電工鋼冶煉生產(chǎn)過(guò)程中的增碳分析

張軍力 閆磊 豆成 張姝

摘 要：電工鋼屬于超低碳高硅高鋁鋼，該鋼種的生產(chǎn)技術(shù)難點(diǎn)之一就是C含量的控制。冶煉過(guò)程中石灰原料、合金、耐材、連鑄覆蓋劑等都是造成電工鋼增碳的重要影響因素。邯鋼在開(kāi)發(fā)電工鋼的過(guò)程中，因C含量偏高問(wèn)題遭到用戶投訴。2014年專(zhuān)門(mén)針對(duì)此問(wèn)題，將電工鋼煉鋼到連鑄澆注生產(chǎn)過(guò)程涉及的原輔料進(jìn)行了檢測(cè)分析，查找出影響鋼水增碳的關(guān)鍵影響因素，后續(xù)通過(guò)整改成功將中間包C含量由2013年以前的平均68.75ppm降低到了40ppm以下。

關(guān)鍵詞：電工鋼;冶煉生產(chǎn);增碳分析

1 邯鋼電工鋼C含量控制情況

本數(shù)據(jù)為2010～2014年電工鋼生產(chǎn)過(guò)程中連鑄中間包成品樣的C含量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得出，2010～2013年連鑄中間包成品樣C含量平均值分別為85ppm、67ppm、61ppm、60ppm，4年的平均值為68.75ppm;2014年通過(guò)對(duì)鋼水增碳進(jìn)行攻關(guān)，成功將連鑄中間包成品C含量控制到40ppm以下。

2 冶煉過(guò)程中C含量變化

電工鋼的冶煉生產(chǎn)流程是：鐵水預(yù)處理-轉(zhuǎn)爐冶煉-RH真空脫碳、合金化-連鑄澆注。從工藝流程看，鋼水脫碳是從RH精煉進(jìn)行的，也就是說(shuō)鋼水增碳應(yīng)在RH精煉至后續(xù)的連鑄過(guò)程進(jìn)行分析。

本次共統(tǒng)計(jì)了2010～2013年中50爐電工鋼在從精煉脫碳終點(diǎn)至中間包成品C含量的分布情況。由數(shù)據(jù)得出，鋼水經(jīng)RH深脫碳后，終點(diǎn)值在15～30ppm;出站后在17～32ppm，增C在2個(gè)ppm左右;鋼水到達(dá)連鑄平臺(tái)坐包后，鋼水C含量達(dá)到了20～40ppm，相對(duì)出站又增加了3個(gè)ppm;當(dāng)鋼水在連鑄過(guò)程澆注時(shí)，鋼水的C含量突然到了55～78ppm，平均增加了27個(gè)ppm。

從統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)看，電工鋼鋼水經(jīng)RH深脫碳后，鋼水中C含量呈現(xiàn)逐漸遞增的規(guī)律，其中在連鑄中間包的增碳量最大。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，判斷鋼水在RH脫碳終點(diǎn)到連鑄座包過(guò)程中的增C主要是合金化增碳以及鋼包渣線增碳，而從連鑄坐包到中間包這個(gè)時(shí)段增C量最明顯，具體原因有待進(jìn)一步分析。

3 增碳過(guò)程檢測(cè)與分析

針對(duì)上述電工鋼冶煉生產(chǎn)過(guò)程中C含量變化規(guī)律，提出如下問(wèn)題：

①如何證明鋼水在RH脫碳結(jié)束到RH出站過(guò)程中的合金化增碳？

②如何證明鋼水在出站到連鑄坐包過(guò)程中的增碳是渣線或其他原因所致？

③是什么原因造成從座包到中間包這個(gè)過(guò)程中C含量增加如此明顯呢？

針對(duì)第1個(gè)問(wèn)題，可以通過(guò)檢測(cè)硅鐵、錳鐵等合金中C含量來(lái)估算合金化增碳量。精煉冶煉期加入的各種合金輔料主要是鋁塊、電解錳鐵、低碳硅鐵，目的是為了脫氧和調(diào)整鋼液成分。不同合金的C含量、加入量以及由此造成的增碳量見(jiàn)表1。從表中計(jì)算結(jié)果可以看出能引起鋼水合金化增碳的主要是低碳硅鐵，增碳在2.68ppm。

針對(duì)第2個(gè)問(wèn)題，我們可對(duì)比下普通鋼包和無(wú)碳鋼包的使用效果。從廠家提供的材質(zhì)書(shū)和檢測(cè)結(jié)果看，無(wú)碳鋼包的渣線處的C含量在5～，8%，而普通鋼包的渣線磚的C含量在15～23%，無(wú)碳鋼包渣線的C含量?jī)H為普通鋼包的三分之一。通過(guò)使用無(wú)碳鋼包與鋁鎂碳磚鋼包情況下，鋼水從RH脫碳終點(diǎn)至連鑄坐包過(guò)程增碳變化情況?？梢缘贸?，無(wú)碳鋼包在此過(guò)程中僅增碳1個(gè)ppm，而普通鋼包在這個(gè)過(guò)程中增碳在4個(gè)ppm。以上數(shù)據(jù)足以說(shuō)明渣線處的C含量影響到了這個(gè)過(guò)程的鋼水增碳。

針對(duì)第3個(gè)問(wèn)題，我們可以根據(jù)對(duì)合金化、鋼包渣線分析結(jié)果可初步判斷，造成連鑄坐包到中間包的鋼水明顯增碳的主要原因不是鋼包渣線或合金化所致，需要對(duì)中間包涂料、覆蓋劑（酸性層）、長(zhǎng)水口和塞棒進(jìn)行檢測(cè)分析。通過(guò)連鑄中間包涂料、覆蓋劑、長(zhǎng)水口和塞棒上下線含量檢測(cè)結(jié)果。從檢測(cè)得出，覆蓋劑引起的增碳量為14.5ppm，引流砂引起的增碳量為11.6ppm，成為連鑄最主要的增碳來(lái)源。

4 總結(jié)分析

根據(jù)以上的檢測(cè)分析，可以判斷造成電工鋼冶煉生產(chǎn)過(guò)程增碳的的主要原因與硅鐵合金、鋼包渣線、中包覆蓋劑和引流砂有關(guān)。其中低碳硅鐵增碳為2.68ppm，鋼包渣線增碳為4ppm，覆蓋劑增碳為14.5ppm，引流砂增碳為11.6ppm，總計(jì)增碳達(dá)到2.68+4+14.5+11.6=32.18ppm。

5 采取措施

針對(duì)電工鋼冶煉過(guò)程中增碳的關(guān)鍵影響因素，2014年制定如下控制措施：

①低碳硅鐵要求C含量小于0.02%，做好上線前檢測(cè);

②采用無(wú)碳鋼包，降低鋼包渣增碳;

③引流砂采用3%以下的低碳材質(zhì)，添加量控制在30kg/爐;

④中間包采用無(wú)碳的單層堿性覆蓋劑。

通過(guò)采取上述措施，2014年電工鋼冶煉過(guò)程中增碳量由原來(lái)的32.18ppm降低到了現(xiàn)在的15ppm左右。