薄板坯連鑄機生產SPHD鋼的RH-LF雙聯工藝實踐

席曉利，董繼亮，馮慧霄，殷　楷，張　濤（.河北鋼鐵集團唐鋼生產制造部，河北唐山0606；.河北鋼鐵集團唐鋼熱軋部，河北唐山0606；.河北鋼鐵集團唐鋼技術中心，河北唐山0606）

薄板坯連鑄機生產SPHD鋼的RH-LF雙聯工藝實踐

席曉利1，董繼亮2，馮慧霄3，殷楷2，張濤1
（1.河北鋼鐵集團唐鋼生產制造部，河北唐山063016；
2.河北鋼鐵集團唐鋼熱軋部，河北唐山063016；3.河北鋼鐵集團唐鋼技術中心，河北唐山063016）

[摘要]針對唐鋼熱軋部RH直接使用FTSC（薄板坯連鑄機）生產SPHD（沖壓用熱軋鋼板及鋼帶）鋼時鋼水可澆性差的問題，開發出鐵水預處理深脫硫→150 t頂底復吹轉爐冶煉→RH脫碳精煉→LF白渣精煉→FTSC薄板坯連鑄機生產SPHD鋼的雙聯工藝。生產實踐表明，該工藝有效地解決了脫氧、脫硫與回硅的矛盾，生產出的SPHD鋼鋼水成分及可澆性均能夠滿足要求。

[關鍵詞]低碳鋼；薄板；LF；RH；工藝；實踐

1　引言

與常規板坯相比，FTSC薄板坯連鑄機對鋼水的可澆性要求更加嚴格，為此，唐鋼熱軋部（以下簡稱唐鋼）試驗了采用鐵水預處理深脫硫寅BOF寅RH寅LF寅FTSC雙聯工藝生產SPHD鋼。在雙聯工藝中，高爐鐵水先經過鐵水預處理噴鎂深脫硫，使得其硫含量達到入爐要求；然后經頂底復吹轉爐冶煉，使鋼水具備合適的成分（低碳、高氧、低磷、低硫）及RH處理所需溫度，同時，在轉爐出鋼過程加入適當的渣料造渣，再到RH進行深脫碳、去氣、去夾雜物及調整成分溫度；最后，進LF白渣精煉、微調鋼水成分、精確控制鋼水溫度等，最終將符合要求的鋼水運至FTSC薄板坯連鑄機進行澆注。

2　鐵水預處理工藝

2.1工藝設備

目前，唐鋼擁有1座雙工位鐵水預處理站，應用了烏克蘭單吹顆粒鎂鐵水脫硫技術，設計能力180萬t/年。主要工藝設備參數見表1。

表1　唐鋼鐵水預處理工藝設備參數

2.2脫硫機理

顆粒鎂噴入鐵水后立即熔于鐵水中，見式（1），溶解的鎂和鎂蒸氣與鐵水中的硫迅速反應生成MgS，見式（2）、（3）上浮進入渣中。在兩個脫硫反應中，式（2）更為主要。

2.3脫硫控制

鐵水預處理通過采取嚴格控制噴鎂速度、增加插入深度、提高鎂粉在鐵水中的溶解度、鏡面扒渣等技術措施，保證了入爐鐵水[S]臆0.003%，間接降低了雙聯工藝中LF精煉脫硫負擔。

3　轉爐冶煉工藝

唐鋼現有3座150 t頂底復吹轉爐，理論上較低的出鋼碳含量和較高的出鋼溫度可以為RH脫碳創造比較有利的條件，但為減少轉爐爐襯耐候材料的侵蝕，提高轉爐爐齡，同時考慮RH具備真空脫氧強制脫碳功能，故要求轉爐高溫帶氧出鋼，終點C約0.060%，終點溫度1 670~1 700益，氧位控制在300伊10-6~800伊10-6。為了降低終點硫含量，保證轉爐冶煉不增硫或者少增硫，除要求轉爐使用優質低硫廢鋼及深脫硫鐵水冶煉外，嚴格控制石灰、輕燒等造渣材料的硫含量在要求的范圍內。為防止出鋼過程回硫及保證頂渣熔化效果，要求出鋼過程中加入石灰500 kg和熔渣劑100 kg，出鋼完畢后后加入改質劑400 kg，將鋼渣CaO/Al2O3提高至2.0以上，保證進RH后渣中FeO被稀釋還原至10%以下。雙聯工藝各階段典型渣樣見表2。

表2　雙聯工藝各階段典型渣樣/%

4　 RH精煉工藝

4.1工藝設備

唐鋼擁有1座雙工位RH精煉爐，設計能力150萬t/年，主要工藝設備參數見表3。

表3　唐鋼RH精煉爐工藝設備參數

4.2過程控制

RH多功能精煉工藝主要包括：真空脫碳與超低碳冶煉技術、真空脫氣與超低氮鋼精煉技術、噴粉脫磷、脫硫技術、脫氧與夾雜物上浮技術和吹氧進行熱補償工藝[1]。該工藝中RH的主要任務為：深脫碳、低熱補償。按照統計，唐鋼LF精煉冶煉低碳鋼平均增碳量0.006%，FTSC薄板坯連鑄機澆注低碳鋼平均增碳量0.004%，故要求RH將碳處理至0.010%以下。在RH處理初期，碳氧反應劇烈，為防止真空槽內鋼水噴濺，需控制真空度在4~10 kPa，待反應至碳氧反應較弱的脫碳中后期，需逐步將真空度升至最高67 Pa，以保證脫碳效果。如鋼中碳含量較高需吹氧強制脫碳，為有效控制處理周期，要在RH循環3 min后的抽真空初期即進行吹氧作業，這樣不僅補充了鋼中氧含量，加速了脫碳過程，同時還提高了鋼水溫度。

唐鋼LF精煉冶煉低碳低硅鋼進站溫度逸1 560益時，能保證精煉渣快速形成且具有良好的流動性；但RH出站鋼水渣中FeO高氧化性強，如果進LF直接給電升溫勢必造成電極消耗增加，若要求RH出站溫度較高，RH精煉被迫采用Al-O升溫，鋼中會生成大量Al2O3，造成后續處理困難。因此，綜合以上幾點：為縮短成渣時間、降低后續LF精煉給電升溫電極增碳量、降低電極消耗及避免Al-O升溫生成大量Al2O3，要求RH出站溫度逸1 570益，以保證LF進站溫度逸1 560益，且在RH精煉后期強調一次配鋁，保證LF進站Als逸0.020%；鋼水循環8 min后負壓出站，保證鋼中Al2O3夾雜物充分上浮。

同時，由于RH精煉沒有脫硫功能，要求在冶煉前用一爐硫、磷較低的鋼水涮真空槽，以防止真空槽氧化性冷鋼熔化回硫、回磷。

5　 LF精煉工藝

5.1工藝設備

唐鋼擁有1座雙工位LF精煉爐，2座單工位精煉爐，設計能力450萬t/年，主要工藝設備性能參數見表4。

5.2過程控制

LF精煉的冶金目的有：

（1）鋼液溫度滿足連鑄工藝要求。

表4　唐鋼LF精煉爐工藝設備及參數

（2）處理時間滿足多爐連澆要求。

（3）成分微調能保證產品具有合格的成分及實現最低成本控制。

（4）鋼液潔凈度能滿足產品質量要求[2]。該工藝中LF的主要任務為：白渣精煉（FeO約1.0%）、微調鋼水成分（淺脫硫、低控硅、窄控鋁、少增碳、少增氮）、精確控制鋼水溫度（過熱度25~40益）。根據LF精煉脫氧脫硫回硅反應式（1）、（2）、（3）可以看出，須先進行鋼液、鋼渣脫氧，然后脫硫，而此過程中要使用大氬氣量強烈攪拌以促進鋼渣間反應，故容易造成鋼中硅含量超標問題，因此合理解決脫氧、脫硫與回硅的矛盾是控制鋼中硅含量提高鋼種命中率保證鋼水可澆性的關鍵。

5.2.1回硅及可澆性控制

采取的控制措施：

5.2.1.1渣量控制

為保證LF精煉埋弧效果及脫硫需要，唐鋼LF精煉冶煉低碳低硅鋼參考渣料用量為：石灰2 000 kg、螢石600~700 kg，考慮到SPHD脫硫負擔輕、控硅任務重，故要求LF精煉造渣加入石灰1 000 kg、螢石300 kg，即保證了埋弧的效果，同時又降低了原料中帶入的SiO2量。

5.2.1.2脫氧控制

通過觀察渣樣顏色掌握脫氧的程度，渣樣顏色變化依次為：亮黑寅淺暗黑寅蠟黃寅淺黃寅暗白寅明白，渣顏色變至暗白前，可采用大氬氣流量下鋁粉、鋁線同時加入的方式，但要注意鋁粉加入時要分散度大、避免堆積，至渣顏色變至暗白時，必須采用分步控制氬氣流量、分步加料的方式，即加料時采用小流量控制、加料后采用短暫性大流量控制、再轉至小流量控制下取渣樣和鋼樣，總體控制原則為終渣顏色偏暗白、過程Als臆0.020%。5.2.1.3可澆性控制

經分析RH直上SPHD可澆性差的主要原因有兩個：一是產生了大量的Al2O3且滯留在鋼中未去除；二是鋼渣氧化性高澆注過程中，二次氧化嚴重再次生成大量Al2O3。為此雙聯工藝中可澆性控制的整體思路為：少產生、少滯留、避免二次氧化。主要措施為：出站渣中FeO約1.0%（渣樣見表3），出站鋼中氧位約8伊10-6，避免鋼渣氧不平衡造成澆注過程二次氧化；對鋼中Al2O3進行變性處理，采用翻騰較弱的Ca-Al線避免鈣處理過程中二次氧化嚴重；采用全程吹氬保證鋼中時時具備夾雜物附著上浮所需的氬氣泡，同時，要求鈣處理后靜吹時間逸8 min，保證變性的夾雜物上浮充分；出站Ca/Als按照0.12控制，保證澆注過程中正常燒損生成的Al2O3也能充分變性。

5.2.2增碳、增氮控制

LF精煉加熱過程中鋼水與電極接觸是增碳的主要原因，減少電極增碳的控制措施有：進站溫度逸1 560益，保證總體給電時間10~15 min；合理控制給電過程中底吹氬攪拌量，減輕鋼水對電極沖刷。

按照統計單獨經RH直上的SPHD與單獨經LF直上的低碳低硅鋼中包氮含量平均低5伊10-6左右，由此可以看出RH精煉脫氮效果較好，故雙聯工藝中鋼水增氮控制主要是指LF精煉增氮及連鑄澆注增氮，LF精煉過程增氮的原因有：電弧區電離增氮、還原性鋼液與空氣接觸增氮、原材料增氮?？刂圃龅闹饕胧椋汉侠砜刂圃鼘雍穸龋ＷC埋弧效果；爐蓋扣嚴，保證冶煉過程的密閉性；合理控制冶煉后期氬氣量，保證鋼水液面不裸露，唐鋼SPHD鋼成分見表5。

表5　唐鋼SPHD鋼成分/%

6　連鑄工藝

連鑄區域主要任務為控制增氮量臆5伊10-6，即做好大包到中包的保護澆注。具體的控制措施為：大包長水口碗部“保護性”清理要干凈，視其侵蝕情況及時更換，保證其密閉性；澆注過程覆蓋劑要求“黑渣”操作；氬氣流量的大小隨鋼流的大小和水口的新舊程度隨時調整，以長水口周圍的中包液面微微翻起為宜。

7　結論

唐鋼采用雙聯工藝成功的生產出SPHD鋼，且鋼水成分及可澆性均能滿足要求。雙聯工藝中由于應用了LF精煉，較好的均攤了其它各工序的負擔，使得合理解決脫氧、脫硫與回硅的矛盾是工藝實踐的關鍵。雙聯工藝要求對生產組織的時序性要求高，且較RH直上成本要高，為此，有待進一步綜合測算，逐步提高。

參考文獻

[1]劉瀏.RH真空精煉工藝與裝備技術的發展[J].鋼鐵，2006，41 （8）：11.

[2]李晶.LF精煉技術[M].北京：冶金工業出版社，2009:12.

PracticeofRH-LF Duplex Processfor SPHD SteelProduced by FTSC

XIXiao-li1,DONG Ji-liang2,FENG Hui-xiao3,YIN Kai2and ZHANG Tao1
(1.Tanggang Production and Manufacturing Department,HebeiIron and SteelGroup,Tangshan, HebeiProvince063016,China;2.Tanggang HotRolling Department,HebeiIron and Steel Group,Tangshan,HebeiProvince063016,China;3.Tanggang Technology Center, HebeiIron and SteelGroup,Tangshan,HebeiProvince063016,China)

AbstractIn orderto solve the problem ofpoor castability ofliquid steelin SPHD steelproduction with FTSC caster directfrom RH,Tanggang Hot Rolling Department developed a duplex process，molten iron pretreatment and deep desulfurization寅150 t top and bottom blowing converter melting寅RH decarburization and refining寅LF refining with white slag寅casting with flexible thin slab caster（FTSC），for SPHD steelproduction.Production practice showed thisprocesseffectively settled the contradictoriesamong deoxidization,desulfurization and silicon pick-up and the composition and castability ofthe produced SPHD steelcould meetthedemand.

Key wordslow carbon steel;thin slab;LF;RH;process;practice

作者簡介：席曉利（1983—），男，工程師，主要從事煉鋼質量管理工作，E-mail：xixiaoli826@163.com。

收稿日期：2014-09-15修回日期：2014-10-09