馬鋼低氧條件下的RH高效脫碳實踐

熊華報

(馬鋼股份公司四鋼軋總廠 安徽馬鞍山 243000)

為追求各工序全系統高效運行，“緊湊型、準時化”高效理念在馬鋼四煉鋼廠生產中得到充分體現。原超低碳鋼RH本處理脫碳時間高達18 min，為促進工序協同，實現效能提升一體化，現針對IF鋼RH脫碳工藝進行了探索。

1 設備及工藝參數

四煉鋼廠300噸RH一期于2007年9月投產使用，極限真空度20 Pa，67 Pa條件下的真空抽氣能力1200 kg/h。設備及工藝參數見表1、表2。

表1 關鍵設備參數

表2 關鍵工藝參數

2 真空脫碳關鍵因素及改善試驗

2.1 轉爐終點低氧含量冶煉工藝

轉爐頂底復吹具備吹煉平穩、化渣快、不易噴濺、鋼水氧化性相對較低等諸多優勢，是降低煉鋼生產成本、提高鋼水質量和各項經濟技術指標的有效途徑。馬鋼四鋼軋300 t頂底復吹轉爐，采用北京鋼鐵研究總院專利產品雙環縫式底吹供氣元件，每座轉爐安裝12個雙環縫式底吹供氣元件，每個供氣元件有獨立的氣體流量自動化調節、控制系統。轉爐采用復吹工藝后，熔池攪拌均勻，同時能在較大范圍內調節底部供氣強度，控制轉爐內的攪拌力，底吹強度優化前后對比如下表。

表3 超低碳鋼底吹模式設定

通過轉爐底吹模式優化，制定合理的濺渣護爐制度，超低碳鋼轉爐碳氧積由0.0022降低至0.0016，IF鋼轉爐終點[C]：0.025-0.045%，[O]：350 ppm-500 ppm，平均終點氧410 ppm，爐后加入環保改性劑80 kg-200 kg，渣中全鐵含量10%-16%，為RH自然脫碳創造了良好條件。

2.2 真空度

在一定條件下，真空度越高，與之對應的鋼中碳含量越低，脫碳效果越好。在脫碳前期，快速提高真空度可提高鋼水環流量，有利于脫碳反應進行。四煉鋼廠真空泵設備采用三級增壓五級蒸汽噴射泵，可在5min內快速將真空度降低至0.6mbar以下，具備高效脫碳基礎。

2.3 爐渣氧化性對脫碳的影響試驗

通過調整轉爐爐后改質工藝，渣中全鐵含量控制在8%-14%，適當提高了爐渣氧化性，在冶煉IF鋼時對RH不同脫碳時期取樣跟蹤，爐渣氧化性與RH脫碳速率的關系曲線如下圖1。

圖1 爐渣氧化性與脫碳速率的關系

實驗結果表明，在其余工況相同條件下，爐渣氧化性升高，隨著脫碳反應的進行，渣-鋼界面氧平衡被打破，爐渣中的氧向鋼水中傳遞，RH前期脫碳速率明顯加快，脫碳結束時刻提前至真空處理13 min-15 min，相比原工藝，深脫碳時間可縮短4 min。

2.4 提升氣體流量對深脫碳的影響試驗

真空處理開始后，隨著真空度的快速下降，碳氧反應劇烈，為減少真空槽內噴濺，脫碳前期提升氣體流量不易過大；在脫碳中期，隨著碳氧含量的快速下降，適當提高提升氣體流量可提高鋼水環流量，有利于脫碳反應的進行。優化前后提升氣體流量見下表4。

表4 不同脫碳階段提升氣體流量

不同提升氣體模式下RH脫碳過程見下圖2。

圖2 不同提升氣體模式下脫碳速率

提升氣體模式優化后，統計IF鋼生產實績，脫碳結束[C]>12 ppm的比例由原來的27.2%下降至12.5%，RH處理周期由原來的30 min下降至25 min，改善效果明顯。

3 結論

轉爐強底吹工藝可顯著降低碳氧積，保障了低氧出鋼，為RH進站提供較好條件。

渣中全鐵含量越高，RH脫碳速率越快。

優化RH脫碳期提升氣體流量，可顯著提高脫碳效率和脫碳的穩定性，IF鋼RH處理周期縮短5 min。