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龙钢改善铸坯内部质量生产实践
发布日期:2014-11-21    
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龙钢改善铸坯内部质量生产实践
乔百锁,铁卫周
(陕西龙门钢铁有限责任公司,陕西  韩城  715405)
摘要:本文描述了龙钢公司炼钢厂针对铸坯内部质量控制上存在的问题,介绍了近年来,为改善铸坯内部质量,所采取的工艺优化思路和改进措施。
关键词:转炉终点氧含量;工艺优化;二次氧化
1 前言
    随着我国钢铁工业发展和日趋竞争激烈的市场环境,对钢材的综合性能要求日趋严格,相应的对铸坯内在质量要求越来越高。龙钢近年来在原有建筑用钢(HRB400、HPB300)的基础上,陆续成功开发了高强抗震钢筋(HRB500)和品种钢系列(20钢、45钢、65钢、30MnSi),为了进一步应对品种钢的开发和轧钢切分轧制对钢坯质量的要求,充分解决钢中夹杂物含量的控制、铸坯裂纹等对钢坯质量影响的问题。为此在炼钢原有的冶炼工艺基础上进行相应的工艺优化,针对性的提出了解决方案并达到了预期的效果。
2 炼钢厂主要设备及工艺参数
2.1 主要设备情况及工艺流程
    (1)炼钢老区
    现有混铁炉4座,60吨氧气顶吹转炉4座,小方坯连铸机4台,年生产能力360万吨。
    工艺流程:混铁炉→转炉→吹氩站→连铸(保护浇注)
    (2)炼钢新区
    现有1300吨混铁炉1座,120吨顶底复吹转炉2座,八机八流方(圆)坯连铸机2台,配套有KR、LF、VD等精炼设备各1套,年生产能力350万吨。
    工艺流程:混铁炉→KR搅拌脱硫→转炉→LF精炼炉→VD真空脱气→连铸(保护浇注)
2.2 原料条件:
    铁水成分及温度:入炉铁水温度在1290-1370℃,铁水化学成分见表1。
龙钢改善铸坯内部质量生产实践
3 龙钢工艺优化前铸坯质量控制情况
3.1 转炉部分工艺
    转炉采用一次造渣法,由于受原料条件、人员操作、转炉终点分析方法的影响,转炉终点碳含量整体偏低(0.08%左右),钢水氧化性强,且操作稳定性差,造成钢水过氧化炉次较多脱氧产物产生的夹杂物数量上升;由于长期生产建筑用钢,转炉脱氧全部采用硅系脱氧剂,脱氧效果较差,且采用的碳化硅脱氧剂纯度较低(SiC含量为65%),为了达到脱氧效果,使用量较大,无形中给钢中带来了其它的夹杂物。
3.2 连铸工艺
    由于长期生产低附加值的建筑用钢,对铸坯表面和内部质量要求较低,连铸以敞开浇注为主要生产工艺流程,钢水存在二次氧化和凝固偏析等问题。
4 改善铸坯内部质量的途径
经过近年来对影响铸坯质量因素的研究分析,提出了改善铸坯质量的诸多有效途径,即主要通过降低转炉终点氧含量、脱氧合金化工艺的改进、钢水成分精确控制、钢包底吹氩工序的优化、采用钢水二次精炼、连铸工艺优化等方面开展。
5 改善铸坯质量的措施
5.1 降低转炉终点氧含量
    钢中全氧越低,钢就越“干净”。要降低钢中夹杂物,必须降低转炉终点溶解氧a[O],所采取的主要方法为提高终点碳含量、降低转炉出钢温度、提高终点一次命中率。
    (1)提高转炉终点碳含量
    转炉吹炼终点 [C]-[O]关系如图1所示。
龙钢改善铸坯内部质量生产实践
图1  转炉吹炼终点钢中[C]与a[O] 关系
    从图1中我们可以看出随着终点碳含量的降低,钢中氧含量上升较为明显,当[C]在0.02~0.05%时,顶吹转炉终点[O]=700~900ppm;当[C]在0.010~0.20%时,顶吹转炉终点[O]=200~400ppm,所以提高转炉终点碳含量可以有效降低转炉终点氧含量。针对炼钢厂实际生产情况,开展了转炉终点碳含量专项攻关,同时120吨转炉采用终点取光谱样分析解决了磷无法定量分析给终点碳含量提升带来的困扰,通过长达3年的持续攻关转炉终点碳含量持续提升,由0.08%提升到目前的0.13%。
    (2)降低转炉出钢温度
    生产统计转炉终点钢水温度与a[O]关系如图2所示。
龙钢改善铸坯内部质量生产实践
图2  终点温度与[O]溶关系
    当终点碳含量相当时,随着温度的升高,终点[O]溶呈上升趋势,当T>1680℃时,终点[O]溶明显增加。针对转炉出钢温度长期偏高问题,从合金烘烤温度、钢包周转和烘烤、提高设备作业率等影响出钢温度的因素开展专项攻关,使出钢温度由2010年的1675℃降低到现在的1655℃。
    (3)提高转炉终点一次命中率
    结合炼钢厂实际情况提出了转炉终点双命中率的实现目标(C、T),60吨转炉控制后吹时间和后吹次数,120吨转炉实行一次拉碳法直接出钢,目前60吨转炉终点双命中率达到60%以上,120吨直接出钢比率稳定在50%左右。
5.2 脱氧合金化工艺的改进
    要降低钢中T[O],首先是降低转炉终点氧含量,其次就是要减少脱氧合金化产生的氧化物夹杂物。转炉吹炼终点溶解氧很高,出钢时在钢包内进行脱氧合金化,其目的是:达到钢种所规定的成本;控制合金的夹杂物组成、形态和尺寸,促进夹杂物上浮。
    (1)常规钢种的工艺改进
    龙钢长期以来冶炼硅镇静钢(硅铁+硅锰+碳化硅),由于硅系镇静钢钢水中与硅锰平衡的溶解氧较高,在钢水温度下降和凝固过程中与Si+Mn相平衡的溶解氧要析出,与钢中的硅、锰元素反应,生成MnO.SiO2夹杂,对铸坯质量产生影响;同时由于采用65SiC因其有效元素含量低,SiO2含量高,进一步增加了钢种夹杂物含量。为此在冶炼常规钢种时降低夹杂物含量,采取以下措施:
    ①采用有效元素更高和80SiC替代65SiC,减
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