實芯純鈣線在LF精煉過程中的試驗

摘 要：對比分析了實芯純鈣線（99.68%Ca）和鐵鈣線（30%Ca）在LF精煉過程應用的冶金效果，喂實芯純鈣線與喂鐵鈣線相比，鈣的收得率提高30%，喂線減少50%，喂線時間縮短2～3min，鋼水溫降減少3～5℃，具有明顯的冶金效果。

關鍵詞：鐵鈣線；實芯純鈣線；LF精煉；鈣處理

1 前言

隨著煉鋼產能的擴大，國內的大轉爐日益增多，對冶金輔料帶來了一系列的挑戰，鐵鈣線是粉末狀填充的，喂線時蒸汽大，鈣的收得率偏低，又很容易斷線、卡線，對煉鋼生產造成一定的影響；實芯純鈣線是用厚鋼殼包裹的高密度實芯純鈣棒，線質較硬，喂線時不打滑、不跑偏，使鈣的收得率大幅提升。

2 鈣處理原理以及鐵鈣線和實芯純鈣線生產工藝

2.1 鈣處理的原理

鈣處理就是把鈣線通過喂線機喂人鋼水中，利用鋼包底部的吹氬系統，促進鋼水的均勻化，可以把鋼水中的大顆粒高熔點的脆性A12O3夾雜物變為低熔點的鈣鋁酸鹽夾雜（如12CaO·7A12O3），有效促進夾雜物的上浮，提高鋼水的潔凈度[1]。

鋁脫氧的鋼中存在的氧化鋁夾雜物熔點很高，在連鑄溫度下呈固態，很容易在中間包水口處聚積造成堵塞；A12O3系夾雜物的密度比鋼液密度小，如果能夠控制鋁脫氧產物的形態，使其在鋼水中呈液態，就可以使大量的這類脫氧產物在進人中間包之前去除[2]，不僅可以減輕中間包水口堵塞問題，還可以提高鋼的潔凈度，提高連鑄坯的質量，鈣處理可以避免形成長條狀的硫化物夾雜，改善鋼的各向異性，所以控制MnS的形態和組成十分重要，無論鋼中鋁量如何，只要加入鈣，一般生成球形或團狀CaS或（Ca、Mn）S，就避免了枝晶狀MnS的形成[3]。

2.2 鐵鈣線和實芯純鈣線的生產工藝

鐵鈣線生產工藝流程：鋼帶變形-配粉-加粉劑-截面變形-壓實-鎖口-排線-卷取-檢驗-包裝-成品。

實芯純鈣線的生產工藝是用純鈣錠高壓熱拔抽拉成的線鈣棒，用鋼殼包裹而成，再排線、檢驗、包裝、成品。工藝流程為：純鈣錠-線鈣棒-鋼殼-鎖邊-排線-檢驗-包裝-成品。

3 實芯純鈣線與鐵鈣線的對比試驗

青鋼生產含鋁鋼的工藝流程[4]為：鐵水預處理-轉爐-LF爐-連鑄，化學成分見表1。

從表2可見，使用鐵鈣線處理后的鋼水在鋼包里的鈣含量波動比較大（最小為0.0012%，最大為0.0043%），鋼水鈣含量平均值為0.0021%；使用實芯純鈣線處理后的鋼水在鋼包里的鈣含量波動小，比較穩定（最小為0.0022%，最大為0.0039%），鋼水鈣含量平均值為0.0032%。通過鋼水鈣含量的對比，實芯純鈣線處理后的鋼水鈣含量比較穩定，波動小，有利于連鑄鋼水的可澆性。使用鐵鈣線處理后的鋼水鈣收得率范圍為4.5%～16.1%，平均值為7.9%；使用實芯純鈣線處理后的鋼水鈣收得率在25.4%～45%，平均值為36.9%，明顯比鐵鈣線的鈣收得率高將近30%。使用鐵鈣線處理后的鋼水鈣消耗量為266g/t，使用實芯純鈣線處理后的鋼水鈣消耗量為86.7g/t，說明使用實芯純鈣線消耗量低，而且節省了一半以上的鈣線，對于喂線種類較多的高強度冷鐓鋼[5]，生產使用優勢更加明顯。

3.2 喂實芯純鈣線對酸溶鋁、硫含量和溫度的影響

為了安全起見，喂純鈣線時喂線速度有所降低，按正常工藝取樣化驗，連續跟蹤了300爐次，喂線前后鋼水的酸溶鋁、硫含量和溫度（表3）。

3.3 結果探討

3.3.1 喂線機理

鐵鈣線是用粉末狀填充的，實芯純鈣線采用是厚殼包芯線，內芯是采用高壓拉拔成絲的高密度實芯純鈣棒，喂線時不會帶人其他氧化物而污染鋼液；厚的外鋼殼和高密度的實芯純鈣棒可以將鈣喂人鋼水的更深部位，從而得到較高的鈣收得率；而鐵鈣線是用粉末狀填充的，比較軟，喂人鋼水中較淺；如果鋼水上面的渣層過厚或結塊，鐵鈣線就喂不進去，漂浮在渣層上造成浪費[6]。

經查閱資料[7]，喂線機的導管要稍微偏離吹氬孔的位置。喂線時，厚殼純鈣線正好順著氬氣泡的漩渦進人到鋼水深層，經過多次碰撞，實芯鈣粒就被分成小的微粒鈣，均勻分布于鋼水深層，促進了鈣鋁酸鹽、（Ca、Mn）S等夾雜物之間的形態轉變；由于喂線量少，喂線時間縮短了2～3分鐘，鋼水溫降相對喂鐵鈣線也減少3～5℃（表4）。

喂實芯純鈣線時，白色煙氣小，相對來說，更環保。鋼水的鈣含量穩定，鋼水流動性好，有助于促進夾雜物上浮，鋼水更清潔，從而確保鋼水質量的穩定。

3.3.2 結果分析

從精煉爐出站到連鑄平臺，鈣含量同樣帶來了損失。前后分別跟蹤了300爐鋼喂實芯純鈣線和鐵鈣線的鈣損失對比，但從整體來看，實芯純鈣線比鐵鈣線的鈣損失小很多（表5），即經過實芯純鈣線處理后的鋼水成分、溫度均勻，鋼水的鈣含量穩定，夾雜物的組成、形態和晶粒度也大有好轉。

4 結束語

經過大量的生產試驗數據表明，實芯純鈣線比鐵鈣線的優勢明顯，如喂線時間短，喂線前后溫降小，收得率比普通鐵鈣線高30%，喂線量減少50%以上；喂線時不斷線、不卡線、煙氣小，更環保；儲存時間長，還有效地降低工人的勞動強度。鑒于實芯純鈣線在運輸、儲存、使用過程中比鐵鈣線有明顯優勢，在不久取代鐵鈣線是一種趨勢。

參考文獻

[1]趙保國，毛福來，湯潛，等.LF精煉造渣工藝研究[J].包鋼科技，2003，29（增）：24-27.

[2]Sasakik，A Newly Developed Hotmetal Treament has Charged the Idea of Production of Pure Steel[J].Steelmaking Pconference Proceeding，1986（73）：85.

[3]黃希鈷.鋼鐵冶金原理[M].北京：冶金工業出版社，1990.

[4]張先明.我國冷鐓鋼的現狀和發展[J].金屬制品，2009（2）：43-46.

[5]范銀平.ML20MnTiB高強度冷鐓鋼線材的研制與開發[J].金屬制品，2009（1）：41-43.

[6]陳家祥.鋼鐵冶金學[M].北京：冶金工業出版社，1990.

[7]楊兆林，宋超.鈣鐵包芯線的制作及其在鈣處理中的應用[J].安徽冶金，2009（2）：34.

作者簡介：徐志成（1980-），男，2002年畢業于安徽工業大學冶金工程專業，2010年獲得遼寧科技大學工程碩士學位。現為青鋼第二煉鋼廠精煉工段工段長，工程師，從事煉鋼廠生產、工藝和新產品的開發、試驗工作。