影響普碳鋼可澆性因素分析與實踐

張太生  張建奎  楊  杰

（安陽鋼鐵集團有限責任公司）

摘  要：本文通過對普碳鋼生產過程中，煉鋼各工序關鍵工藝控制參數的數據分析，找出了影響普碳鋼可澆性的主要因素和臨界點，并針對要因優化制訂了有效的工藝制度，取得了明顯的改進效果。

關鍵詞：普碳鋼；可澆性；分析

1 引言

普通碳素結構鋼（以下簡稱“普碳鋼”），由于其氧化性強以及外來夾雜物進入，在澆注過程中經常出現鋼中夾雜物多，影響鋼水質量，甚至影響到連連鑄工序的可澆性，造成漏鋼等生產事故。據統計，因普碳鋼可澆性差造成的漏鋼、回爐等生產事故占總事故的66.89%，嚴重影響了工序的生產穩定順行，必須對普碳鋼可澆性差產生原因的進行研究分析，并采取針對性措施加以解決。

2 數據分析說明

1）統計樣本數：13216爐，共109個澆次。

2）以普碳鋼可澆性差指數（以下簡稱“指數”）為評價參數，分析煉鋼過程各工藝關鍵控制參數對普碳鋼可澆性的影響，目標指數控制在1.0以下。

3 影響因素分析

3.1 出鋼終點碳含量的影響

由碳氧平衡積可知，出鋼終點碳含量越高，鋼中氧含量越低。統計分析得出，出鋼終點碳對普碳鋼可澆性差有影響，其指數隨出鋼終點碳含量的升高而降低，說明在較低的出鋼終點碳時，鋼水脫氧不足鋼中氧含量高，出鋼終點碳每降低0.01%，指數上升高0.145，如圖1所示。

3.2 鋼中Mn/Si的影響

鋼中Mn/Si越高鋼渣流動性好，易于流動排除。統計分析得出，鋼中Mn/Si在2.60以下時，指數隨著鋼中Mn/Si的降低驟然升高，可澆性變差，但大于3.0影響不大，如圖2所示。

3.3 拉坯速度的影響

對于定徑水口拉速控制工藝，拉坯速度越高意味中間包液面越高，夾雜物在中間罐內停留時間長，容易排除。統計分析得出，當拉坯速度約低于2.90m/min，指數迅速升高，可澆性變差，如圖3所示。

3.4 拉坯速度波動的影響

連鑄機拉坯速度波動越大，說明中間包液面及流場穩定性越差，對夾雜物的排除不利。統計分析得出，指數隨著拉坯速度波動的降低即澆注穩定性的提高而減小，可澆性有所改善，且在負偏差時斜率絕對值大，即下爐拉速突然增加更容易影響普碳鋼的可澆性，如圖4所示。

3.5 澆注溫度的影響

鋼水澆注溫度越高，鋼水黏度越低，流動性越好，有利于夾雜物的上浮，反之不利于排除。統計得出，在澆注溫度較低時（約低于1532℃），指數明顯升高，正常澆注溫度條件下影響不大，如圖5所示。

4 普碳鋼生產工藝制度的優化

4.1 冶煉成份控制

根據以上數據的統計分析結果，優化設計普碳鋼冶煉成份及鋼中Mn/Si控制標準，見表1。

表1 普碳鋼冶煉成份及鋼中Mn/Si控制標準

4.2 冶煉終點控制

為控制終點鋼中氧含量，控制出鋼終點碳≥0.08%，當出鋼終點碳每降低0.01%脫氧劑補加量增加0.17kg/t。同時為滿足連鑄澆注溫度要求，控制轉爐終點出鋼溫度為1635-1665℃。

4.3 連鑄澆注工藝控制

為發揮連鑄中間包冶金工藝功能，中間包液面控制必須大于600mm，最低液面不低于450mm，連鑄機拉坯速度≥3.2m/min，爐與爐拉速波動控制在±0.2m/min，澆注溫度控制在1530-1550℃。

5 應用效果

通過對普碳鋼生產過程中關鍵工藝控制參數的優化，普碳鋼可澆性得到了很好的改善。其中，Mn/Si不合比率由優化前的0.66%降低到0.32%，轉爐出鋼終點碳由優化前的0.072%，降低到0.086%。澆注過程的穩定性明顯提高，合格率由優化前的88.71%提高到96.17%，平均拉坯速度由3.27m/min提高到3.56m/min。漏鋼事故率由0.51%降低到0.01%，事故回爐由0.09%降低到0.00%。

6 結語

6.1 通過優化普碳鋼生產過程關鍵工藝控制參數，普碳鋼可澆性得到了很好的改善，漏鋼事故率和生產事故回爐大幅降低。

6.2 統計分析得出，出鋼終點碳對普碳鋼可澆性差有影響，指數隨出鋼終點碳含量的升高而降低，說明在較低的出鋼終點碳時，鋼水脫氧不足鋼中氧含量高。

6.3 鋼中Mn/Si和拉坯速度對普碳碳可澆性影響較大，當鋼中Mn/Si在2.60以下時或拉坯速度低于2.90m/min時，指數隨著鋼中Mn/Si和拉坯速度的降低驟然升高。

6.4 拉坯速度波動在低于-0.20 m/min或大于0.20 m/min，對指數有影響，且負偏差時斜率絕對值更大即影響更大。

6.5 鋼水澆注溫度只有在低于1532℃時，指數才明顯增加，正常澆注溫度影響不大。