LF精煉爐冶煉低碳低硅鋼(SPHC鋼種)控硅分析

李立民

(新疆八一鋼鐵股份有限公司煉鋼廠)

引言

低碳低硅鋼(SPHC、SPHD系列鋼種)熱軋鋼板或鋼卷,可用于冷軋?jiān)?其產(chǎn)品主要用于生產(chǎn)易拉罐、油桶、防盜門等。煉鋼LF精煉爐在生產(chǎn)低碳低硅鋼時(shí),如工藝控制不當(dāng),在脫氧和脫硫過程會出現(xiàn)鋼水增硅問題,影響鋼種一次合格率。八鋼煉鋼廠LF精煉爐通過不斷完善工藝控制,結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐總結(jié)出了影響LF精煉過程鋼水增硅的主要影響原因,并制定了相應(yīng)工藝控制措施,提高了產(chǎn)品一次合格率。

1 低碳低硅鋼LF精煉爐生產(chǎn)工藝及成分標(biāo)準(zhǔn)

低碳低硅鋼生產(chǎn)工藝流程:倒灌站-KR脫硫站-120t轉(zhuǎn)爐-120t精煉爐-板坯連鑄機(jī)

低碳低硅鋼成分成分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 低碳低硅鋼成分要求 %

2 LF精煉爐生產(chǎn)低碳低硅鋼增硅的原因分析

2.1 精煉渣中SiO2含量的影響

精煉渣中(SiO2)的來源:

(1)轉(zhuǎn)爐出鋼下渣或帶渣;

(2)精煉過程造渣原料如活性石灰、螢石;

(3)脫氧劑。

通常LF精煉爐生產(chǎn)低碳低硅鋼使用不含硅的合金及渣料,精煉冶煉過程鋼水增硅,主要是發(fā)生氧化還原反應(yīng)[1](如式1)。從反應(yīng)式可知,精煉渣達(dá)到一定的還原性,隨著精煉渣中的(SiO2)含量增加,增硅越明顯。

精煉脫氧、脫硫后,通過LF精煉爐生產(chǎn)低碳低硅鋼鋼中硅成分超標(biāo)爐次分析,隨著精煉渣中(SiO2)含量的升高,鋼水中增硅造成成分超標(biāo)概率升高(如圖1)。

圖1 硅成分超標(biāo)概率趨勢圖

2.2 還原精煉渣過程鋼水增硅

由于低碳低硅鋼中硅含量較低,當(dāng)精煉渣中的SiO2活度增加,隨著精煉渣(FeO+MnO)≤1.0%時(shí),鋼水中增硅越明顯,見表2。

表2 精煉渣還原性與鋼水增硅的相關(guān)性

2.3 鈣處理過程鋼水增硅

LF精煉結(jié)束為了防止連鑄澆注過程中包水口結(jié)瘤,鋼水進(jìn)行喂鈣線處理。喂鈣線過程會發(fā)生鈣氣化鋼水翻騰現(xiàn)象,由于鈣具有強(qiáng)的還原性,將精煉渣中的(SiO2)還原,發(fā)生氧化還原[1](如式2)造成鋼水增硅。經(jīng)統(tǒng)計(jì)鋼水中鈣含量≥0.0025%時(shí),喂鈣線過程鋼水增硅幅度較大時(shí)達(dá)到0.01%～0.02%。

2.4 吹氬攪拌強(qiáng)度對鋼水增硅的影響

精煉過程隨著精煉渣還原性達(dá)到一定程度時(shí),鋼包底吹吹氬強(qiáng)度越大,鋼水增硅越明顯,主要是隨著吹氬強(qiáng)度的增加,增加了氧化還原反應(yīng)得動力,促進(jìn)精煉渣中的(SiO2)還原。

3 LF精煉過程防止增硅的措施

3.1 控制精煉渣中(SiO2)含量

轉(zhuǎn)爐出鋼過程采用擋渣球和擋渣棒組合使用到達(dá)控制出鋼下渣,目前國內(nèi)多數(shù)廠家轉(zhuǎn)爐使用滑板擋渣效果最好,八鋼先后對2#、3#轉(zhuǎn)爐進(jìn)行了滑板擋渣改造,鋼包頂渣下渣厚度≤50mm,有效解決;額轉(zhuǎn)爐出鋼下渣問題。

精煉過程使用含鋁脫氧劑,增加精煉渣中Al2O3含量,降低螢石的用量(螢石中含SiO2較高)。

3.2 提高精煉渣堿度

鋼包精煉渣采用CaO-Al2O3-SiO2-MgO-CaF2五元渣系(見表3)。精煉渣堿度控制在8～12,可有效抑制精煉渣中(SiO2)活度,降低鋼水增硅量。

表3 鋼包頂渣組分 %

3.3 合理控制精煉過程吹氬攪拌強(qiáng)度

精煉前期精煉渣氧化性較強(qiáng),適當(dāng)提高氬氣流量,達(dá)到快速化渣和脫氧,脫硫過程增大氬氣攪拌強(qiáng)度(見圖2),從操作上采用小批量多批次加活性石灰(50～100kg)/次,抑制攪拌脫硫過程鋼水增硅,喂絲過程采用小流量氬氣攪拌,降低喂絲過程鋼水翻騰增硅。

圖2 精煉過程分階段氬氣控制

3.4 鋼水脫氧脫硫過程控硅

結(jié)合精煉初始鋼水成分將鋼中鋁配置成分標(biāo)準(zhǔn)上線+0.010%,在精煉前期將成分鋁配置到位,同時(shí)使用鋁渣球脫精煉渣中的氧。通過蘸渣方式,渣色為黃色或黃白色,精煉渣脫氧基本到位。脫硫過程,停止送電,采用大氬氣攪拌方式達(dá)到快速脫硫的目的。大氬氣攪拌前將石灰加入7～10kg/t鋼,攪拌過程從操作上采用小批量多批次加活性石灰(50～100kg)/次,抑制渣中(SiO2)活度,同時(shí)使精煉渣形成泡沫化,增加鋼渣反應(yīng)界面,促進(jìn)脫硫。

4 效果

通過改善工藝控制措施,冶煉低碳低硅鋼的一次合格率得到改善,由原一次合格率93.7%提高至97.8%,見圖3。

圖3 一次合格率趨勢圖

5 結(jié)論

完善冶煉低碳低硅鋼工藝控制的實(shí)踐表明:

(1)轉(zhuǎn)爐控制出鋼下渣及精煉過程降低螢石用量,使精煉渣中(SiO2)≤7%,有利于抑制精煉過程增硅。

(2)精煉渣堿度控制在7～12,可有效降低渣中(SiO2)活度,有利于抑制精煉過程增硅。

(3) 精煉過程合理控制鋼包底吹氬氣量,除脫硫強(qiáng)吹外,其它精煉時(shí)間段降低鋼包底吹氬氣量。