SPHC鋼優化生產工藝實踐

史湘東

（天津天鐵冶金集團熱軋板有限公司，河北涉縣 056404）

SPHC鋼優化生產工藝實踐

史湘東

（天津天鐵冶金集團熱軋板有限公司，河北涉縣 056404）

介紹了天鐵熱軋SPHC鋼種生產工藝優化過程。對原輔料消耗高，澆注困難等問題進行了分析研究。通過采取優化轉爐操作、吹氬、渣洗料等措施，滿足了連鑄對鋼水可澆性的要求，提高了連鑄水口的通鋼量，減少了斷澆的次數，降低了工序成本。

工藝路徑；底吹氬；渣洗；優化

1 引言

隨著近幾年鋼鐵行業盈利空間縮小，低成本戰略成為煉鋼工序競爭的主要手段。天鐵熱軋在做好一次倒爐的前提下，加強出鋼過程大攪、后期小攪、吹氬軟吹的控制來保證所加入的渣洗料全部融化，達到了渣洗的作用。根據渣洗料的成分確定加入時機，保證了渣洗料吸附夾雜的能力提升，減少了Al2O3的危害，保證了鋼水在連鑄的可澆性，通過對工藝的改進，取得了非常明顯的效果，杜絕絮水口，實現了低成本的目標，以替代對LF精煉的依賴進行了探討。

2 生產現狀及生產裝備

2.1 生產現狀

熱軋冷軋機料SPHC鋼產量占總產量的40%，生產過程中連鑄絮水口現象嚴重，最少只能澆注兩爐鋼水，一般在一個澆次的第六爐到第八爐間絮流斷澆較嚴重，即使一個澆次能夠完成澆注12爐，也需要增加水口的數量勉強完成澆注，平均澆次使用7根水口，水口通鋼量為450t左右，成本大幅增加，一度使生產十分被動。

2.2 生產裝備

熱軋煉鋼系統裝備主要包括1座1 300t的混鐵爐和1座倒灌站，為煉鋼供應鐵水。2座鐵水脫硫設施對鐵水硫含量進行控制，為下一道工序提供優質的鐵水，減輕煉鋼的負荷。2座180t頂底復吹轉爐，進行冶煉（粗煉）作業。2座LF精煉爐和1座三車五位RH精煉爐，對粗煉的鋼水進一步凈化，不斷提高鋼水質量和鋼水純凈度，為冶煉高附加值產品提供了設備方面的保障。

3 工藝實踐及效果

SPHC是冷軋原料用鋼，SPHC鋼種成分要求特點是硅含量要求低，要求小于0.04%，硫磷要求相對較為嚴格，冶煉工藝較難掌握。

3.1 脫硫工藝優化

熱軋在冶煉SPHC鋼種時，硫含量就要控制在鐵水預處理控制到滿足鋼種需求的水平，從而達到滿足轉爐終點要求，保證鋼水成品硫含量成分合格。脫硫系統的鐵水硫含量的目標通過轉爐終點的回硫量來確定，在原工藝情況下轉爐的回硫量在0.016%（稱16個硫）。為了滿足成分要求，脫硫目標硫含量由原來的0.015%調整為0.010%，為了提高鎂粉利用率，鎂粉噴吹速率由原來的12 kg/min調整為10kg/min以下，以增加鎂粉在鐵水中的停留時間，增加溶解量，提高鎂粉脫硫效果。扒渣時，要求露出鐵水液面至少2/3以上，盡量減少因扒渣不凈造成的轉爐回硫，調整工藝后，轉爐的回硫量控制在0.008%（稱8個硫），鎂粉消耗也得到了降低，為轉爐操作提供了優質合格的鐵水，減輕了轉爐的脫硫負擔。原工藝、新工藝數據對比見表1。

表1 原工藝和新工藝的數據對比

3.2 轉爐工藝優化

3.2.1 裝入量的控制

裝入量穩定，操作才能穩定，爐料的加入量、加入時機、槍位才能夠穩定，因此轉爐裝入量從200～210t調整為控制在（205±2）t，為穩定轉爐的整體操作提供條件，鐵水廢鋼的比例受到廢鋼的成本限制，熱軋的廢鋼主要以渣鋼為主，另外加入部分輕薄料，廢鋼總重量為8 t左右，轉爐熱量富裕部分靠熱軋內部循環含鐵物料來補充，含鐵物料包括氧化鐵皮、污泥球、燒結篩下物進行平衡熱量。通過穩定轉爐裝入量以來，操作有了明顯好轉，噴濺減少，化渣也有所改善，鋼鐵料消耗從1068 kg降至1063 kg，終點TFe含量從22%降至18%。

3.2.2 工藝控制

熱軋轉爐除塵系統采用LT干法除塵系統，為了安全，轉爐開吹使用低氧氣流量，90s后氧氣流量逐步達到設定流量，這時方可加入第一批物料，因物料加入較晚，前期化渣相對困難，影響轉爐的磷、硫控制，尤其對磷的影響較大，為此將爐渣堿度由原來的3.5調整為3.8，靠增加堿度來達到去磷、硫的目的，MgO含量要求由原來的8%上調至10%，保證爐況穩定；嚴格控制終點碳、溫度命中率，減少二次拉吹現象。實際操作中因為轉爐內熱量比較富裕，前期為了利用溫度優勢快速降低磷含量，適當采用高槍位操作，加入無氟化渣劑保證快速成渣，快速去磷；中后期采用低槍位操作，化渣主要用內部循環含鐵物料來補充，氧化鐵皮、污泥球、燒結篩下物來進行調整化渣情況和溫度控制，保證爐渣良好的流動性，保證硫磷的控制；拉碳槍位由原來的1 700mm調整為1 600mm，并且拉碳時間調整為不得低于40s，目的就是更好地觀察火焰變化，提高判斷的準確性，保證一次倒爐。當因操作失誤或其他原因造成過程溫度較低，首先想到的是保證溫度的方法，將溫度提升至符合出鋼要求后進行提槍，達到減少補吹次數。

出鋼脫氧合金化采用中碳錳鐵加鋁餅，脫氧合金化由原來的先加強脫氧劑后配合金的方法調整為先配加合金后加脫氧劑，使脫氧產物容易上浮，進一步提高鋼水純凈度，出鋼過程加入渣洗料對鋼水沖洗，出鋼采用擋渣標和擋渣塞雙擋渣工藝減少出鋼下渣。

具體數據見表2。

表2 轉爐控制數據統計

3.2.3 轉爐出鋼優化

渣洗就是要通過出鋼鋼流和底吹氬的作用，使渣洗與鋼水充分接觸，起到吸附夾雜的作用，加入量要合適，攪拌效果要好，才能發揮渣洗作用。原工藝使用渣洗料相對隨意，加入時不顧及效果，渣洗效果不明顯。為此，對渣洗料加入量進行了調整，根據鋼水的終點氧含量的高低來確定渣洗料的用量，見表3，加入時機脫氧合金化后調整下料管位置，保證渣洗料加在鋼流上，渣洗料很好地與鋼水充分接觸，達到渣洗的效果，見表3。

3.3 吹氬工藝優化

表3 渣洗料加入量

3.3.1 氬氣流量的控制

鋼包底吹靠動能推動使鋼水循環運動，起到均勻鋼水溫度、鋼水成分、去除夾雜的作用，其動力主要考慮底吹氬分散氣泡所產生的膨脹功。

3.3.2 出鋼最佳流量選擇

熱軋轉爐出鋼過程相對比較隨意，氬氣攪拌的作用沒有充分發揮出來。為了保證出鋼過程的規范，提高鋼水質量，縮短工序周期，對出鋼過程進行了調整。最佳底吹流量的選擇是：出鋼前中期主要考慮脫氧合金化、渣洗料的融化、去除夾雜和脫硫效果，因此選擇攪拌功率一般選擇為150～200W/t。按照該攪拌功率，計算的底吹氣體流量為1007～1 342 L/min，熱軋鋼包采用雙透氣轉進行底吹氬工作，位置分別位于2/3半徑處，成135°，因此每個透氣轉的底吹流量在503.5～671 L/min。一般要求底吹流量在出鋼過程中不低于500L/min，保證加入合金后成分均勻，能最快速度地去除脫氧產物和夾雜。出鋼后期考慮到后期觀察鋼流情況，減少下渣，保證鋼水液面平穩而且視線良好，利于觀察出鋼情況，防止下渣，使底吹流量保持軟吹，不裸漏液面為準，進一步對鋼水溫度及合金均勻化，保證鋼水到吹氬取樣有代表性，攪拌功率一般選擇為30～50W/t，底吹流量應為201～336 L/min。

3.3.3 吹氬的流量選擇

吹氬過程需要補加合金及增碳微調合金成分時，為了保證鋼水成分溫度均勻，取樣應有代表性，需要大流量地攪拌均勻，所用的增碳劑為顆粒狀，加入鋼包后很容易粘附在爐渣表面，很難進入鋼水中。為了使增碳劑能夠進入鋼水，保證增碳效果，選擇流量為500L/min以上。為防止鋼水二次氧化，大流量攪拌控制在2 min以內。軟吹時間大于10min，軟吹時間規定，鋼水吹氬過程中，鋼包內最后加入的一批料后，流量控制在201～336 L/min范圍內，軟吹時間為調整完合金鋼水不裸漏的時刻算起不得低于10min。

3.4 鋼包的管理優化

鋼包管理對于能夠連續澆注有重要意義，鋼包溫度控制不好直接會造成連鑄后期絮流，尤其鋼包底吹不好時更為明顯，當鋼包底吹較差時，鋼包從出鋼到連鑄澆注的整個過程都在吸熱，鋼水溫降較大，被迫出鋼溫度提高，影響鋼水質量，嚴重時由于鋼水的溫度降低，因密度增加會不斷地向下移動，致使包底溫度過低，直接使得底部鋼水凍結造成斷澆。為此根據運行情況，努力減少鋼包周轉數量，提高鋼包烘烤溫度達到900℃以上，降低轉爐出鋼溫度，鋼包周轉從原來的6個降為4個，系統溫度平均降低了20℃，澆注明顯好轉。

3.5 連鑄中包溫度的優化

合適的中包溫度對于連鑄澆注過程獲得順利澆注和獲得良好的鑄坯質量非常重要，過高的中包溫度，造成柱狀晶發達、中心缺陷，還會增加夾雜物產生，對耐材造成侵蝕，嚴重時會發生漏鋼事故等，溫度過低造成相對冷卻較強，拉嬌力增加，表面質量變差，嚴重時造成水口堵死而中斷。中包鋼水過熱度采用20～30℃較為合適。

4 工藝控優化后的效果

4.1 成分的變化

成分相對較為穩定，內控命中率明顯提高，SPHC命中率達到了99.2%，Als/Al達到了0.97，充分說明了鋼水中的Al2O3的危害大大降低，并且喂鈣線，降低了煉鋼的成本。

4.2 連鑄水口通鋼量

連鑄水口通鋼量能夠表明鋼水的可澆性是否良好，通鋼量是指一個澆次澆注完成了通過水口的鋼水重量。通過工藝改進，水口通鋼量從451 t提高至577 t，說明鋼水質量得到了改善，可澆性較好，滿足連鑄的澆注要求，并且一個澆次的爐數由12爐增加到了14爐。

5 結論

該工藝達到了降低成本的目的，鋼水質量達到了用戶要求。對脫硫目標硫的調整以及工藝參數的調整，轉爐終點硫控制能力增強，保證了成品硫含量的要求。對脫硫工藝的改進，脫硫的成本大大降低，鎂粉個硫消耗由3.24 kg降到了2.98 kg，轉爐回硫量減少到了0.008%以內，為轉爐的終點硫提供了保障，提高了一次倒爐命中率。轉爐的出鋼、吹氬操作的改善，提高了鋼水質量，Als/Al達到了0.97，降低了Al2O3的危害。連鑄水口的通鋼量有所好轉，能夠順利連拉一個澆次，水口通鋼量由451 t提高到577 t。

[1] 李永祥，廖明，李碧春，等.高碳鋼生產工藝及質量分析[J].煉鋼，2009（4）：1-4.

[2] 馬春生，林東.新型合成渣精煉技術的開發與應用[J].煉鋼，2010（5）：8，21.

Practice of Production Process Optimization of SPHC Steel

SHI Xiang-dong

(Hot Rolling Plate Company Limited,Tianjin Tiantie Metallurgical Group,She County,Hebei Province056404,China)

The paper describes the process of SPHC steel production process optimization of Tiantie Hot Rolling Plant.Analysis and study were carried out on problems of high consumption indices and difficult casting in the process.Measures were taken of optimizing converter operation,argon blowing and slag washing material to meet the requirement on steel castability,improve the throughput of casting nozzle,reduce casting stoppages and lower process cost.

process route;argon bottom blowing;slag washing;optimization

10.3969/j.issn.1006-110X.2014.03.001

2014-01-20

2014-02-08

史湘東（1971—），男，工程師，主要從事冶煉技術管理工作。