首鋼京唐IF鋼RH 精煉工藝開(kāi)發(fā)實(shí)踐

安 超，陳愛(ài)軍，黃財(cái)?shù)拢?輝

（首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限公司煉鋼部，河北 唐山 063200）

隨著汽車(chē)和家電行業(yè)的迅速膨脹，帶來(lái)深沖IF鋼的市場(chǎng)需求大幅度增長(zhǎng)。與此同時(shí)，對(duì)IF鋼的成分控制、表面質(zhì)量和深沖性能提出了更高的要求。例如，個(gè)別鋼種要求w[C]≤0.0015%或者w[N]≤0.0030%。為適應(yīng)市場(chǎng)需求，首鋼京唐公司研究開(kāi)發(fā)了超低碳IF鋼品種。IF鋼冶煉工藝控制關(guān)鍵是碳、氮含量成分控制和表面質(zhì)量控制，首鋼京唐公司在以上方面做了大量的研究，取得了一些成果。

1 主要工藝設(shè)備簡(jiǎn)介

首鋼京唐公司煉鋼廠(chǎng)2套雙工位RH-OB工藝主要工藝設(shè)備參數(shù)如表1。

表1 首鋼京唐公司RH-OB主要工藝設(shè)備參數(shù)

2 IF鋼冶煉工藝控制技術(shù)介紹

2.1 IF鋼的成分和生產(chǎn)工藝路線(xiàn)

成 分 ：W[C]≤0.003%wt(少 數(shù) 鋼 種 要 求 ≤0.0015%wt)，w[Si]≤ 0.03%wt，w[Mn]0.10～0.20%wt，w[P]≤ 0.02%wt，w[S]≤0.015%wt，w[Al]0.01～0.06%wt，W[N]≤0.004%wt(少數(shù)鋼種要求≤0.003%wt),W[Ti]≤0.12%wt。

生產(chǎn)工藝路線(xiàn)為：鐵水KR脫硫→脫磷轉(zhuǎn)爐冶煉→脫碳轉(zhuǎn)爐冶煉→RH爐二次精煉→板坯連鑄。

2.2 IF鋼冶煉工藝控制技術(shù)

IF鋼由于碳、氮含量極低，成分控制的主要難點(diǎn)在于碳、氮含量控制。

3 IF鋼碳含量控制技術(shù)

3.1 真空脫碳

IF鋼鋼水深脫碳關(guān)鍵靠RH爐精煉,即通過(guò)提高真空度和真空室內(nèi)單位時(shí)間參與有效脫碳的鋼水量,可將鋼水碳含量降至極低水平。RH爐精煉要求脫碳前碳含量不宜過(guò)高，過(guò)高會(huì)引起RH爐內(nèi)噴濺和脫碳終點(diǎn)碳偏高。一般認(rèn)為，在脫碳前碳含量≤0.04%，初始碳含量對(duì)最終碳含量結(jié)果沒(méi)有明顯影響。

RH爐加入的冷卻廢鋼含碳量較高，盡管是在脫碳結(jié)束前加入，也會(huì)影響脫碳效果。從統(tǒng)計(jì)規(guī)律看，每多加1噸廢鋼（3.3Kg/噸鋼），RH精煉出站碳約高2.0×10-4%。

RH脫碳過(guò)程開(kāi)底吹可以加快脫碳速度。這主要由于底吹加快了鋼水環(huán)流速度，進(jìn)而加快了脫碳速度。其他促進(jìn)環(huán)流速度的措施，例如增加吹氣流量對(duì)加快脫碳速度也是有利的。

3.2 防止精煉脫碳結(jié)束后增碳

RH脫碳結(jié)束后對(duì)鋼水進(jìn)行脫氧合金化，由于加入的合金和脫氧劑自身含有微量碳或混入含碳量較高的合金，可能會(huì)造成增碳。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程由于不恰當(dāng)使用合金造成的增碳可能在5～10×10-4%，而由于混料原因造成的增碳可達(dá)30×10-4%。采用微碳錳鐵或金屬錳調(diào)整錳含量、以高鈦含量的70%鈦合金取代30%鈦合金，可以大幅度減少合金增碳，再?lài)?yán)格管理實(shí)現(xiàn)RH清潔上料，RH脫碳結(jié)束至RH離站一般增碳可穩(wěn)定控制在1～2×10-4%。

3.3 防止精煉結(jié)束到中間包增碳

增碳的主要問(wèn)題是RH出站至中包的增碳。產(chǎn)生增碳的原因主要是過(guò)程中鋼水與含碳物的接觸。含碳物的來(lái)源主要有：大包耐材、大包覆蓋劑、大包滑板、引流砂、大包長(zhǎng)水口、中包涂料、中包擋板、中包覆蓋劑等會(huì)與鋼水接觸滲碳。為了防止RH出站到連鑄中間包增碳，大部分企業(yè)采用了無(wú)碳耐材（無(wú)碳大包長(zhǎng)水口、無(wú)碳中間包干式料或涂抹料、無(wú)碳中間包覆蓋劑等），大部分國(guó)內(nèi)企業(yè)報(bào)道的增碳控制量均值多數(shù)在4×10-4%附近，個(gè)別較好的企業(yè)控制在2～3×10-4%。首鋼京唐公司結(jié)合自身特點(diǎn)，制定新的連鑄無(wú)碳耐材使用標(biāo)準(zhǔn)后，連鑄增碳均值自6～7×10-4%逐步下降至3～4×10-4%。

3.4 IF鋼碳含量控制措施

IF鋼碳含量控制措施主要圍繞加快脫碳、減少和防止增碳制定，主要如下：

（1）脫碳前碳含量盡可能控制在0.02-0.04%。

（2）加強(qiáng)轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)C、[O]、溫度的控制，減少RH廢鋼加入量，降低廢鋼增碳[2]。

（3）RH脫碳過(guò)程通過(guò)鋼包同步底吹操作提高環(huán)流量。

（4）采用RH清潔上料標(biāo)準(zhǔn)化操作。

（5）制定精細(xì)的無(wú)碳耐材使用標(biāo)準(zhǔn)。

采取以上措施后，中間包熔煉成分碳含量均值下降3.7×10-4%，穩(wěn)定性也得到提高。

4 氮含量控制技術(shù)

4.1 精煉氮含量控制

單慶林等通過(guò)統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)研究認(rèn)為，RH爐精煉過(guò)程中鋼水是否吸氮與漏氣部位是否在鋼水液面以下直接相關(guān)。冷鋼和合金（鈦鐵和微碳錳鐵等）會(huì)使鋼水氮含量增加1～10×10-4%的吸氮。與此同時(shí)，當(dāng)RH爐內(nèi)初始氮含量高于0.0030%時(shí)，RH也有一定的脫氮能力；氮含量低于0.0030%后，發(fā)生脫氮的比例迅速降低，RH爐脫氮能力較低。

在RH的高溫環(huán)境下,浸漬管鋼結(jié)構(gòu)和澆鑄料都會(huì)因高溫膨脹產(chǎn)生變形,浸漬管鋼結(jié)構(gòu)的焊接部位如果出現(xiàn)裂縫,浸漬管的冷卻空氣將通過(guò)裂縫滲透到浸漬管耐火磚層,并進(jìn)入到鋼水中產(chǎn)生吸氮。對(duì)此,通過(guò)對(duì)浸漬管鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)以避免縫隙的生成,同時(shí)加強(qiáng)了浸漬管外壁的噴補(bǔ),使吸氮得到控制。

通過(guò)采取使用氮含量較低的合金、去除干凈冷鋼以及防止真空槽內(nèi)鋼水液面以下部位漏氣等措施，可顯著降低RH爐精煉過(guò)程中鋼水吸氮爐次的比例，RH爐吸氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至平均2.0×10-4%。

4.2 氮含量主要措施與效果

控制IF鋼氮含量的主要措施如下：

（1）冶煉IF鋼前，為RH預(yù)先安排化冷鋼和洗槽操作。

（2）選取氮含量較低的合金，防止合金增氮。

（3）采用澆注防止吸氮技術(shù)。

采取以上措施后，氮含量平均下降5.9×10-4%，控制穩(wěn)定性也有大幅度提高。

5 結(jié)論

（1）IF鋼冶煉工藝控制關(guān)鍵是碳、氮含量成分控制。

（2）IF鋼碳含量控制的關(guān)鍵是RH脫碳過(guò)程控制、防止合金增碳和精煉結(jié)束到中間包增碳，對(duì)應(yīng)的措施有控制進(jìn)站碳≤0.04%、控制過(guò)程廢鋼加入量、RH脫碳過(guò)程輔助鋼包底吹、清潔上料和使用無(wú)碳耐材等。

（3）IF鋼氮含量控制的關(guān)鍵是控制好轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程脫氮效果、防止RH吸氮和防止連鑄過(guò)程吸氮。

（4）IF鋼的主要表面缺陷之一是“夾雜”類(lèi)缺陷，控制夾雜類(lèi)缺陷主要從控制轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)氧含量、鋼包渣改質(zhì)、中間包w[Als]/w[Alt]一般控制＞0.96、恒拉速澆注等方面著手。

（5）采取措施后，中間包熔煉成分碳、氮含量分別下降了3.7×10-4%和5.9×10-4%，IF鋼夾雜原因造成的鋼卷表面質(zhì)量協(xié)議品率由2.3%下降到1.0～1.5%。