裝入法冶煉生產YB-70支承輥研究

姜中良

(中國第一重型機械股份公司煉鋼廠，黑龍江161042)

近幾年一重生產的支承輥產品量逐年增加，支承輥返回廢鋼量也隨之增加。由于支承輥類產品Cr含量較高在5%左右，電爐用氧化法冶煉此類產品時，若返回廢鋼配入比例過大造成爐料中Cr含量偏高，在氧化期處理P的時候不得不加大吹氧量把Cr先氧化掉，渣子中Cr的氧化物含量過高粘度大容易造成結殼，冶煉操作及升溫非常困難，延長冶煉時間且對爐墻侵蝕較為嚴重，所以在配料過程中不得不降低支承輥類產品返回料的配入量，造成我廠支承輥返回廢鋼積壓嚴重。為解決支承輥類返回廢鋼積壓問題，節約外購鋼鐵料使用且降低Cr和V等易氧化元素燒損，回收貴重合金，我廠制定了采用裝入法冶煉生產支承輥類產品方案。

以前我廠也采用過裝入法冶煉生產支承輥類產品，但由于P含量超出規格的爐次較多，且合金回收率不高，所以裝入法冶煉支承輥類產品沒有得到大量推廣。

1 冶煉過程P含量增長統計分析

經驗分析P很難控制的原因是返回鋼鐵料中P含量不穩定，電爐和精煉工序冶煉時P增長的幅度沒有準確統計，并且P增長的原因沒有做過具體的分析。下面實驗幾爐產品的主要目的是統計相關的P增長的數據及P增長的原因，便于較好的控制后續冶煉選料。YB-70鋼種主要成分如表1所示。

表1 YB-70鋼種主要成分(質量分數，%)Table 1 Main composition of YB-70 steel (mass fraction,%)

1.1 冶煉過程中P含量增長統計

試驗初期選用100%YB-70返回廢鋼冶煉本鋼種3爐，3爐產品挑選的返回料中綜合P含量分別為0.013%、0.010%和0.011%。經電爐冶煉和LF爐精煉過程后P含量分別為0.020%、0.015%和0.017%，有兩爐P含量超出工藝規定的0.015%，對比分析電爐出鋼時P含量分別為0.016%、0.012%和0.014%，且由于精煉階段回P作用致使P含量超出規格要求，經統計3爐數據經過精煉工序P含量增長0.003%～0.004%左右。試驗初期P含量統計如表2所示。

表2 試驗初期P含量統計(質量分數，%)Table 2 P content statistics at the initial stage of the test (mass fraction, %)

經過以上冶煉的3爐數據分析，要想控制裝入法冶煉支承輥產品中P含量不超出規格，必須控制返回廢鋼中的P含量，第二階段從控制原材料中P含量入手預選出3爐綜合爐料中P含量≤0.009%的返回廢鋼，出鋼后P含量分別為0.013%、0.014%和0.014%，3爐鋼中P含量都滿足規格要求。第二階段P含量統計如表3所示。

表3 第二階段P含量統計(質量分數，%)Table 3 P content statistics in the second phase (mass fraction, %)

1.2 冶煉過程中P含量增長分析

經過試驗階段6爐成分分析，原料經過電爐冶煉后P增長0.002%左右，P主要由爐墻的耐火材料帶到鋼液中。經過LF爐冶煉后P增長0.003%～0.004%左右，主要原因是回P作用及由造渣材料、耐火材料和合金材料帶到鋼液中。

經過后續采用裝入法冶煉YB-70鋼時逐漸總結發現，如果電爐爐墻比較清潔，P增長的幅度也比較小在0.001%～0.002%之間，主要原因是在前幾爐冶煉的鋼中吹氧操作時會有含P的氧化渣噴濺到爐墻上并殘留下來，在用裝入法冶煉YB-70時帶入到鋼液中也是鋼液中P含量增長的原因。用精煉包倒包進行卡渣操作防止電爐氧化形成的渣進入到精煉包中也可以降低精煉過程中P增長的幅度，主要原因是電爐含P的氧化渣進入到精煉包中，在精煉過程中脫氧操作將渣中含P的氧化物還原到鋼液中。

1.3 試驗過程中存在問題及改善措施

試驗過程中發現選擇返回料時P含量低于0.009%的非常難選，這樣必須要求電爐用氧化法冶煉同類產品時P處理的要低于0.003%，這樣才能保證經過精煉工序后返回料中的P低于0.009%，用100%YB-70返回廢鋼冶煉，裝料時對爐墻的沖擊較大且存在料包無法打開的情況，卡料包主要原因為所有返回廢鋼重疊擠壓到一起，造成料包無法打開影響生產進度。為了改善這種情況加入20%的本鋼種返回鋼屑鋪到料包底部裝料時既能起到緩沖的作用減小裝料時對爐墻的沖擊，也能起到防止卡料的情況發生。

2 電爐裝入法冶煉YB-70鋼時合金回收率研究

經過初步研究和采取的一些措施用裝入法冶煉YB-70時P超出規格的情況基本得到了有效的控制，但是合金的回收率并不是很高，為了提高合金尤其是易氧化合金的回收率，在冶煉過程中又進行了一系列的研究對比。出鋼前不加高硅合金回收率統計如表4所示。

表4 出鋼前不加高硅合金回收率統計(質量分數，%)Table 4 Alloy recovery rate statistics without high silicon before tapping (mass fraction, %)

通過以上3爐統計發現，Mn、Cr、V易氧化金屬回收率比較低接近50%，主要原因是鋼水用裝入法冶煉時不進行造渣操作，鋼液表面直接與空氣接觸，造成易氧化的金屬元素氧化。為了提高合金回收率，結合工藝部門制定了在熔化后期加高硅，Si的還原性比較強能起到還原氧化掉的合金元素的作用。出鋼前加高硅合金回收率統計如表5所示。

表5 出鋼前加高硅合金回收率統計(質量分數，%)Table 5 Alloy recovery rate statistics with high silicon before tapping (mass fraction, %)

通過后續3爐冶煉實驗，發現熔化后期加入高硅能有效提高Mn、Cr、V三種合金的回收率。

3 冶煉過程中操作要點

3.1 電爐冶煉要點

裝入法冶煉支承輥鋼時前一爐鋼要求出凈爐內殘留的氧化渣，并確保爐體狀態良好，爐壁無殘鋼、殘渣，裝料后采用大電流快速升溫熔化，爐料熔化到70%～80%后采用小電流至爐料全部熔化，當鋼水溫度達到1640℃后加入高硅并大電流快速熔化，熔化后及時出鋼倒包轉精煉工序。

3.2 精煉爐操作要點

選擇精煉包時必須選擇包況良好且包內無殘鋼殘渣，在使用前進行烘烤，烘烤溫度需達到800℃以上，使用的造渣材料必須干凈清潔且塊度小于100 mm，精煉鋼水兌入前包底加50 kg的鋁塊，防止鋼水對包底沖刷，嚴格卡渣，嚴禁氧化渣進入精煉包，鋼水兌入后按定量要求加入適量石灰螢石，石灰螢石比接近4∶1，爐渣形成后加適量的鋁粉和碳粉造渣擴散脫氧，當爐渣變白溫度高于1580℃可進行合金化操作，調整完合金以后當溫度合適轉入真空位處理，調整真空溫度要求在1630～1650℃之間，要求真空度≤266.6 Pa、氬氣流量40～80 NL/min保持真空時間20 min，出真空成分微調進行氬氣軟吹，氬氣流量調整到不裸露鋼水面為宜，軟吹時間15～30 min，且軟吹過程中禁止給電升溫，軟吹結束后鋼液溫度在1550～1565℃之間方可出鋼。

4 結論

(1)采用裝入法冶煉YB-70鋼時返回鋼鐵料中P含量控制小于0.009%。但是如果氧化法冶煉本鋼種時不加以控制，返回鋼鐵料中P滿足要求的非常少，要求氧化法冶煉時電爐出鋼前P小于0.003%，為后續裝入法冶煉選料奠定基礎。

(2)電爐爐壁不能有殘鋼、殘渣，要求裝入法的前一爐不能冶煉Cr含量過高的鋼種。

(3)電爐出鋼前加高硅可提高合金回收率，加入高硅后加大電流快速熔化，熔化完全后迅速出鋼。

參考文獻

[1] 邱紹岐，祝桂華.電爐煉鋼原理及工藝[M].北京：冶金工業出版社，1996.

[2] 趙春華，巴鈞濤，馮玉合，等.支承輥外露夾雜原因分析[J].大型鑄鍛件，2012(5)：23-26.