宣鋼 H08A 鋼脫氧和夾雜物控制技術(shù)

張立君  陳東輝

（河北鋼鐵集團(tuán)宣鋼公司二鋼軋廠，河北宣化，075000）

摘  要：轉(zhuǎn)爐煉鋼脫氧操作和非金屬夾雜物形態(tài)控制是低碳低硅鋼生產(chǎn)實(shí)踐中的主要控制點(diǎn)和難點(diǎn),經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)由于脫氧不良使鑄坯產(chǎn)生皮下氣泡或因非金屬夾雜物形態(tài)控制不當(dāng)導(dǎo)致鋼水澆注過(guò)程中出現(xiàn)絮流現(xiàn)象。本文針對(duì) H08A 在宣鋼生產(chǎn)時(shí)出現(xiàn)的生產(chǎn)事故和質(zhì)量事故及時(shí)改進(jìn)措施，加強(qiáng)控氧操作和非金屬夾雜物的去除等手段，很好的解決了 H08A 生產(chǎn)的難題，產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，最終實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞： 脫氧；夾雜物；氣泡

The deoxidization and inclusion control technology forH08Ain Xuanhua steel

Zhang LijunChen Donghui

( NO.2 Steel Rolling Mill,Company , Hesteel Group , Xuansteel Company,

Xuanhua Hebei , 075000 )

Abstract： converter steel-making deoxidizing operations and non-metallic inclusion shape control is low carbon low silicon steel production practice, the main control points and difficulties, often appear due to wild slab or subcutaneous bubble caused by improper control of non-metallic inclusions form flocculant flow phenomena appeared in the process of molten steel casting. H08A in xuanhua iron production, the author of this paper in the production of quality accidents, accidents and improvement measures in time, strengthen the control of oxygen and nonmetallic inclusion removal operation, good solved the difficult problem of H08A production, continuously improve product quality, finally realize the mass production.

Keywords：deoxidizing，inclusion，bubbles

1 前言

宣鋼 150 噸轉(zhuǎn)爐于 2010 年 11 月 11 日正式投產(chǎn)，冶煉的低碳低硅的鋼種主要有 H08A、SAE 系列等。H08A 一般采用鋁脫氧，鋁加入量過(guò)大，鋼水氧量過(guò)低，連鑄中包水口容易堵塞，造成澆注困難，鋁加入量不足，鋼水氧量高，鑄坯容易產(chǎn)生皮下氣泡，影響產(chǎn)品質(zhì)量，增加軋制難度。所以控制鋁的加入量非常關(guān)鍵。轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)鋼水氧含量是決定鋁加入量的主要因素，合理確定轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)鋼水氧含量與鋁加入量之間的關(guān)系，控制鋼水氧含量，保證氬站喂線吹氬工藝，是連鑄順行及鑄坯質(zhì)量的基礎(chǔ)。

2 宣鋼 150 噸爐區(qū)工藝設(shè)備及原料條件

2.1 工藝設(shè)備

宣鋼二煉鋼車間有 150 噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐 2 座，設(shè)計(jì)爐容比為 0.97，目前裝入量為鐵水 180 噸，廢鋼 10 噸,出鋼量 180 噸。氧搶采用五孔噴頭,中心傾角為 12 和 13 度兩種,設(shè)計(jì)氧流量為 35000Nm3/h。過(guò)程測(cè)試與終點(diǎn)測(cè)試由副槍操作。有兩座攪拌式脫硫站，脫硫能力 85%-95%，另配有鐵水扒渣機(jī)兩臺(tái)。

氬站能力：能吹氬、喂線、投放大包覆蓋劑。兩臺(tái) 12 機(jī) 12 流小方坯，恒拉速控制 2.0-2.2m/min，每包拉鋼周期 40-43min。

2.2 原料條件



宣鋼二鋼軋廠冶煉 H08A 時(shí)采用的鐵水、廢鋼、散料如表 1 和表 2 所示。



表1 宣鋼 150 噸爐區(qū)鐵水成份

表 2  廢鋼和散料

冶煉 H08A 采用脫硫鐵水，廢鋼采用自產(chǎn)廢鋼和普廢。

3 生產(chǎn)存在的問(wèn)題

3.1 冶煉存在的問(wèn)題

隨著產(chǎn)量的逐漸增加，H08A 鋼的生產(chǎn)出現(xiàn)了一些生產(chǎn)事故，主要表現(xiàn)為在澆鑄 H08A 時(shí)連鑄機(jī)發(fā)生中包水口絮流現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)還出現(xiàn)了水口堵塞停機(jī)等事故，同時(shí)導(dǎo)致了幾次質(zhì)量異議問(wèn)題的發(fā)生,造成廢品量加大給生產(chǎn)帶來(lái)被動(dòng)，直接或間接損失均較大，影響了宣鋼產(chǎn)品在市場(chǎng)上的形象。

下面是 2014 年 11 月-2015 年 2 月份生產(chǎn)焊接用鋼鋼水可澆性統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，見(jiàn)表 3

表3 鋼水可澆性數(shù)據(jù)

3.2 鑄坯缺陷

通過(guò)對(duì)冶煉 H08A 出現(xiàn)的質(zhì)量事故和發(fā)生質(zhì)量異議的爐次統(tǒng)計(jì)得知：H08A 冶煉過(guò)程中發(fā)生的質(zhì)量事故主要有：中間包水口輕微絮流、進(jìn)出站氧低絮死鑄機(jī)、鑄坯氣泡、下渣嚴(yán)重反復(fù)回氧改鋼、成分出格等，其鑄坯缺陷如圖 1：

4 冶煉分析

4.1 脫氧控制

從表 2 看出，H08A 中包鋼水合理的氧含量應(yīng)控制 30×10-6～50×10-6 之間，此時(shí)既能保證鑄坯質(zhì)量，又能保證正常生產(chǎn)，氧含量較高時(shí)，易使連鑄坯產(chǎn)生氣泡，氧含量過(guò)低，加入 Al-Mn 鐵量較多，鋼水中的 Al 含量較大，在連鑄澆注過(guò)程中導(dǎo)致中包水口絮流。如表 4：

表 4 脫氧程度與鑄坯氣泡的關(guān)系

為了保證鋼水脫氧良好，需要使用金屬鋁進(jìn)行脫氧，生產(chǎn)實(shí)踐中為了保證沉淀脫氧的效果使用比重較大的鋁錳合金進(jìn)行脫氧操作。實(shí)際生產(chǎn)中鋁錳合金加入量如何控制、脫氧目標(biāo)如何把握、現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)什么手段達(dá)到過(guò)程控制的可操作性。通過(guò)整理現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我們得到了在 1600℃條件下加入鋁錳量和殘留[O]的關(guān)系以及相同條件下加入鋁錳量和殘留[Al]的關(guān)系，如圖 2、3 所示。

根據(jù)圖 1 所示，加入鋁錳量和殘留[O]的關(guān)系在氧活度從出鋼初始值降到 100ppm 階段的數(shù)量對(duì)應(yīng)關(guān)系呈線性關(guān)系，因此可以根據(jù)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)回歸方程指導(dǎo)生產(chǎn)。現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用于實(shí)際生產(chǎn)的一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式是：

K=0.85×(Q 副槍-Q 氬站 )+15

式中：

K—ALMn 加入量

0.85—經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，此值可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)做適當(dāng)調(diào)整

Q 副槍 —副槍測(cè)得的熔池氧含量

Q 氬站 —到氬站定氧值，一般取 60。

15—脫去爐渣中的氧所需 AlMn 量（生產(chǎn)時(shí)正常下渣量）

另外，從圖 2 所示，當(dāng)鋼水中的殘留[O]降低到 50ppm 左右時(shí)，數(shù)量關(guān)系產(chǎn)生拐點(diǎn)，結(jié)合圖 2 可知，此時(shí)鋁元素將作為合金化元素存在于鋼液中。因此低碳低硅鋼使用鋁錳合金脫氧的目標(biāo)氧含量就是殘留[O]降低到 50ppm 左右�，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)量鋼液殘留[O]的手段就是使用定氧儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。

生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，按照以上操作，連鑄坯依舊存在皮下氣泡現(xiàn)象。根據(jù)日本冶金文獻(xiàn)資料可知，鋼液中的硅元素可以吸附鑄坯樹(shù)枝晶間濃縮相中的氧原子。硅元素吸附了鑄坯樹(shù)枝晶間濃縮相中的氧原子后，反應(yīng)產(chǎn)物為 SiO2，其熔點(diǎn)為 1713℃的高熔點(diǎn)相，不易排出，惡化了鋼水流動(dòng)性，可能導(dǎo)致絮流及水口堵塞現(xiàn)象；同時(shí) SiO2 這一高熔點(diǎn)相的存在，造成微觀結(jié)構(gòu)局部反應(yīng)區(qū)堵塞，脫氧產(chǎn)物排除不出去，局部樹(shù)枝晶間仍存在氧濃度高的現(xiàn)象，形成鑄坯顯微氣泡缺陷。因此 H08A 控氧的第二項(xiàng)內(nèi)容就是硅元素內(nèi)控目標(biāo)的制定。由于 H08A 鋼的化學(xué)成份要求是硅的含量要求低于 0.03%，而且無(wú)下限。根據(jù)鋼液中的硅元素可以吸附鑄坯樹(shù)枝晶間濃縮相中的氧原子的原理，我們要求 H08A 硅元素內(nèi)控目標(biāo)均按照成份范圍的中上限控制。

4.2 非金屬夾雜物控制

H08A 生產(chǎn)的另一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)就是控制好鋼中的非金屬夾雜物。鈣質(zhì)脫氧劑的加入基于以下幾點(diǎn)考慮，一是形成硅酸鈣低熔點(diǎn)物質(zhì)（1540℃）易于上浮排除；二是生成硅酸鈣的ΔG 要遠(yuǎn)低于生成硅酸錳的ΔG，鈣質(zhì)脫氧劑的反應(yīng)能力更強(qiáng)；三是減少脫氧產(chǎn)物 SiO2 的濃度，使脫氧反應(yīng)進(jìn)行完全；四是鈣處理鋼液可以大幅度的改變固態(tài)夾雜物的形態(tài)。

生產(chǎn)實(shí)踐中我們發(fā)現(xiàn)，使用鈣處理（喂入鈣鐵線量 5—8m/噸鋼）控制鋁脫氧產(chǎn)物在煉鋼連鑄溫度下呈液態(tài)，促進(jìn)鋁夾雜物上浮，能夠很好的解決鑄機(jī)絮流的問(wèn)題，并且鋼水質(zhì)量大大提高；同時(shí)轉(zhuǎn)爐必須提供合適的出鋼溫度，保證爐后氧活度的處理時(shí)間和氬氣的軟吹時(shí)間。合適的軟吹時(shí)間是保證鋼中夾雜物上浮的前提條件，足夠的軟吹時(shí)間可以使鋼中的 Al2O3 夾雜充分上浮，從而減少鋼中夾雜物的含量，提高鋼水的潔凈度，不僅保證了該鋼種的脫氧完全解決了鑄坯顯微氣泡的質(zhì)量缺陷，而且進(jìn)一步提高了鋼水的可澆性保證了煉鋼生產(chǎn)的順行。

5 結(jié)論

通過(guò)優(yōu)化工藝，解決了轉(zhuǎn)爐～連鑄 H08A 過(guò)程中的中問(wèn)包鋼水口結(jié)瘤和鑄坯皮下氣泡缺陷和鋼水絮流問(wèn)題，為宣鋼大批量生產(chǎn)焊接用鋼市場(chǎng)拓寬了渠道。

改進(jìn)措施后，鑄坯中非金屬夾雜、皮下氣泡、中心裂紋、縮孔級(jí)別降低，鑄坯質(zhì)量有了明顯的提高，連鑄坯低倍質(zhì)量較好，生產(chǎn)出的鑄坯低倍評(píng)級(jí)均≤0．5 級(jí)，皮下氣泡評(píng)級(jí) 0．5 級(jí)，鑄坯合格率在 99％以上。

參考文獻(xiàn)

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