漢鋼SWRH82B鋼質(zhì)量提升的工藝實(shí)踐

趙志雄，屈正平，周 詳

（陜鋼集團(tuán)漢中鋼鐵有限責(zé)任公司，陜西 漢中 724200）

SWRH82B 鋼是生產(chǎn)高強(qiáng)度、低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絲和鋼絞線的主要原料，主要應(yīng)用于大跨度橋梁、鐵路、高速公路以及高層建筑等國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，因而要求SWRH82B高碳盤條具有穩(wěn)定的化學(xué)成分、純凈的鋼質(zhì)、非金屬夾雜物級別低、優(yōu)良的力學(xué)性能等。

為進(jìn)一步提升鋼絲鋼絞線用鋼質(zhì)量，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，故通過對現(xiàn)生產(chǎn) SWRH82B 鋼冶煉工藝優(yōu)化，進(jìn)一步研究提高連鑄坯純凈度及質(zhì)量的措施。SWRH82B 鋼性能要求抗拉強(qiáng)度≥1160 MPa，延伸率≥9%，斷面收縮率≥30%，其化學(xué)成分詳見表 1。

1 生產(chǎn)工藝流程

高爐鐵水→900 t 混鐵爐→120 t 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐→120t雙工位LF 精煉爐→150mm ×150 mm 方坯連鑄機(jī)→摩根六代高速線材。

2 工藝分析及優(yōu)化

2.1 轉(zhuǎn)爐工藝

控制鐵水原料中鈦含量，保證轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳，減少過氧化；采用低氮增碳劑，控制鋼水氮含量，出鋼過程采用鋼包頂渣，對鋼水進(jìn)行脫氧、脫硫及去除鋼水夾雜物。

優(yōu)化后工藝控制要求：

（1）鐵水條件。鐵水硅含量0.3%～0.45%，硫含量≤0.070%，磷含量≤0.120%，鈦含量≤0.050%，溫度T≥1300℃，帶渣量不得超過0.5%。

（2）冶煉用合金等原料要求。冶煉用合金要求成分符合國標(biāo)及內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)要求，塊度適宜，水分含量嚴(yán)格控制，脫氧合金主要為硅錳和硅鈣合金，嚴(yán)禁使用含鋁的脫氧合金；增碳劑要求采用低氮增碳劑；鉻鐵采用高碳鉻鐵。

（3）轉(zhuǎn)爐操作控制。轉(zhuǎn)爐冶煉實(shí)行高拉碳操作，要求終點(diǎn)碳含量≥0.20%，倒?fàn)t次數(shù)≤2次，穩(wěn)定轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)出鋼溫度（1590℃～1620℃），終點(diǎn)P含量要求≤0.012%，終渣堿度3.2～3.5。

2.1.4 氣體控制要求

氧含量控制關(guān)鍵環(huán)節(jié)主要是減少吹煉終點(diǎn)氧含量，確保全過程化渣，采用高拉碳工藝，提高冶煉終點(diǎn)碳含量，鋼包底吹介質(zhì)為氬氣，出鋼過程全程進(jìn)行吹氬；嚴(yán)格執(zhí)行出鋼一、二次擋渣作業(yè)；轉(zhuǎn)爐出鋼前期，向鋼包內(nèi)加入預(yù)熔型精煉渣，保證鋼液面形成保護(hù)渣層，避免鋼水二次氧化，氧含量可控制在40ppm之內(nèi)。

2.2 精煉工藝

精煉造渣采用電石、硅鐵粉及碳化硅等不含鋁類脫氧劑，嚴(yán)格控制渣中Al2O3含量，延長軟吹時間，促使夾雜物充分上浮。

優(yōu)化后工藝控制要求：

（1）精煉渣成分控制范圍ω（CaO）=40%～50%，ω（SiO2）=20%～25%，ω（MgO）=5%～10%，ω（MnO+FeO） ≤ 1.0%，ω（Al2O3）≤6%。

（2）精煉造渣采用低堿度操作，堿度按2.0～2.5控制，若進(jìn)站鋼水硫含量偏高，堿度控制采用“高+低”相結(jié)合模式，通過后期加入適量的石英砂對精煉渣堿度進(jìn)行微調(diào)，確保終渣堿度控制在2.0左右。

（3）LF精煉時，嚴(yán)格控制氬氣流量，避免鋼水裸露吸氧，采用碳粉、硅鐵粉及電石進(jìn)行造白渣操作，白渣時間保持在10min以上，氧含量可控制在40ppm之內(nèi)；LF 爐精煉過程鋼水裸露易增氮， LF精煉采取微正壓操作，全程過程吹氬，精煉結(jié)束進(jìn)行軟吹氬，鋼液面微動，以鋼水不裸露為標(biāo)準(zhǔn)，避免鋼水二次污染，采取這些措施后，鋼水在鋼包精煉過程的增氮量可控制在5ppm～10ppm范圍內(nèi)，氮含量控制在55 ppm之內(nèi)。

（4）鋼水結(jié)束后，喂入金屬鈣線進(jìn)行夾雜物變性處理，軟吹時間≥15min。

表1 SWRH82B鋼種成分/%

表2 優(yōu)化前后成分控制/%

2.3 連鑄控制

SWRH82B生產(chǎn)過程中，根據(jù)前期鋼坯低倍檢測情況、鋼材金相組織及夾雜物檢測情況等，進(jìn)一步加強(qiáng)連鑄工藝控制，提高連鑄坯的質(zhì)量。

連鑄鋼水過熱度、拉速等都是影響鑄坯質(zhì)量的關(guān)鍵因素，其中過熱度對碳偏析影響較大，過熱度高易發(fā)生“搭橋”現(xiàn)象形成鋼坯縮孔。熱度過低則會引起拉速過快，不利于鑄坯結(jié)晶組織的形成、不利于鋼中夾雜物的上浮，還會導(dǎo)致水口結(jié)瘤。合適的拉速會減少鑄坯的中心偏析、縮孔和裂紋等，降低鑄坯中心C、S等元素的富集程度。

優(yōu)化后工藝控制：

（1）連鑄澆鑄溫度及過熱度控制：生產(chǎn)SWRH82B連鑄的中包溫度為1488℃～1503℃，過熱度控制為開澆頭兩爐過熱度控制在25℃～45℃，正常澆次過熱度控制在10℃～30℃，拉速控制在1.8m/min～2.2m/min。

（2）結(jié)晶器和末端電磁攪拌控制參數(shù)為：結(jié)晶器電磁攪拌（M-EMS）：電流360A，頻率4Hz；末端電磁攪拌（FEMS）：電流370A，頻率7Hz，攪拌方式為交替。

3 優(yōu)化后效果

通過優(yōu)化工藝生產(chǎn)過程控制，按照“嚴(yán)、精、細(xì)”規(guī)范過程操作，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到預(yù)期值，SWRH82B產(chǎn)品質(zhì)量得到明顯提升，達(dá)到了用戶使用要求。

（1）化學(xué)成分

表3 SWRH82B 產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的化學(xué)成分

（2）低倍組織檢驗(yàn)。優(yōu)化前，夾雜物抽檢結(jié)果：2.5級和3.0級將近占33%。優(yōu)化后，抽檢試樣共18個，夾雜物主要為C類硅酸鹽類夾雜，整體控制較優(yōu)化前有明顯提高，3.0級出現(xiàn)1個占比5.6%；2.0級3個占比16.7%；1.5級2個占比11.1%；1.0級以下11個占比66.7%。

（3）氣體含量。抽檢試樣30個，優(yōu)化后，全部符合要求。

表4 SWRH82B 產(chǎn)品夾雜物氣體含量

（4）力學(xué)性能

表5 經(jīng)過生產(chǎn)工藝優(yōu)化后產(chǎn)品的力學(xué)性能

4 結(jié)論

（1）通過采取轉(zhuǎn)爐高拉碳工藝、連鑄低過熱度、精煉低堿度操作等，鋼坯低倍組織檢驗(yàn)、氣體含量控制均達(dá)到要求，優(yōu)化后的SWRH82B生產(chǎn)工藝是可行的。

（2）結(jié)合前期生產(chǎn)的鋼材質(zhì)量，針對用戶提出的要求，查找問題產(chǎn)生的原因，針對工藝控制方面提出工藝優(yōu)化措施并應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，滿足了客戶的需求。