S08A自耗電極及電渣重熔工藝試制

黃宇彬

(北滿特殊鋼有限責任公司， 黑龍江 齊齊哈爾 161041)

S08A是軍品用電渣鋼軋材，由于使用特殊，成分要求低碳、低硅、低氮([C] ≤0.10%、[Si] ≤0.05%、[N] ≤80ppm)，且成品對殘余鋁有要求([Al] ≤0.01～0.08%)，同時要求非金屬夾雜物A、B、C、D及DS各類夾雜物合格級不大于2級。由于冶煉工藝指定為電爐冶煉+電渣重熔，鋼液純潔度不是問題，控制難點是低碳、低硅情況下自耗電極的脫氧、電渣重熔鋁回收率的穩定性及自耗電極冶煉、電渣重熔冶煉的控制氮問題。

1 主要技術指標

1.1 熔煉成分及成品化學成分符合表1規定

表1 S08A化學成分Wt %/

1.2 鋼中五害元素應符合表2規定

表2 五害元素要求

1.3 低部組織符合3規定

鋼材橫截面酸浸低倍組織試片上不應有目視可見的縮孔、分層、裂紋、夾雜、翻皮、白點。

表3 低倍組織

1.4 高倍組織符合表4規定

表4 高倍組織

2 試制工藝

2.1 試制工藝流程

電爐冶煉+ LF+VD→澆注自耗電極→電渣重熔→電渣錠加熱→軋制→精整→檢驗、檢查→入庫。

2.2 試制工藝實施的難點

2.2.1 自耗電極冶煉難點

2.2.1.1 成分控制

S08A屬低碳、低硅、低氮鋼，且對殘余元素及五害元素有嚴格要求，易出現碳、硅、氮超規格。

2.2.1.2 自耗電極脫氧

低碳、低硅冶煉時，電爐出鋼過氧化重；低碳、低硅鋼擴散脫氧不能使用Fe-Si脫氧，同時要控制C粉使用量，易脫氧不良，在電渣重熔過程出現鋁過量燒損及重熔過程中渣中氣體過量造成翻花等不良現象。

2.2.2 電渣重熔難點

2.2.2.1 重熔過程坯料中鋁將渣中的SiO2還原，造成鋼中Si超規格。

2.2.2.2 坯料中的鋁一方面極易與渣中的SiO2結合，另一方面屬活潑元素，和氧的親和力強，重熔過程易自身氧化損失，易出現鋁燒損超出規格。

2.2.2.3 重熔過程控制氮的增長。

2.3 工藝控制要點

2.3.1 自耗電極成分符合表5規定

表5 自耗電極成分控制

2.3.2 自耗電極試制工藝要點

2.3.2.1 電爐配入生鐵(或鐵水)≥40%，其余配入廢鋼，廢鋼中不得有電鍍件。

2.3.2.2 電爐碳、磷合適后將氧化渣放凈，重新造渣，整個氧化期大量供氧，氧化末期深吹氧≥8min。

2.3.2.3 電爐出鋼前[C] ≤0.05%，[Si] ≤0.01%，出鋼溫度≥1590℃。

2.3.2.4 出鋼完畢壓鋼換包，壓鋼水時不下渣。

2.3.2.5 LF爐選用冶金一級白灰(CaO≥90%，SiO2≤2.0%)，精選螢石(CaF2≥98%，SiO2≤1.5%)。

2.3.2.6 澆注全程采取氬氣保護澆注。

2.3.3 電渣重熔試制工藝確定

2.3.3.1 采用CaF2/ Al2O3/CaO/MgO四元渣系，螢石采用提純螢石(SiO2≤0.5%)。

2.3.3.2 采用TiO2引弧劑，在保證引弧的情況下盡量少用。

2.3.3.3 采用本鋼種底墊。

2.3.3.4 自耗電極進入到補縮結束，全程采用氬氣保護，流量≥25NL/min。

2.3.3.5 重熔過程全程分階段加Al粒進行脫氧。第一組自耗電極進入后每10 min加鋁粒15～30g,120 min以后每10 min加鋁粒25～30g。

3 試制結果

3.1 試制自耗電極共6爐，過程嚴格按試制工藝要點控制，熔煉成分及五害符合自耗電極內控標準。熔煉成分及五害元素見下表6、表7。

表6 自耗電極成分

3.2 電渣錠成分

6爐自耗電極電渣重熔成68支電渣錠，重熔過程按重熔試制要點控制，電渣成分符合技術協議要求。電渣錠主要成分見表8。

3.3 鋼材檢驗

電渣錠經加熱軋制成φ60mm、φ100mm兩規格，并進行低倍、高倍檢驗，符合技術協議要求。

3.3.1 低倍檢驗

表7 自耗電極五害元素

表8 電渣錠成分

表9 低倍組織

3.3.2 非金屬夾雜檢驗

表10 非金屬夾雜

4 結論

通過優化電爐配料、選用優質石灰、精選螢石、電爐出鋼換渣工藝措施；電渣重熔采用四元渣系，選用提純螢石，重熔過程全程氬氣保護鋁粒脫氧等工藝措施，生產出低碳、低硅、低氮及殘余、五害元素符合要求的自耗電極及電渣錠，電渣錠經軋制后經檢驗，低倍組織及非金屬夾雜物符合技術協議要求，試制取得成功。S08A自耗電極及電渣錠的試制成功為今后低碳、低硅、低氮鋼的脫氧、控氮積累了寶貴的經驗。