轉(zhuǎn)爐流程生產(chǎn)SAE1008的實(shí)踐

張 慶 鄭桂蕓

轉(zhuǎn)爐流程生產(chǎn)SAE1008的實(shí)踐

張 慶 鄭桂蕓

研究采用LD轉(zhuǎn)爐-LF精煉爐-CC連鑄-半連軋軋制流程的工藝，開(kāi)發(fā)生產(chǎn)SAE1008低碳低硅自行車(chē)飛輪用鋼的關(guān)鍵技術(shù)，通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)爐吹氬工藝、LF精煉爐造渣工藝優(yōu)化和全保護(hù)澆鑄等措施,成功解決了SAE1008鋼的成分控制及氧含量、純凈度的控制。

SAE1008鋼 轉(zhuǎn)爐吹氬 LF精煉爐造渣工藝優(yōu)化 保護(hù)澆鑄

1.前言

在煉鋼廠采用80噸復(fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉用于制造自行車(chē)飛輪用SAE1008鋼。SAE1008鋼轉(zhuǎn)爐控制的難點(diǎn)在于化學(xué)成分碳、硅以及純凈度的控制。為此，通過(guò)設(shè)計(jì)工藝技術(shù)操作要點(diǎn)，通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)爐、精煉、連鑄生產(chǎn)線進(jìn)行系統(tǒng)的、科學(xué)的組織，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程技術(shù)難點(diǎn)采取積極有效措施，總結(jié)出了采用LD+LF+CC工藝冶煉SAE1008鋼的技術(shù)操作要點(diǎn)。保證了自行車(chē)飛輪用SAE1008鋼的質(zhì)量全部滿足用戶需求。

2.主要技術(shù)要求

鋼的熔煉成分及機(jī)械性能符合技術(shù)協(xié)議規(guī)定，見(jiàn)表1。

3.工藝流程

鐵水預(yù)處理→6#轉(zhuǎn)爐→LF爐→5#連鑄機(jī)→特鋼廠小型軋材車(chē)間成材→Φ36mm→檢驗(yàn)入庫(kù)。

4.關(guān)鍵性技術(shù)、工藝質(zhì)量研究與控制

4.1 化學(xué)成分控制研究

飛輪生產(chǎn)工藝要求材料的塑韌性好，硬度不能太高，符合加工使用要求。SAE1008為亞共析鋼，隨著碳含量的增加，珠光體量增加，強(qiáng)度、硬度升高，而塑性、韌性下降。所以碳含量控制要嚴(yán)格，精確控制碳含量。避免強(qiáng)度升高。SAE1008鋼要求鋼水C、Si很低。為保證鋼材性能達(dá)到用戶及標(biāo)準(zhǔn)要求，查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，精心設(shè)計(jì)，采取具體工藝控制措施如下：

（1）碳含量控制：SAE1008鋼成分要求采用低碳控制，要求[C]≤0.10%。根據(jù)碳氧平衡，當(dāng)轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳含量很低時(shí)，鋼水氧活度高，增加精煉爐脫氧操作的難度，增加脫氧劑的使用量，影響其他合金元素的收得率，并產(chǎn)生大量氧化物夾雜，給夾雜物去除工作增加了難度，并影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量。同時(shí)考慮到吹煉過(guò)程對(duì)轉(zhuǎn)爐爐襯的嚴(yán)重侵蝕將大大影響轉(zhuǎn)爐爐齡，明顯增加煉鋼成本，同時(shí)為了保證產(chǎn)品的最終性能，綜合以上因素，在試制時(shí)要求轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳盡量控制在0.06%～0.08%，避免鋼水過(guò)度氧化，控制好出鋼溫度，并在冶煉末期采用低槍位操作，優(yōu)化轉(zhuǎn)爐底吹模式，并要求做到一次拉碳，盡量杜絕補(bǔ)吹，減輕鋼水過(guò)氧化程度，放鋼過(guò)程禁止加入碳粉，采用中錳合金化，精煉過(guò)程使用復(fù)脫脫氧和強(qiáng)脫氧劑相結(jié)合來(lái)完成鋼水的脫氧；中間包采用低碳?jí)A性覆蓋劑，以避免鋼水增碳。

（2）硅含量控制

鋼水由轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)到LF精煉時(shí)，在強(qiáng)還原氣氛下，爐渣中的硅、磷易被還原進(jìn)入鋼液中。若轉(zhuǎn)爐終渣磷、硅的氧化物含量高，易造成最終鋼水中磷、硅超標(biāo)。因此，必須嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程下渣量。減少轉(zhuǎn)爐下渣的措施是：采用“擋渣錐+擋渣球”的擋渣工藝；出鋼3/4處，用擋渣小車(chē)將擋渣球正確投放到鋼流中心保證擋渣成功率在95%以上；使用新出鋼口，控制好出鋼時(shí)間，必要時(shí)留鋼操作，避免下渣。

表1 鋼的熔煉成分及機(jī)械性能 %

4.2 鋼水純凈度控制

由于SAE1008鋼C、Si、Mn成分范圍較小且偏低，鋼水脫氧操作對(duì)鋼質(zhì)純凈度影響很大。因此控制手段主要是降低鋼水的過(guò)氧化程度，發(fā)揮復(fù)合脫氧及爐外精煉的脫氧去夾雜作用、連鑄工序保護(hù)澆鑄的效果。

（1）轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳控制技術(shù)和復(fù)合脫氧技術(shù)

采用低碳鋼底吹模式（見(jiàn)表2），轉(zhuǎn)爐前期化好渣，加強(qiáng)轉(zhuǎn)爐溫度控制做到一次補(bǔ)吹放鋼，減少鋼水過(guò)氧化程度，降低鋼水原始氧含量。

放鋼過(guò)程采用鋁錳鈦脫氧，鋼包底吹氬、鋼包渣洗工藝充分發(fā)揮復(fù)合脫氧作用。

（2）LF精煉渣及造渣技術(shù)

采用預(yù)熔型合成渣，其組分（見(jiàn)表3），通電前期通過(guò)分批量加鋁粒、復(fù)合脫氧劑（CaC2）快速脫氧造白渣。

（3）合理吹氬工藝技術(shù)加速夾雜物上浮去除

鋼水吹氬處理，具有均勻鋼水成分、溫度、去除鋼水中氣體和夾雜的作用。實(shí)踐證明，對(duì)于合金加入數(shù)量較少的普碳鋼來(lái)講，鋼包低吹氬3min可以獲得較好的效果。針對(duì)SAE1008鋼脫氧量較大，為了使脫氧產(chǎn)物充分上浮排出，采用全程低吹氬工藝。智能吹氬主要是利用在線數(shù)控吹氬機(jī)的爐前操作箱和工控機(jī)控制吹氬流量。在生產(chǎn)過(guò)程中制定并實(shí)施了LF精煉過(guò)程各個(gè)階段流量控制：精煉通電化渣、提溫過(guò)程采用氬氣弱攪拌，鋼包透氣磚出口流量控制在20NL/min-45NL/min；精煉喂鋁線操作結(jié)束、配成分期間采用氬氣強(qiáng)攪拌，即智能吹氬旁吹操作（通常壓力：1.3 mpa-1.6mpa）；軟吹過(guò)程采用弱攪拌，鋼包透氣磚出口流量控制在10NL/min-20NL/min。以上保證了精煉過(guò)程各個(gè)階段良好氬氣攪拌效果。以上通過(guò)優(yōu)化控制精煉過(guò)程各個(gè)階段氬氣攪拌流量，使鋼渣得到最佳接觸、反應(yīng)，為夾雜物充分上浮創(chuàng)造良好的動(dòng)力學(xué)條件；在造好精煉渣的前提下，軟吹攪拌時(shí)間在10分鐘以上，使鋼中的氣體及夾雜物得以充分上浮。

（4）LF精煉終點(diǎn)鈣處理，對(duì)夾雜物進(jìn)行變性處理，提高夾雜物去除率。

（5）在澆鑄過(guò)程中，中間包內(nèi)添加低碳覆蓋劑，塞棒控制全保護(hù)澆注避免鋼水二次氧化。二冷配水采用弱冷卻制度。

（6）軋制采用較高的終軋溫度，采用緩慢冷卻，使奧氏體在高溫區(qū)分解，分解轉(zhuǎn)變的時(shí)間較長(zhǎng)，有利于先共析鐵素體的充分析出和長(zhǎng)大，粗大的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)榇执蟮蔫F素體和少量的珠光體組織，這樣可得到低強(qiáng)度、高塑性的性能。因此，為了獲得良好的性能，采用加熱爐高溫段爐溫在1250℃-1300℃，鋼坯出爐溫度在1200℃-1250℃。終軋溫度控制在≥900 ℃。

5.產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量

5.1 化學(xué)成分

從表4可以看出，各元素均能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。除一爐碳含量超內(nèi)控范圍外，其余控制在內(nèi)控及標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。磷、硫控制情況良好。說(shuō)明煉鋼工藝控制要點(diǎn)正確合理且控制過(guò)程嚴(yán)格。鋼材純凈度控制情況良好。

5.2 組織

鋼材的金相組織為鐵素體+珠光體。冷彎和頂鍛合格。

5.3 外觀質(zhì)量

所生產(chǎn)的鋼材較好滿足了用戶對(duì)表面質(zhì)量的嚴(yán)格要求，外形優(yōu)良，經(jīng)頂鍛檢驗(yàn)不存在裂紋、折疊等影響使用的缺陷；端部鋸切整齊，不存在馬蹄形、飛邊、毛刺及影響使用的切斜和壓扁。

表2 低碳鋼底吹模式 m3/h

表3 預(yù)熔合成渣配比 %

表4 化學(xué)成分檢驗(yàn)結(jié)果 %

6.結(jié)論

（1）采用氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐冶煉、鋼包全程低吹氬、小方坯、小型棒材生產(chǎn)線半連軋工藝開(kāi)發(fā)生產(chǎn)SAE1008鋼，生產(chǎn)工藝合理、先進(jìn)，工藝技術(shù)操作要點(diǎn)正確、可行。

（2）轉(zhuǎn)爐冶煉SAE1008鋼，控制鋼水氧含量和夾雜物含量，是生產(chǎn)順行和產(chǎn)品質(zhì)量保證的關(guān)鍵。

（作者單位：山鋼股份萊蕪分公司特鋼事業(yè)部）