轉爐冶煉拉絲用Q195 鋼生產實踐

魯懷亮， 崔忠林

（金燁鋼鐵公司煉鋼廠， 山西 長治 046000）

隨著冷拔絲行業的發展，對熱軋盤條圓鋼用量越來越大，對盤條性能的要求也越來越嚴格，要求其強度低、延伸好，提出了不斷絲的質量要求。金燁鋼鐵公司（全文簡稱我廠）生產的Q195 主要用于拉絲加工生產鍍鋅鐵絲、絲網、鐵釘等五金制品，對煉鋼工序提出了更高的要求，特別是對我廠工藝裝備不完善、原輔料條件不理想來說，這些問題顯得尤為突出。

1 工藝裝備及工藝參數

我廠工藝裝備及工藝參數見表1。

表1 工藝裝備及工藝參數

2 生產條件

2.1 鐵水條件

鐵水成分見表2。

表2 鐵水成分 %

2.2 廢鋼

不得使用破碎料、含有色金屬廢鋼。

2.3 活性石灰

石灰中的w（S）不超過0.035%。

2.4 成分控制

成分設計的原則：金屬材料的性能是由化學成分、金相組織、晶體結構決定的，特別是化學成分起著決定性的作用，從低碳鋼的凝固組織來看，其是索氏體，它由珠光體和鐵素體組成，其中珠光體是強化相。從低碳鋼的化學成分來看，碳含量愈高，鋼中的珠光體含量愈多，強度愈高，同時變形抗力增加，塑性降低，使冷加工困難；鋼中碳含量較高時，參與的固溶碳形成滲碳體并造成α 晶粒粗化，使鋼的延伸率惡化。為了降低屈服點，提高延伸率，碳含量應控制在較低的水平，每降低0.01%碳，抗拉強度降低5.8 MPa，延伸率提高0.4%，但是碳含量與鋼水中的氧含量有密切的關系，碳高則氧低，碳低則氧高，當碳低于0.08%時，氧含量急劇上升。

硅主要起固溶強化作用，在鐵素體中表現最明顯，但在一定程度會降低鋼的韌性，硅含量過高時，鋼的冷脆轉變溫度和時效敏感性提高，冷加工性能劣化，但是，硅過低，鋼水脫氧不良，鑄坯皮下氣泡缺陷增多，反而使線材拉拔性能和表面質量下降，因此，必須適當控制硅含量。

錳的作用較弱，錳含量對抗拉強度的作用較小，而隨著錳含量的增加，延伸率直線下降，w（Mn）每增加0.01%，抗拉強度升高2 MPa，但是，錳可以提高硅和鋁的脫氧能力，也可以與硫化合形成硫化錳，消除硫在鋼中的有害影響，既要保證一定的錳硅比，降低鋼水氧化性，使鋼水有良好的可澆性，又要保證一定的錳硫比，減少鑄坯縱裂漏鋼幾率。

磷、硫均為有害元素，鋼水在凝固過程中，磷、硫雜質極易促使偏析，偏析時大部分金屬雜質和非金屬夾雜物集中在最后凝固部分，成分偏析必然導致軋材性能不均勻，易導致拉拔斷裂，為了減輕其對鋼質的危害，要求越低越好，尤其是硫含量的影響。

根據以上分析，在國標的基礎上，制定了我廠的成分控制范圍，見表3。

表3 成分控制表 %

3 優化過程控制

優化過程控制的前提必須保證產品具有良好的表面質量、成分及性能均勻、夾雜物含量低，具有良好的流動性。

3.1 轉爐過程優化

在裝入控制方面，鐵耗按930 kg/t 以上控制，要求裝準率≥90%以上，為穩定轉爐過程控制提供操作基礎；在優化供氧控制方面，采取了高—低—高的恒壓變流量調節模式，終點壓槍時間不低于60 s，保證終點成分、溫度均勻，杜絕終點鋼水過氧化，要求終點w（C）為0.04%～0.06%；終點w（P+S）≤0.020%。

3.2 脫氧合金化

由于終點碳低，鋼水氧化性強，據資料介紹，鋼水中的w（Al）≤0.0015%，鑄坯易產生皮下氣泡，鋼水中的w（Al）≥0.006%，鋼水發黏，易造成中包水口絮流，鑄坯夾雜物增加，為保證鋼水的可澆性又不產生鑄坯皮下氣泡，選用了硅鋁鈣脫氧劑進行脫氧，加入量0.3～0.5 kg/t 鋼，出鋼過程中，對準鋼流加入，出鋼前，必須使用擋渣塞，出鋼后期必須使用擋渣球，嚴格控制下渣量，要求鋼包內的渣層厚度不超70 mm。

3.3 鋼水精煉

出鋼前，打開底吹閥門，要求出鋼過程必須底吹精煉，鋼包開至精煉位，強吹并喂線，進行鈣處理和深脫氧處理，喂線速度要求4～6 m/min，喂硅鈣線。喂線結束后，開始軟吹，要求渣面微動，不允許鋼水大翻，軟吹時間不小于5 min，軟吹結束后，靜置30 s后，測溫、取樣。

3.4 連鑄過程優化

開澆第一爐或異常鋼包生產Q235，過渡Q195時，嚴格執行《異鋼種澆注規定》；澆注過程中，嚴格執行參數控制要求，出現異常時，必須將鑄坯單獨存放；嚴禁混澆；必須保持中包黑面，結晶器保護渣均勻加入；嚴禁用吹氧管對鋼流吹氧；要求鋼包自開率達到98%以上。

3.5 生產節奏優化

精煉結束后，到大包開澆，鎮靜時間控制在8～10 min，保證鋼水中的夾雜物充分地上浮。

4 生產結果分析

4.1 漏鋼事故

在生產Q195 鋼時，漏鋼幾率比生產HRB400E大，且全部是縱裂漏鋼，漏鋼部位全部在離角部10 mm 位置，漏鋼原因分析如下：

4.1.1 過熱度對漏鋼的影響

從過熱度控制情況分析對漏鋼的影響，通過對現場漏鋼數據的統計分析，統計結果見表4。

表4 過熱度與漏鋼次數的關系

從表4 可以看出過熱度超過40 ℃的漏鋼率占69.87%，低于30 ℃的漏鋼比率僅占10.84%，說明過熱度高是造成縱向角裂漏鋼的主要原因，分析其原因是：

當鋼水過熱度大時（拉速、水量不變），出結晶器的坯殼較薄，當鑄坯溫度處于δ→γ 相變區時，由于收縮產生相變應力，角部是應力集中區域，且角部坯殼較其他部位生長慢，故角部縱裂易發生。

4.1.2 鋼水成分對漏鋼的影響

從鋼水成分控制情況分析對漏鋼的影響，現場統計漏鋼次數與鋼水成分的關系見表5。

表5 鋼水成分與漏鋼次數的關系

鋼中硫化物在冷凝過程中，全部殘留在鋼中，由于[S]在高溫時，易造成熱脆，產生熱裂紋，鋼液在結晶器凝固過程中，沿鑄坯縱向表面產生凹坑，且伴有縱向裂紋，出結晶器后，在凹坑的薄弱處，開裂漏鋼。

4.2 質量缺陷

鋼水中的夾雜物主要以脫氧產物為主，其粒徑以30～100 μm 為主，雖然在精煉過程中，能夠促使90%以上的夾雜物聚合上浮，但是，仍然有部分夾雜物殘留在鋼液中，會污染鋼質。

由于鐵鋼軋系統不平衡，存在鐵大于鋼，軋大于鋼的現狀，在生產Q195 鋼時，因其質量要求較嚴，生產節奏比HRB400E 鋼種慢，過熱度比HRB400E鋼種高，操作工擔心發生漏鋼事故，配水參數控制的較大，由于配水參數不合理，鑄坯易出現縮孔缺陷，一旦發生縮孔，同時伴隨有中心偏析、中心裂紋、中心疏松，若在軋制過程中不能焊合，則在盤條中形成較長的疏松，在拉拔時極易發生斷裂。

5 采取的措施

根據我廠的實際工藝裝備情況，對工藝控制進行了優化了工藝制度，由于我廠沒有LF 爐，鋼水精煉以爐后吹氮為主，為此，從入爐料開始，提出了嚴格的要求。

1）鐵水w（S）不允許超過0.025%，終點w（S）≤0.020%。

2）成品w（Mn）按0.35%～0.38%控制，保m（Mn）/m（S）≥15。

3）終點溫度按1640～1655 ℃控制，精煉后鋼包溫度1585～1610 ℃。

6 效果分析

通過不斷的優化過程控制，從成分控制、配水參數控制，均取得了明顯的效果，鑄坯質量得到了明顯的改善，鑄坯低倍檢驗結果和軋材力學性能有了極大的改善，拉絲斷絲率明顯的減少。

6.1 成分控制分析（見表6）

從表6 可以看出，總體成分控制達到公司控制目標，但是，由于鐵水硫波動大，鋼水成分硫達標率不足90%，鋼水成分硅按廠控要求，達標率僅57%，這也是造成盤圓延伸率偏下限的主要原因。

表6 實際控制情況 %

6.2 鑄坯低倍分析（見表7）

從低倍檢驗結果來看，鑄坯皮下氣泡控制的較理想，說明成分設計、脫氧合金化控制的理想；非金屬夾雜物偏高，說明目前采用爐后底吹精煉未達到最佳控制效果，以及1號鑄機使用小中包生產時，鋼水在中包內的停留時間短，夾雜物不能充分的上浮；合理的過熱度控制和配水參數，消除了凝固過程中的樹枝晶搭橋現象，內部組織致密。

表7 鑄坯低倍分析結果 級

6.3 力學性能分析

抗拉強度Rm≤400 MPa，達標率98%，延伸率A≥30%，達標率100%，但是剛達到30%的比率占6%，出現波動的主要原因是生產過程操作不夠穩定，出現這一問題的根源在成分的穩定性和性能的均勻性，尤其是夾雜物的控制方面還有待改進。從用戶使用效果來看，可以拉拔不同規格的產品，最小規格可達Ф0.7 mm，通過煉鋼工序的工藝改進和優化，基本上能夠保證用戶的連續生產。

7 結論

1）通過對我廠現有工藝裝備條件下的轉爐、連鑄工藝的優化改進，完全可以生產出滿足拉拔不同規格的Q195 產品，說明工藝路線是可行的。

2）控制入爐料質量是穩定轉爐操作的基礎，合理的脫氧制度是低w（C）（0.04%～0.08%）、低w（Si）（0.08%～0.12%）控制要求下，鋼水的可澆性的保證。

3）合理控制w（P)）、w（S）含量既杜絕了漏鋼事故的發生，又可減輕鑄坯偏析等缺陷。