低硅鋼Q345L生產工藝控制

王飛宇，王利波，李東華（天津天鋼聯合特鋼有限公司，天津301500）

低硅鋼Q345L生產工藝控制

王飛宇，王利波，李東華
（天津天鋼聯合特鋼有限公司，天津301500）

[摘要]為滿足市場需求，根據低硅鋼Q345L的鋼種特點，通過對關鍵工序生產工藝參數進行優化調整，如控制轉爐下渣量、減少LF精煉時間、使用SiO2含量較低的原材料、全程保護澆鑄等措施，成功開發出低硅鋼Q345L。實踐表明，生產出的鋼水可澆性良好，鋼種成分合格率達到100%，鑄坯性能完全能夠滿足帶鋼軋制要求。

[關鍵詞]低硅鋼；Q 345L；增硅；可澆性

1　引言

鋼中硅元素對鋼板的涂鍍性能有著重要影響，一般認為鋼中[Si]超過0.04豫時，高溫涂鍍原板表面形成的氧化膜，很難被充分還原，涂鍍后表面產生很厚的灰白色鍍層，其粘附性能較差[1]。由于低硅鋼對鋼中硅含量要求嚴格，只能采取鋁脫氧，而鋁脫氧后產生的夾雜物對連鑄鋼水的可澆性影響很大。如脫氧不良（鋼中Als約0.015豫），鑄坯會產生皮下氣孔和表面缺陷；如脫氧過度（鋼中Als躍0.06豫），又會增大鋼水粘度，流動性變差，且生成的Al2O3高熔點夾雜物易在中間包水口內壁富集結瘤，堵塞水口，影響順利澆鑄，并使鑄坯中夾雜物增多[2]。在LF精煉脫氧、強還原氣氛中極易造成鋼水增硅，導致硅含量超標。因此，如何控制冶煉過程中的增硅量，保證成品硅含量，以及大量使用鋁脫氧后如何保證連鑄的可澆性，成為低硅鋼冶煉首要解決的問題。

為了進一步提高產品的市場競爭力，擴大經營范圍，滿足下游客戶生產需求，天津天鋼聯合特鋼煉鋼廠于2013年底進行了低硅鋼Q345L的研發工作。在實際生產中，聯合特鋼煉鋼廠通過采取減少轉爐后吹次數，降低冶煉終點氧位；擋渣出鋼，減少下渣量；規范LF精煉爐脫氧、增鋁、軟吹操作；合理選用物料，減少增硅量；連鑄采取全程保護澆注操作，防止鋼水二次氧化等多項措施，取得了良好的效果。

2　低硅鋼生產實踐

2.1工藝流程

鐵水預處理寅轉爐寅LF精煉爐寅連鑄寅帶鋼軋制。

2.2化學成分控制

為了保證軋制后的帶鋼板達到規定的屈服強度、抗拉強度等指標要求，低硅鋼Q345L的冶煉成分要求嚴格，具體成分見表1。確定的內控成分范圍較窄，且要求上下爐次之間化學成分要穩定，其它殘余元素越低越好。

2.3轉爐工序工藝控制要點

轉爐煉鋼在整個鋼鐵工業生產過程中起著極

表1　 Q345L化學成分/%

用的原輔料中或多或少也有二氧化硅的成分。因此，造成鋼水增硅的主要原因是渣中SiO2被鋼中鋁還原，鋁與SiO2的反應可以用下式表示[4]：式中，K1為反應平衡常數，當（1）式達到平衡時，駐G越0，代入（2）式，可得出：

由（3）式可知，為減少鋼水增硅，可降低鋼中Als及渣中棕（SiO2)的含量，或增加渣中（Al2O3）含量。

為減少鑄坯中氣泡產生的概率，要求成品坯中Alt逸0.020豫，這就要求LF精煉爐出站鋼水中鋁含量較高。但隨著加鋁量的增加，鋼中Al2O3夾雜物含量也隨之增加，較多的夾雜物易在連鑄中間包水口聚集，產生結瘤情況，影響正常澆鑄。因此LF精煉爐首先要做好鋼水增鋁工作，同時要減少Al2O3夾雜物的生成量，做好夾雜物的變性處理及上浮去除工作，保證生產順行。

綜上所述，LF精煉爐主要從以下方面加強工序生產過程控制：

（1）鋼水進LF精煉爐后，喂入一定數量的鋁線，將鋼中鋁含量調整至較高的范圍，盡量減少中后期補鋁，改善Al2O3夾雜物生成的形態，以利于其上浮。

（2）選用SiO2含量較低的原輔料。對LF精煉爐用化渣劑螢石及螢石球進行抽檢，具體數據見表2。

表2　螢石與螢石球化學成分對比/%

其重要的作用，其供氧制度、脫氧制度等的優劣直接決定著下道工序生產的穩定及鑄坯中夾雜物的總量。低硅鋼由于其鋼種特性，只能采用鋁脫氧工藝，若轉爐終點氧位過高，會生成大量的Al2O3夾雜物，控制不好不僅會影響煉鋼正常生產秩序，也會使鑄坯中夾雜物含量過高，影響帶鋼軋制。因此必須制定合理的控制措施及脫氧制度，降低轉爐終點氧位，減少鋼中夾雜物含量。

鐵水中的[Si]和氧的親和力較大，轉爐吹煉終點，鋼水中的硅含量基本上是痕跡（[Si]約0.01豫），其大部分都以（SiO2）的形式進入渣中。轉爐終渣中的（SiO2）含量在10豫耀15豫之間，若大量終渣進入鋼包中，在LF精煉處理過程中會造成鋼水增硅，這也是低硅鋼生產時，鋼水增硅的主要來源[3]。另外脫氧、合金化操作時，加入的脫氧劑及合金料中的也有一定的硅含量，亦會導致鋼水增硅。

因此，考慮到脫氧與增硅的控制，轉爐主要從以下方面加強工序生產過程控制：

（1）要求選用[S]臆0.040豫的鐵水入爐，減輕LF精煉爐造強還原渣脫硫的負擔。

（2）強化轉爐終點操作控制。根據鐵水、石灰等原料情況，可采取雙渣操作等措施，提高終點一次命中率，減少后吹次數，防止鋼水過氧化。出鋼溫度大于1 640益，保證進LF精煉爐溫度在1 560益以上，避免因精煉爐頻繁加熱升溫造成鋼水增硅。

（3）擋渣出鋼，減少下渣量。選用出鋼口壽命較低的爐座進行生產，生產前校對擋渣車，強化轉爐擋渣效果，避免大量下渣，減少LF精煉爐增硅量。

（4）優化轉爐爐后脫氧和渣洗工藝。適當增加轉爐爐后脫氧用鋁塊加入量，減輕LF爐脫氧負擔，同時在出鋼過程中加入300 kg石灰進行渣洗，為LF精煉爐創造良好的脫氧、造渣條件。

2.4 LF精煉工序工藝控制要點

低硅鋼Q345L在LF精煉爐生產過程中同樣采用鋁脫氧工藝，還原性氣氛較強，同時轉爐出鋼后的鋼包內，不可避免的存在下渣的情況，且精煉

因此，選用SiO2含量相對較低的螢石球，可在保證頂渣正常流動性的前提下，降低頂渣中SiO2含量，從而減少LF精煉過程增硅量。

（3）在轉爐保證供LF精煉爐鋼水溫度、成分的前提下，盡量縮短LF精煉時間。通過對鋼中鋁與渣中SiO2反應的動力學條件分析可知，反應時間增加與接觸面積加大均可促進反應進行，因此，在保證鋼水溫度、成分、可澆性的條件下，盡量縮短LF精煉時間及精煉過程中大氬氣攪拌次數，可減少精煉過程的增硅量。

（4）保證足夠的終點鈣處理及軟吹時間。LF出站時鋼中Alt含量要控制在0.030豫以上，因此會生成大量的Al2O3夾雜物，在LF終點處理時，必須喂入足夠量的鈣鐵線進行夾雜物變性處理，改善鋼水可澆性，同時要保證軟吹時間在10 min以上，以促進生成的夾雜物上浮。

2.5連鑄工序工藝控制要點

連鑄工序除要制定合理的冷卻制度，保證鑄坯良好的內外部質量外，與其它鋼種不同的是，低硅鋼Q345L鋼中鋁含量較高，若保護澆注效果不好，不僅會造成鋼中鋁損失，使鑄坯中的Alt含量低于交貨要求；且生成的Al2O3夾雜物在中間包水口處聚集到一定程度，會使鋼水的流動性變差，影響正常的澆鑄，進而影響煉鋼廠正常的生產秩序。

因此，連鑄工序主要從以下方面加強工序生產過程控制：

（1）開澆前，對中間包進行吹氬，盡量減少中包內的空氣量，降低開機鋼水的氧化程度，提高開機成功率。

（2）選用優質引流砂，提高大包自開率，同時在大包保護套管碗口處吹氬，減少鋼水由大包到中間包的氧化。

圖1　 Q345L冶煉過程鋼中[Si]含量的變化情況

（3）選用中間包整體水口，減少鋼水由中間包到結晶器之間的氧化。

（4）控制穩定的中間包及結晶器液面，及時補加覆蓋劑、保護渣等，嚴禁裸露鋼液面。

（5）澆注過程，穩定拉速，減少拉速短時間內出現較大的波動，穩定生產節奏。

3　實際生產效果

3.1精確的成分控制

通過以上各個工序關鍵工藝措施的控制，低硅鋼Q345L第一次試生產共計連澆5爐鋼，成分合格率達到100豫，鋼水可澆性良好。表3為Q345L中包樣成分。

表3 Q345L中間包樣化學成分/%

成分　C　 Si　 Mn　 P　 S　 Alt T131-06592 0.17 0.027 1.47 0.013 0.009 0.034 9 T131-06593 0.17 0.022 1.48 0.015 0.009 0.030 5 T131-06594 0.15 0.024 1.47 0.015 0.008 0.039 6 T131-06595 0.16 0.020 1.46 0.013 0.009 0.033 4 T132-08553 0.18 0.030 1.48 0.019 0.010 0.041 8

3.2 [Si]、[Alt]穩定的過程控制

圖1為Q345L冶煉過程鋼中[Si]含量的變化情況。從圖中可以看出，在LF精煉過程中存在明顯的增硅情況，但由于采取了有效的控制措施，精煉過程增硅量均在0.01豫以下且LF冶煉終點鋼水中[Si]均未超過0.03豫。

圖2為345L冶煉過程鋼中[Alt]的變化情況。從圖中可看出，精煉進站后就對鋼水進行增鋁操作，使鋼中[Alt]達到一個較高的含量，從而避免了中后期補鋁，使產生的Al2O3夾雜物處于易于上浮去除的形態，有利于改善鋼水的可澆性。

3.3鑄坯低倍組織良好

圖3為兩塊Q345L鑄坯低倍組織。從低倍情況看，鑄坯外形質量良好，無脫方、鼓肚等明顯缺陷；個別流內部存在縮孔及輕微的中間裂紋，但均在國家標準要求的范圍內，完全滿足帶鋼軋制要求。

4　結論

圖2　 345L冶煉過程鋼中[Alt]的變化情況

圖3　兩塊Q345L鑄坯低倍組織

低硅鋼Q345L由于要求硅含量較低，只能采取鋁脫氧，而鋁脫氧對連鑄鋼水的流動性及可澆性影響很大。若控制不好，生成的高熔點夾雜物易在中間包水口內壁富集結瘤，堵塞水口，影響順利澆鑄。聯合特鋼煉鋼廠通過提高LF精煉爐前期加鋁量，控制Al2O3夾雜物生成形態，做好LF終點鈣處理工作，保證足夠的軟吹時間；同時做好大包、中包的保護澆注等工作，試生產5爐鋼鋼水流動性良好，未出現水口結瘤等情況。

低硅鋼Q345L對鋼中成分要求嚴格（Si臆0.04豫且Alt逸0.020豫），但該鋼種在LF精煉脫氧、強還原氣氛中極易造成鋼水增硅，導致硅含量超標。聯合特鋼煉鋼廠通過采取擋渣操作，減少轉爐下渣量；合理安排生產周期，減少LF精煉時間；使用SiO2含量較低的原材料等措施，保證了Q345L成分符合內控標準，試生產5爐鋼成分合格率達到100豫。

天鋼聯合特鋼煉鋼廠根據低硅鋼的鋼種特點，通過對轉爐、精煉、連鑄等相關工序工藝進行調整優化，低硅鋼Q345L第一次試生產共計連澆5爐鋼，鋼水可澆性良好，成分合格率達到100豫，鑄坯表面和內部質量正常、低倍組織良好，帶鋼軋制性能滿足客戶要求，成功開發出低硅鋼Q345L。

參考文獻

[1]李久齡帶鋼連續熱鍍鋅[M].北京.冶金工業出版社，1995: 83-84.

[2]陳雷.連續鑄鋼[M].北京：冶金工業出版社，1994：82.

[3]單以剛，曹余良.低硅鋼在煉鋼各工序控制的研究[J].南鋼科技與管理，2012（1）：26.

[4]黃希祜.鋼鐵冶金原理[M].北京：冶金工業出版社，2007.

Production ProcessControlofQ345L Steelwith Low Silicon Content

W ANG Fei-yu,W ANG Li-boand LIDong-hua
(Tianjin Tiangang United SpecialSteelCo.,Ltd.,Tianjin 301500,China)

AbstractIn orderto meetthedemand bythe market,Q345L steelwith low silicon contentwassuccessfully developed according to its grade characteristicsby optimization and adjustmenton the processparameterof criticalprocessessuch ascontrolling converterdeslagging amount,reducing LF refining time,using material with low SiO2contentand adopting submerged casting atthe entire process.Practice showed the produced liquid steelpossessed good castability.The qualification rate ofthe steelgrade reached 100豫.The properties ofthebilletcould fullymeettherequirementbystrip rolling.

Key wordslow silicon contentsteel;Q345L;silicon pick-up;castability;process;control;study

作者簡介：王飛宇（1987—），男，本科，技術員，主要從事煉鋼工藝方面的研究工作。

收稿日期：2014-05-20修回日期：2014-06-09