“雙渣+留渣”工藝在簾線鋼生產中的應用

趙洪倫，李生根

（山東鋼鐵集團淄博張鋼鋼鐵有限公司，山東淄博256400）

生產技術

“雙渣+留渣”工藝在簾線鋼生產中的應用

趙洪倫，李生根

（山東鋼鐵集團淄博張鋼鋼鐵有限公司，山東淄博256400）

為滿足簾線鋼低P、低Ti要求，冶煉過程中采用雙渣留渣工藝，一次造渣堿度控制為1.5～2.0，FeO控制在15%～20%，保證了爐渣良好的流動性；二次造渣時加入石英砂，促進化渣，提高爐渣流動性，提高脫磷能力；對留渣爐次采取爐渣固化操作，實行每爐確認制度，防止兌鐵發生噴濺。冶煉過程平穩，終點C 0.12%、P 0.003 9%、Ti 4.5×10-6，脫磷率達到了95%以上，脫鈦率達到了98%以上。

簾線鋼；轉爐冶煉；雙渣+留渣；脫磷；脫鈦

1　前言

山東鋼鐵集團淄博張鋼鋼鐵有限公司（簡稱張鋼）為應對嚴峻的鋼鐵市場形勢，2015年開始轉型升級，對產品結構進行調整，簾線鋼成為重點開發的鋼種。鋼簾線主要用于輪胎子午線增強用骨架，具有強度高、韌性好的特點，也是線材制品中要求高、生產難度大的產品之一。由于簾線鋼盤條要被拉拔成Φ0.15～Φ0.38 mm的簾線，線材長度增加了1 400倍，截面積縮小至原來的0.08%，接近拉拔工藝的極限，還要經過高速雙捻機合股成繩，整個過程要求100 km斷絲率＜1次。因此，對于原料線材組織及成分的均勻性、潔凈度以及綜合質量有著極為嚴格的要求，鋼中不允許出現TiN夾雜，同時盡量避免產生磷偏析，對終點P和Ti的含量要求極低［1］，傳統的單渣法煉鋼無法滿足產品質量要求。為此，探討了在轉爐生產環節采用“雙渣+留渣”操作工藝，并針對生產中遇到的問題進行改進，取得了較好的脫磷脫鈦效果，滿足了簾線鋼生產的要求。

2　簾線鋼生產工藝開發

2.1設備原料

張鋼煉鋼廠共有2座120 t頂底復吹轉爐，爐底有6塊透氣磚，底吹氮/氬氣，供氣量100～180 m3/h；采用4孔拉瓦爾型氧槍。冶煉原料包括：鐵水（成分見表1）、廢鋼，造渣材料有石灰、壓球、燒結礦、輕燒白云石。張鋼煉鐵廠根據簾線鋼的生產計劃提前變料，使鐵水條件滿足表1要求，大大緩解了轉爐脫磷脫鈦壓力。

表1　簾線鋼煉鋼用鐵水成分（質量分數）%

2.2開發工藝參數

通過對脫磷熱力學和動力學條件進行分析，轉爐冶煉過程脫磷、脫鈦反應基本是在鋼渣界面上進行，脫磷、脫鈦速率主要受渣鋼兩側的傳質速率控制，因此充分的攪拌能促進脫磷反應的動力學條件。頂吹氧氣流對熔池升溫影響最大，采用頂吹模式，雖然有利于金屬熔池中的氧化去除，也有利于改善渣—金屬界面傳質條件，但由于受渣—金屬界面溫度快速提升的影響，也可能會激活熔池中碳氧化的整體反應提前發生，不僅與Si、P爭搶與氧氣的反應機會，抑制P的氧化脫除過程，還可能進一步引發熔池溫度的整體快速提升，影響脫磷效果。因此應綜合考慮，結合“雙渣+留渣”工藝特點及相關鋼廠生產經驗［2］，造渣工藝關鍵參數控制如下：

1）一次造渣。鋼水中Si微量，鋼水溫度1 350～1 400℃，爐渣堿度1.5～2.0，渣中FeO含量控制在15%～20%，渣中MgO含量6%～6.5%。

2）二次造渣。終渣堿度3.5～4.0，MgO 8%～10%，（FeO）14%～18%，（CaO）/（FeO）2.5～3.0，出鋼溫度1 600～1 620℃，C 0.10%～0.25%。

2.3“雙渣+留渣”工藝路線

上一爐出鋼全留爐渣→濺渣固化爐渣→加廢鋼確認固化效果→兌鐵水→脫磷→倒出部分脫磷渣→脫碳→出鋼→留渣→濺渣固化爐渣→加廢鋼確認固化效果→兌鐵水進行下一爐冶煉。

3　生產中存在的問題及優化

3.1兌鐵水預噴控制

轉爐終渣中含有一定數量的FeO，這種終渣留到下一爐，在兌入鐵水時，就會同時發生以下反應：

根據生產經驗，當終渣中（FeO）高于20%，式（1）、（2）反應十分劇烈，瞬間產生大量的氣體附帶著大量的爐渣、鐵水沖出，造成爆發性噴濺事故。要防止噴濺產生，最直接有效的辦法是控制爐中氣體，杜絕或減緩式（1）、（2）反應的進行。要實現這一目的，要減少式（1）、（2）中反應物含量。

減少兌鐵水時爐渣中（FeO）含量方法：

1）通過工藝操作降低終渣（FeO）含量。根據供氧時間、爐口火焰等情況，延長壓槍時間，把握好拉碳時機，提高終點碳含量，減少后吹次數等，降低爐渣氧化性。同時，優化底吹工藝，降低終渣（FeO）含量。

2）在濺渣護爐結束后，加入1 000～1 500 kg石灰或白云石，稀釋（FeO）濃度，稠化爐渣；同時，降低爐渣溫度。當爐渣溫度低于1 508℃時，從熱力學角度來說可以有效預防噴濺的發生［3］。

3）采取每爐確認制度，濺渣完畢，對爐渣進行確認，對于過氧化程度嚴重、爐渣稀薄的爐次，加入適當調渣劑調渣。若濺渣完畢爐渣仍稀薄，可加入適當固化劑稠渣，確認爐渣不稀薄后再兌鐵。

4）兌鐵時采用先加廢鋼再兌鐵水的方式，開始時緩慢。如果火焰較大，立即停止兌鐵，待火焰穩定后再緩慢兌鐵，防止爐內反應過快發生噴濺。

3.2一次造渣工藝優化

初期冶煉過程中存在成渣速度慢、脫磷效率低、一次造渣結束時鋼—渣不容易分離、倒渣時容易夾帶鋼水等問題。結合張鋼自身條件及王新華［4］在“雙渣+留渣”法操作中提出的方法進行了改進。

1）含鐵造渣料只采用燒結返礦。充分利用其熔化快、乳化性好、成渣速度快等特點。

2）根據石灰質量與鐵水溫度，用石灰石替代部分石灰。石灰石在高溫下分解為石灰和CO2，分解過程吸熱既能降低爐內溫度，產生的CO2又能起到化渣和增加攪拌作用，達到提高脫磷效率和促進鋼—渣分離的效果。

3）采用低槍位、高供氧強度吹煉方式。通過加強頂吹氧氣對熔池攪拌，促進［P］向渣/鐵界面傳輸，氧槍較常規操作前期槍位降低100～200 mm，供氧強度保持在3.0 Nm3/（min·t）以上。

4）增加底吹強度進行強攪拌。

5）增加堿性燒結礦的加入量和加入批次。在開吹后加入石灰的過程中同時加入2.5～3.5 t堿性燒結礦，在加強攪拌的同時使渣中含有足夠量的FeO。為保證爐渣的流動性，前期渣中FeO量控制在15%～20%。

3.3二次造渣工藝優化

二次造渣過程中存在如下問題：

1）二次造渣過程易出現粘槍、返干等不利過程操作的現象。2）部分爐次吹煉中后期脫磷困難，終點P含量偏高（0.03%～0.04%）且處理困難。

優化措施：

1）補加適量含SiO2的造渣料，經過機理與實踐分析，最終選取添加適量石英砂，確保渣中適宜的SiO2含量以利于成渣與渣量的控制。

2）掌握造渣料加入時機，多批次小批量加入，以確保渣料熔化；加入制度根據過程化渣情況靈活掌控。主要依據爐口火焰、噴出物形態、爐內化渣聲響等，合理調配造渣料加入時機與數量。

3）生產中為確保化渣的熱力學與動力學條件，根據過程化渣情況，采取高、低槍位靈活交替操作的模式，以便兼顧熔池液面和內部攪拌的作用，消除爐渣面上出現的“死角”，消除渣料結坨，加快成渣。在確保合理的化渣動力學前提下，根據過程化渣情況，合理調控渣中FeO含量與熔池過程溫度控制，確保過程化渣的動力學條件。

4　生產效果分析

部分爐次一次造渣爐渣成分、堿度及終點鋼水成分見表2。

表2　簾線鋼冶煉一次造渣爐渣成分、堿度及終點鋼水成分

由表2可知：1）一次倒渣渣堿度大部分在1.5～2.0之間，只有1爐爐渣堿度高于2.0，基本滿足目標要求。2）一次倒渣渣中FeO在15%～18%。實踐證明，爐渣具有良好的流動性，一次倒渣幾乎可以全部倒凈，起到了很好的脫磷脫鈦效果，一次脫磷率達到了60%以上，一次脫鈦率達到90%以上。終點C含量平均0.12%，P平均0.003 9%，Ti為4.5×10-6，脫磷率達到了95%以上，脫鈦率達到了98%以上，滿足了簾線鋼對終點P＜0.008%、終點Ti＜10×10-6的要求，為精煉環節控制夾雜物的含量尤其是TiN含量創造了良好的條件。

5　結論

5.1冶煉采用雙渣留渣工藝，終點P＜0.008%，終點Ti＜10×10-6，滿足了簾線鋼對P和Ti的要求。

5.2一次造渣堿度控制在1.5～2.0，FeO控制在15%～20%，爐渣具有好的流動性，便于一次倒渣。

5.3二次造渣時加入適當的石英砂，能夠很好地促進化渣，提高爐渣流動性，提高脫磷能力。

5.4對留渣爐次采取爐渣固化操作，實行每爐確認制度，可防止兌鐵發生噴濺。

［1］王勇，王全禮，李永東，等.簾線鋼Lx72A夾雜物控制技術［C］//爐外處理·煉鋼·連鑄，2005年中國鋼鐵年會論文集：453-456.

［2］王杰，曾加慶，楊利彬.復吹轉爐雙渣法脫磷冶煉工藝一次倒爐溫度最優化選擇［J］.煉鋼，2015，31（4）：34-37.

［3］劉效森，王念欣，賈崇雪，等.濟鋼120 t轉爐留渣操作工藝的實踐［J］.河北冶金，2010（4）：25-26.

［4］王新華.氧氣轉爐“留渣+雙渣”煉鋼工藝技術［C］//2014年低成本煉鋼共性技術研討會論文集，南京：2014.

Abstrraacctt：To meet the requirement of low phosphorus and titanium，the double slag and slag-remaining technology was adopted in the smelting process.The slagging alkalinity and FeO are controlled within a range of 1.5～2.0 and 15%～20%respectively for the first slag formation to ensure the good liquidity of slag.The adding of quartz sand can promote slag melting process and improve the liquidity of slag and dephosphorizing capacity for the second slag formation.The slag solidified operating is adopted for slagremaining furnaces.The confirmation system must be carried out to avoid of splash during pouring melted iron.Smelting process is smoothly，the C is 0.12%，P is 0.003 9%and Ti is 4.5×10-6at the end-point，the dephosphorization and titanium removal rate achieved above 95%and 98%respectively.

Key worrddss：tire cord steel；converter steel making；double slag and slag-remaining；dephosphorization；titanium removal

Application of“Double Slag and Slag-remaining”Technology in the Production of Tire Cord Steel

ZHAO Honglun，LI Shenggen
（Zibo Zhanggang Co.，Ltd.，Shandong Iron and Steel Group Co.，Ltd.，Zibo 256400，China）

TF703.6

B

1004-4620（2016）03-0023-03

2016-01-08

趙洪倫，男，1987年生，2010年畢業于遼寧科技大學冶金工程專業。現為山鋼集團淄博張鋼鋼鐵有限公司鋼軋廠煉鋼作業中心經理助理，助理工程師，從事煉鋼生產技術管理工作。