋼反向渣洗技術(shù)；采用鋁錳鐵動態(tài)脫氧機制，優(yōu)化轉(zhuǎn)爐鋁深脫氧技術(shù)；優(yōu)化精煉渣系和操作模式；升級優(yōu)化保護澆注工藝等方法。優(yōu)化改進后，提高了鋼水潔凈度，鑄坯全氧含量穩(wěn)定在30×10-6以下，夾雜物總級別穩(wěn)定在2.0級以下，帶鋼坯內(nèi)部質(zhì)量明顯改善，杜絕了冷軋彎裂、起皮等質(zhì)量問題。

窄帶冷軋用鋼；夾雜物控制；動態(tài)脫氧；質(zhì)量控制

1 原工藝現(xiàn)狀

山鋼股份萊蕪分公司煉鋼廠老區(qū)窄帶生產(chǎn)線因工藝裝備相對落后，普鋼等產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，品種鋼質(zhì)量控制難度較大。1#～3#小噸位轉(zhuǎn)爐不能實現(xiàn)低碳鋼成分穩(wěn)定控制；1#、2#精煉爐功率低，冶煉效率低，不能實現(xiàn)單精煉爐供鋼，冶金效果差，鋼水潔凈度不夠高；1#連鑄機弧形半徑小，大包連澆小車、二冷段無法整體更換，保護澆注、夾雜物上浮效果差，二冷設(shè)備精度差。為此，改進優(yōu)化工藝管控措施，梳理完善各工序關(guān)鍵控制點，優(yōu)化窄帶生產(chǎn)線，進一步提升各品種鋼質(zhì)量。

工藝路線：鐵水預(yù)處理（鈍化顆粒鎂脫硫）→1#轉(zhuǎn)爐（50 t氧氣頂吹式轉(zhuǎn)爐）→1#LF爐（50 t電弧爐）→1#連鑄機（四機四流全弧形二點矯直連鑄機）。

工藝目標(biāo)：1）進精煉品種鑄坯全氧含量具備30×10-6以下控制能力。2）進精煉品種鑄坯低倍檢驗中心疏松≯1.5級，中心偏析≯1.5級，中心縮孔≯1.0級，角部裂紋0級，中間裂紋0級，中心裂紋≯0.5級。3）進精煉品種具備單類夾雜物級別均不超過1.5級、總級別3.0級以下能力，夾雜物總級別≤2.0級比例合格率達到95%以上。

2 控制措施

2.1 轉(zhuǎn)爐反向渣洗技術(shù)優(yōu)化

2.1.1 反向渣洗機理

在轉(zhuǎn)爐出鋼前期將預(yù)熔渣、合成渣料平鋪加入鋼包包底，利用轉(zhuǎn)爐出鋼過程中高溫鋼水強大的沖擊攪拌動能形成高堿度、低熔點小液滴，對鋼水進行渣洗，利用渣洗過程中液態(tài)高堿度渣與鋼水的比重差，液態(tài)渣小液滴不斷從鋼水內(nèi)部上浮析出，形成倒沉淀現(xiàn)象，在上浮過程中，能夠捕捉彌散在鋼中細小的高熔點夾雜物，上浮到鋼液表面并穩(wěn)定存在，提高對鋼水的“過濾”效果。

2.1.2 反向渣洗預(yù)熔渣、合成渣組分

目前煉鋼老區(qū)轉(zhuǎn)爐用SPHC專用預(yù)熔渣成分見表1。合成渣成分為CaO 90%、CaF 10%。

表1 SPHC專用預(yù)熔渣成分 %

2.1.3 渣洗工藝

1）原渣洗工藝。為使合成渣能夠充分與鋼水混合，形成“倒沉淀”式反向渣洗效果，在出鋼前加入合成渣（平鋪）到包底2/3，剩余的1/3在出鋼1/2前隨鋼流均勻加入，參考加入量5 kg/t。缺點：一是容易造成造成渣料與引流砂混合燒結(jié)，水口不自開；二是由于渣料密度比鋼水密度低，放鋼時渣料漂浮在鋼水表面燒結(jié)，阻礙合金化時的合金熔化通路，產(chǎn)生合金結(jié)坨[1]。

2）優(yōu)化渣洗工藝。50 kg全預(yù)熔渣+150 kg合成渣（90%石灰、10%螢石），加完合金后開始加入，出鋼結(jié)束前加完。

3）優(yōu)化效果。多功能精煉預(yù)熔合成渣及優(yōu)化的轉(zhuǎn)爐出鋼反向渣洗技術(shù)，發(fā)揮了最佳的預(yù)脫氧、脫硫能力，降低了精煉進站鋼水頂渣的氧化性及初煉硫含量，縮短了精煉前期成渣時間。渣洗工藝優(yōu)化前后效果對比見表2。

表2 渣洗工藝優(yōu)化前后效果對比

2.2 轉(zhuǎn)爐鋁深脫氧技術(shù)優(yōu)化

1）采用鋁錳鐵動態(tài)脫氧機制，根據(jù)終點碳含量及補吹次數(shù)靈活調(diào)整鋁錳鐵加入量。下渣爐次適當(dāng)補加鋁粒，進一步穩(wěn)定鋁含量，控制目標(biāo)為進站鋁含量0.020%～0.030%。

具體加入標(biāo)準(zhǔn)見表3。

表3 轉(zhuǎn)爐鋁錳鐵動態(tài)脫氧參照加入量

2）優(yōu)化爐型控制及出鋼口部位控制，保證擋渣效果，減少下渣量，根據(jù)爐渣氧化性及成分靈活調(diào)整擋渣球比重，強化擋渣效果。使出鋼口部位自然形成漏斗形狀，提高擋渣成功率，減少控鋼時間。

2.3 精煉渣系精準(zhǔn)控制

爐渣的精煉能力決定于爐渣的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)，為確保渣盡快形成，并具有良好的流動性、發(fā)泡埋弧作用、脫硫及吸附夾雜物的能力，要綜合考慮各組分對造渣的影響[2]。

1）目標(biāo)渣系化學(xué)成分設(shè)計見表4。

表4 目標(biāo)渣系化學(xué)成分

2）操作模式優(yōu)化。結(jié)合1#、2#LF精煉爐設(shè)備特點，優(yōu)化完善過程冶煉模式，合理分配不同時間段的任務(wù)，杜絕長時間大功率提溫，形成1#、2#LF精煉爐操作模式，見圖1。

圖1 優(yōu)化后1#、2#LF精煉爐操作模式

3）精煉渣料調(diào)整計算。目標(biāo)控制：渣中CaO含量 45%～55%，CaF2含量 7%，A12O3含量 10%～20%?？紤]轉(zhuǎn)爐爐渣和渣洗渣量帶入，根據(jù)精煉所用石灰、螢石成分計算。精煉加料石灰、螢石比例約為3.5∶1時，可完成控制目標(biāo)。

4）控制效果。渣中（FeO+MnO）含量由2%降為0.45%；鋼水中溶解氧含量由15×10-6降為5×10-6。

2.4 全保護澆注工藝優(yōu)化

1）全面推廣使用喇叭式大包水口，品種鋼全部使用AlC質(zhì)喇叭水口，每爐大包操作實現(xiàn)帶水口開澆，停澆摘水口。

2）優(yōu)化氬氣管路。增設(shè)中間包車隨車氬封管路，完善塞棒中間包沖擊區(qū)吹氬管路布置，提高沖擊區(qū)密封吹氬保護效果；塞棒中間包塞棒孔、烘烤孔增加密封蓋板，提高密封保護效果。

3）優(yōu)化氬氣介質(zhì)保護管路，在現(xiàn)有控制箱基礎(chǔ)上對流量、管路排布、壓力等參數(shù)進行了優(yōu)化，確定合理的氬氣流量控制要求，保證吹氬保護效果[3]。

4）對保護渣結(jié)合水口插入深度的變化進行優(yōu)化，達到減少渣圈、穩(wěn)定渣厚、保證鑄坯質(zhì)量的使用效果。通過優(yōu)化保護渣，水口插入深度由原來的60～80mm提高到80～100mm。

3 實施效果

3.1 鑄坯全氧含量

對質(zhì)量控制技術(shù)優(yōu)化前后帶鋼坯取樣進行全氧含量及氣體檢測，優(yōu)化前帶鋼坯全氧含量平均在66×10-6，優(yōu)化后帶鋼坯[O]含量均大幅下降，全氧含量穩(wěn)定控制在30×10-6以下。優(yōu)化前后鑄坯全氧含量對比見表5。

表5 優(yōu)化前后鑄坯全氧含量及氮含量對比×10-6

3.2 夾雜物等級

對優(yōu)化前后窄帶軋材夾雜物等級進行檢測對比分析（見表6），優(yōu)化前軋材夾雜物等級平均在2.11級，優(yōu)化后軋材夾雜物等級平均控制在1.17級以下。

3.3 低倍檢測

對優(yōu)化前后帶鋼坯切樣進行冷蝕液酸洗，優(yōu)化前帶鋼坯存在缺陷較多，包括中心疏松、縮孔、角部裂紋、中間裂紋、較嚴(yán)重的三角區(qū)裂紋等（見圖2）。優(yōu)化后未發(fā)現(xiàn)內(nèi)部裂紋等缺陷，組織致密，鑄坯內(nèi)部質(zhì)量良好（見圖3）。

表6 優(yōu)化前后窄帶軋材夾雜物等級對比

圖2 優(yōu)化前帶鋼坯低倍組織

圖3 優(yōu)化后帶鋼坯低倍組織

4 結(jié) 語

山鋼股份萊蕪分公司煉鋼廠改進優(yōu)化系列工藝管控措施：1）開發(fā)多功能精煉預(yù)熔合成渣，研究轉(zhuǎn)爐出鋼反向渣洗技術(shù)，降低了精煉進站鋼水頂渣的氧化性，縮短了精煉前期成渣時間，有效防止了回磷。2）實施轉(zhuǎn)爐鋁錳鐵動態(tài)脫氧工藝和優(yōu)化轉(zhuǎn)爐爐口，大幅度提高了深脫氧能力和擋渣能力。3）采用精煉渣系優(yōu)化和操作模式優(yōu)化，提高了精煉渣吸附夾雜的能力，鋼水潔凈度顯著提升，鋼中夾雜物總級別明顯降低。4）通過對保護澆注工藝的升級優(yōu)化，提高了大包、中間包密封保護澆注效果，減少了鋼水二次氧化，改善了中間包流場，延長了夾雜物上浮時間。工藝優(yōu)化改進后，提高了鋼水潔凈度，鑄坯全氧含量穩(wěn)定在30×10-6以下，夾雜物總級別穩(wěn)定在2.0級以下，帶鋼坯內(nèi)部質(zhì)量明顯改善，杜絕了冷軋彎裂、起皮等質(zhì)量問題，滿足了用戶要求，實現(xiàn)了窄帶冷軋用鋼的穩(wěn)定、批量生產(chǎn)，提升了產(chǎn)品的利潤空間。

[1] 張莉萍，葛建國，趙愛軍.淺談鋼中夾雜物的控制對鋼質(zhì)量的影響[J].包鋼科技，2002，28（4）：85-87.

[2] 張愛梅.非金屬夾雜物對鋼性能的影響[J].物理測試，2006（4）：42-44.

[3] 李任龍.淺析如何加強冷軋帶鋼表面的質(zhì)量控制[J].中國機械，2015（9）：102-103

學(xué)會動態(tài)

2017年焦化行業(yè)節(jié)能環(huán)保及新工藝新技術(shù)交流會在河北邢臺召開

7月24、25日，山東、河北、山西、河南金屬學(xué)會和河北、山東焦化行業(yè)協(xié)會在河北邢臺聯(lián)合主辦了“2017年焦化行業(yè)節(jié)能環(huán)保及新工藝新技術(shù)交流會”，會議由旭陽集團邢臺園區(qū)、河北省金屬學(xué)會焦化學(xué)術(shù)委員會協(xié)辦、石家莊博華展覽有限公司承辦。來自焦化企業(yè)、科研院所、高等院校共70余家企業(yè)的180余名專家和代表參加了會議，有16位專家、代表圍繞大會主題作了大會演講。與會代表考察參觀了旭陽集團邢臺園區(qū)。

（山東金屬學(xué)會秘書處）

Improvement and Optimization for Narrow Cold Rolled Steel Quality Control Technology

MIAO Jinpeng
（The Steelmaking Plant of Laiwu Branch of Shandong Iron and Steel Co.,Ltd.,Laiwu 271104,China）

In view of the backward production process,the high quality requirements and the difficult production control of the steel products in the narrow strip production line of the steelmaking plant,a series of technological optimization and improvementmeasures were taken.They are developingmultifunctional refining premelting synthetic slag,optimizing reverse slag washing technology for converter steelmaking,adopting dynamic deoxidizationmechanism of aluminiummanganese iron,optimizing converter aluminum deep deoxidization technology,optimizing the refining slag system and operationmode,upgrading and optimizing protect pouring process and othermethods.After optimization and improvement,the cleanliness ofmolten steel is improved,the total oxygen content of the slab is stable below 30×10-6,the total grade of inclusions is stable below 2,the inner quality of the billet is improved obviously,and the quality problems such as cold roll bend cracking,peeling and so on are avoided.

narrow strip cold rolled steel;inclusion control;dynamic deoxidation;quality control

TG335.5+6

B

1004-4620（2017）04-0019-03

2017-02-08

苗金鵬，男，1987年生，2008年畢業(yè)于湖南工業(yè)大學(xué)鋼鐵冶金專業(yè)?，F(xiàn)為山鋼股份萊蕪分公司煉鋼廠技術(shù)科助理工程師，從事煉鋼工藝技術(shù)及管理工作。