鞍鋼260 t轉(zhuǎn)爐IF鋼頂渣改質(zhì)工藝優(yōu)化

李冰，李泊，朱國強，齊志宇，何文英，孫振宇，高立超

（鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠，遼寧鞍山114021）

IF鋼由于具有良好的深沖性能，被廣泛應(yīng)用于汽車中的復(fù)雜沖壓件、外覆蓋板以及作為高成形鍍鋅鋼板的基板。為了保證IF鋼的優(yōu)良性能，轉(zhuǎn)爐出鋼必須嚴格控制帶渣量，保持良好的、吸附夾雜能力強的渣系。因為鋼包頂渣的氧化性直接影響到RH處理結(jié)束后頂渣氧的擴散能力。如果渣中氧擴散至鋼水中，會直接影響鋼水的潔凈度。RH中爐渣的氧化程度越高，真空脫碳后，鋼水的氧活度就越高，導致冷軋薄板的表面缺陷就越多[1-2]。自上世紀90年代，鞍鋼開始進行各類IF鋼生產(chǎn)工藝的理論探索和生產(chǎn)實踐，經(jīng)過多年的努力，目前已經(jīng)掌握了各種級別IF鋼的生產(chǎn)技術(shù)，IF鋼已經(jīng)成為鞍鋼生產(chǎn)的主要品種之一[3]。鞍鋼在IF鋼頂渣改質(zhì)過程中改質(zhì)效果存在波動，頂渣氧化性較強。為此，進行了260 t轉(zhuǎn)爐IF鋼頂渣改質(zhì)工藝的研究。

1 IF鋼頂渣氧化性強的原因及后果

IF鋼一般要求成品碳≤0.006 0%，僅依靠轉(zhuǎn)爐吹煉無法實現(xiàn)，需要利用RH等真空精煉裝置深脫碳，這就要求轉(zhuǎn)爐必須低碳、高溫、沸騰出鋼，從而保證鋼水中較低的碳含量、足夠的溫度和氧含量，造成轉(zhuǎn)爐冶煉終點爐渣和鋼水的氧化性均較強。統(tǒng)計158爐轉(zhuǎn)爐吹煉結(jié)束后的爐渣成分及堿度，見表1所示。從表1看出，渣中FeO含量較高，爐渣堿度為2.5～3.5。轉(zhuǎn)爐出鋼過程帶渣，高氧化性爐渣進入鋼包造成鋼包頂渣氧化性較強。另外，為滿足RH脫碳需要，需保證鋼包內(nèi)鋼水氧含量在0.04%以上，如此高的鋼水氧含量，使得鋼水 中的氧向渣中傳遞，致使鋼包頂渣氧化性增強。

表1 轉(zhuǎn)爐爐渣成分及堿度

鋼包頂渣的氧化性直接影響中間包鋼水的全氧含量，惡化鋼包頂渣乃至中間包渣溶解吸收夾雜物的能力，增加鋼水中的夾雜物，從而影響鋼水的潔凈度，最終影響IF鋼冷軋卷板的質(zhì)量。

2 原鋼包頂渣改質(zhì)工藝的不足

原260 t轉(zhuǎn)爐IF鋼鋼包頂渣改質(zhì)方式為出鋼1/4～1/3時加入小粒白灰800 kg進行稀釋調(diào)渣，降低渣中FeO和MnO含量，增強爐渣堿度。出鋼結(jié)束后，在鋼包頂渣表面加入鋁質(zhì)改質(zhì)劑脫除渣中氧，改質(zhì)劑成分見表2，改質(zhì)劑反應(yīng)原理如下[4]：

由上述式中看出，改質(zhì)劑會進一步降低渣中FeO和MnO含量。

表2 改質(zhì)劑成分（質(zhì)量分數(shù)） %

轉(zhuǎn)爐頂渣改質(zhì)后，渣中FeO含量可降低至7%以下。但由于鋼水含有較高的氧含量，依據(jù)分配定律，鋼水中的氧將向渣中傳遞，從而導致渣中氧化性再一次增加，這是原轉(zhuǎn)爐頂渣改質(zhì)效果不良的主要原因。鋼包頂渣改質(zhì)劑加入至鋼包表面后，易與未完全熔化的小粒白灰混合，需要通過吹氬輔助熔化，如果氬氣量吹入過大，改質(zhì)劑直接與鋼水中的氧進行反應(yīng)，達不到良好的鋼渣改質(zhì)效果；吹入氬氣量不足或不吹氬氣，小粒白灰不易全部熔化，改質(zhì)劑熔化不充分，延展性不良，實際操作過程中不易控制，這是原頂渣改質(zhì)效果不良的另一個重要原因。

3 頂渣改質(zhì)措施

3.1 優(yōu)化頂渣渣系

渣的氧化性主要與渣中FeO、MnO的含量有關(guān)，因此，將改質(zhì)后爐渣的主要成分選定在CaOAl2O3-SiO2-MgO相圖中12CaO·7Al2O3的生成區(qū)域，因為此區(qū)域Al2O3的含量為30%～40%，堿度為5～8，吸收 Al2O3的能力較強[5]。 圖 1 為 CaO-Al2O3-SiO2-MgO部分相圖，圖中陰影處為12CaO·7Al2O3，實線三角型交叉區(qū)域為原渣系成分。優(yōu)化渣系時，提高了渣中CaO和Al2O3的含量，將渣系成分向圖2中虛線三角形內(nèi)靠攏，即更加接近12CaO·7Al2O3區(qū)域。同時，需要控制CaO在飽和區(qū)，將 CaO/Al2O3控制在 1.8～2.0。

圖1 CaO-Al2O3-SiO2-MgO部分相圖

3.2 控制IF鋼出鋼帶渣量

轉(zhuǎn)爐出鋼帶渣量對IF鋼改質(zhì)產(chǎn)生影響，出鋼前、后擋渣是減少出鋼帶渣量的有效手段。對前、后擋渣工藝進行了優(yōu)化，前擋渣使用軟質(zhì)擋渣塞，加入出鋼口內(nèi)使其燒結(jié)，減少出鋼初期進入鋼包的爐渣。優(yōu)化后擋渣工藝中擋渣標的密度、動態(tài)調(diào)整擋渣標加入時的壓入位置，減少出鋼末期的帶渣量。

3.3 優(yōu)化IF鋼頂渣改質(zhì)劑加入量

優(yōu)化小粒白灰及出鋼結(jié)束后改質(zhì)劑加入的數(shù)量。出鋼過程小粒白灰加入量控制為500～1 000 kg，根據(jù)鋼水終點綜合氧值控制改質(zhì)劑的加入量為250～400 kg。對于后擋渣不成功的罐次補加改質(zhì)劑50 kg。

3.4 優(yōu)化IF鋼頂渣改質(zhì)吹氬工藝

優(yōu)化氬氣吹入模式及氬氣量，由原來的單透氣磚吹氬氣改為雙透氣磚吹氬氣，氬氣量由原來的強攪拌吹氬氣改為弱攪拌吹氬氣。

4 效果

4.1 鋼水潔凈度提高

頂渣渣系及改質(zhì)劑加入量優(yōu)化前后的終渣成分對比見表3。由表3可見，優(yōu)化后，渣中FeO含量由12.52%降至9.54%，MnO含量由2.01%降至1.65%，渣中氧化性降低。CaO/Al2O3由2.15降至1.81，吸附夾雜的能力增強。中間包T.[O]含量由0.002 875%降至0.002 237%，鋼水潔凈度得到了提高。

表3 優(yōu)化前后終渣成分

4.2 下渣量減少

擋渣工藝優(yōu)化后，減少了出鋼初期進入鋼包內(nèi)部的爐渣，并減少了出鋼末期的帶渣量。擋渣工藝優(yōu)化前后擋渣效果的對比見表4所示。由表4看出，出鋼見鋼流角度由62°提高至73°，爐渣平均厚度由88 mm降低至77 mm。

表4 擋渣工藝優(yōu)化前后擋渣效果的對比

4.3 熔渣融化充分

吹氬工藝優(yōu)化前后熔渣熔化效果的對比見圖2。由圖2可見，吹氬工藝優(yōu)化后，鋼水表面熔渣改質(zhì)劑及小粒白灰充分熔化。

圖2 吹氬工藝優(yōu)化前后熔渣熔化效果的對比

5 結(jié)語

IF鋼轉(zhuǎn)爐出鋼所帶爐渣及吹煉終點鋼水的氧化性較強導致了IF鋼鋼包頂渣氧化性較強。鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠優(yōu)化了頂渣渣系、轉(zhuǎn)爐出鋼擋渣工藝、改質(zhì)劑加入量，還優(yōu)化了鋼包內(nèi)吹氬模式及吹氣量。采取措施后，轉(zhuǎn)爐出鋼初期和末期的下渣量減少，鋼包內(nèi)爐渣的氧化性降低，渣中FeO含量由12.52%降至9.54%，中間包鋼水T.[O]由 0.002 875%降至 0.002 237%，提高了鋼水的潔凈度。