搪瓷鋼可澆性工藝研究

張雅麗，李應(yīng)江

(馬鋼股份公司科技管理部 安徽馬鞍山 243000)

搪瓷鋼是適用于制造搪瓷制品的深沖鋼板。搪瓷制品具有優(yōu)異的耐熱性、耐磨性、耐腐蝕性[1]。被廣泛應(yīng)用于輕工、家電、冶金、化工、建筑等行業(yè)。馬鋼生產(chǎn)的搪瓷鋼含有高鈦、高硫、高氮等特點(diǎn)，搪瓷鋼在澆注過程中浸入式水口容易蓄流，鋼水可澆性差、連澆爐數(shù)低，影響了生產(chǎn)節(jié)奏，制約了產(chǎn)品質(zhì)量。

本文通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和理論分析，致力于尋找搪瓷鋼可澆性差的原因和現(xiàn)場(chǎng)工藝改進(jìn)方案，為提高搪瓷鋼連澆爐數(shù)提供指導(dǎo)作用。

1 搪瓷鋼化學(xué)成分及工藝現(xiàn)狀:

Ti-IF冷軋?zhí)麓射摶瘜W(xué)成分如表1所示：

表1 Ti-IF冷軋?zhí)麓射摶瘜W(xué)成分(%)

工藝現(xiàn)狀：馬鋼生產(chǎn)搪瓷鋼工藝路線及設(shè)備為：鐵水預(yù)處理→轉(zhuǎn)爐(300 t)→合金微調(diào)站→RH→連鑄。

2 鋼水可澆性差原因分析

馬鋼在生產(chǎn)搪瓷鋼時(shí)，由于鋼水可澆性差，水口蓄流嚴(yán)重，一般在澆鑄第2爐時(shí)就發(fā)生中包蓄流現(xiàn)象，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，搪瓷鋼按照3爐連續(xù)澆鑄進(jìn)行組產(chǎn)，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)效率。通過現(xiàn)場(chǎng)取樣對(duì)結(jié)瘤水口底部和上部的蓄流物進(jìn)行XRF檢測(cè)和掃描電鏡檢測(cè)分析，分析結(jié)果如表2及表3所示。

表2 結(jié)瘤物XRF分析結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) %

表3 結(jié)瘤物掃描電鏡分析結(jié)果(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) %

由表2可見，水口上部結(jié)瘤物主要是Al2O3和鐵的氧化物組成，兩者總計(jì)占結(jié)瘤物總質(zhì)量的95.5%；水口下部結(jié)瘤物主要是Al2O3和鐵的氧化物及TiO2。掃描電鏡檢測(cè)結(jié)果表明：結(jié)瘤物中主要夾雜物為Al2O3、Al2O3和鐵的復(fù)合夾雜物、Al2O3-TiOx。

根據(jù)前人研究結(jié)果分析可知，當(dāng)Ti加入鋼液中后，Ti會(huì)與不同尺寸的Al2O3發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在鋼液中形成Al2O3-TiOx復(fù)合夾雜物，隨著鋼中Ti含量增加，Al2O3-TiOx復(fù)合夾雜物數(shù)量增加，抑制了鋼水中Al2O3夾雜物的聚集長(zhǎng)大，不利于Al2O3夾雜物的上浮去除[2]。Al2O3-TiOx類夾雜物以鑲嵌狀或團(tuán)簇狀存在，此類夾雜物與Al2O3夾雜物相比，它與液態(tài)鋼水的接觸角小、潤(rùn)濕性好，導(dǎo)致它比Al2O3夾雜更容易造成水口結(jié)瘤。

3 工藝改善措施

3.1 轉(zhuǎn)爐工藝改進(jìn)

(1)控制轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳含量及氧含量

根據(jù)上述分析，水口結(jié)瘤物的主要組成是高熔點(diǎn)的Al2O3及Al2O3-TiOx復(fù)合物。為了減少此類脫氧產(chǎn)物的生成量，必須從源頭做起，降低轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)氧含量。生產(chǎn)實(shí)踐中，通過轉(zhuǎn)爐強(qiáng)底吹、提高鐵水比等措施控制轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)[C]≤0.035%、[O]≤0.055%，以保證RH精煉過程不需吹氧。

(2)控制轉(zhuǎn)爐下渣量

轉(zhuǎn)爐終渣具有很強(qiáng)的氧化性，這些高氧化性渣也是鋼中非金屬夾雜物的主要來源之一，若在轉(zhuǎn)爐出鋼過程大量進(jìn)入鋼包，即便后續(xù)采取鋼包頂渣改質(zhì)的措施，也難以達(dá)到深度改質(zhì)效果。在生產(chǎn)實(shí)踐中，通過加強(qiáng)出鋼口維護(hù)、提高擋渣錐質(zhì)量、采用紅外下渣監(jiān)控等手段減少轉(zhuǎn)爐下渣量。

3.2 鋼包頂渣二次改質(zhì)

轉(zhuǎn)爐煉鋼終點(diǎn)，渣中的(FeO+MnO)含量在20%左右，轉(zhuǎn)爐渣進(jìn)入鋼包后，若不進(jìn)行改質(zhì)，在RH處理后和連鑄澆注過程中發(fā)生二次氧化，將產(chǎn)生大量的Al2O3夾雜物。因此，在轉(zhuǎn)爐出鋼結(jié)束后，在合金微調(diào)站通過布料器加入改質(zhì)劑，對(duì)鋼包頂渣進(jìn)行一次改質(zhì)，調(diào)整鋼包頂渣鈣鋁比，降低鋼包頂渣氧化性。在RH處理過程中，由于鋼水氧含量高且鋼包頂渣氧化性較低，鋼水中的氧向鋼包頂渣進(jìn)行傳遞，從而導(dǎo)致RH處理期鋼包頂渣氧化性增強(qiáng)，因此在RH破空后加入改質(zhì)劑對(duì)鋼包頂渣進(jìn)行二次改質(zhì)，減少鋼水的二次氧化，從而減少夾雜物Al2O3生成量。

3.3 控制中間包鋼水中Als含量

水口堵塞主要是由于高熔點(diǎn)的Al2O3夾雜物沉積在水口壁上，使鋼水通道逐漸變小造成的。鋼水中Als含量高,容易生成Al2O3夾雜物，導(dǎo)致水口堵塞。根據(jù)前人研究表明：鋼中酸溶鋁控制過高或者過低，都會(huì)引起夾雜物總量的增加[3]。因此控制鋼水中Als含量在合適范圍是保證搪瓷鋼順利澆鑄的重要手段?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)表明，中間包鋼水中酸溶鋁控制在0.035%-0.040%，鋼水澆鑄比較順利。

3.4 改善效果

通過控制轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳含量及氧含量、減少轉(zhuǎn)爐下渣量、對(duì)鋼包頂渣進(jìn)行二次改質(zhì)以及控制中間包酸溶鋁含量處于0.035%-0.040%之間等措施后，鋼水可澆性得到了改善，搪瓷鋼連澆爐數(shù)由之前的3爐提高至4-5爐，大幅降低了中間包耐材成本和鋼鐵料消耗，提高了經(jīng)濟(jì)效益，鑄坯質(zhì)量得到了改善。

4 結(jié)論

通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和理論分析，揭示了搪瓷鋼可澆性差的主要原因。主要得到了以下結(jié)論：

鋼水中的Al2O3和Al2O3-TiOx復(fù)合夾雜物是導(dǎo)致澆筑搪瓷鋼時(shí)水口堵塞的主要原因。

通過控制轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳含量及氧含量、減少轉(zhuǎn)爐下渣量、對(duì)鋼包頂渣進(jìn)行二次改質(zhì)以及控制中間包酸溶鋁含量處于0.035%-0.040%之間等措施，可以有效改善搪瓷鋼的可澆性。

工藝優(yōu)化后，搪瓷鋼連澆爐數(shù)由之前的3爐提高至4至5爐，達(dá)到目前國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。