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改善钢水可浇性的生产实践的探讨

王冬梅

(河北钢铁集团承德公司，河北 承德 067002)

摘 要：针对承钢LF炉因钢水可浇性差造成生产中断的问题，分析了水口堵塞物的化学成分、形成原因。通过采取加强转炉出钢操作、测量渣层厚度和定氧、优化精炼渣成分、控制铝钙比等措施，钢水的可浇性明显改善，钢中的夹杂物数量和形态得到有效控制。

关 键 词：钢水；可浇性；实践

1 前言

LF炉在炼钢过程中能对成分和温度进行微调，改变夹杂物的形态和结构，对生产节奏进行有效控制。在LF脱硫前要控制好钢水的氧活度，若脱氧深度控制不好，钢水中会产生大量的Al2O3夹杂，甚至会使钢水在浇铸过程中产生水口絮流现象，造成生产中断事故的发生。目前，承钢公司采用铝粉和铝线对钢水进行脱氧处理，为了保证钢水的可浇性、提高脱硫的效果，在处理过程中对脱氧深度进行严格控制，充分发挥LF炉的精炼功能。

2 现状

由于承钢特殊的工艺特点造成铁水的硫含量较高，在转炉冶炼过程中个别炉次的氧活度较高，在一定程度上增加了LF炉的处理时间，影响了处理效果。在LF炉钢水精炼的过程中，既要保证生产节奏稳定，又要对钢水进行充分处理。若前期对钢水的氧活度控制不好，必然会造成钢水在后期浇铸过程中产生大量的Al2O3夹杂。随着浇铸时间的延长，在水口内壁上会附着大量的夹杂物(见图1)，堵塞大包长水口或中包浸入式水口，造成生产中断。据统计，2012年1～6月份出现过7次因钢水可浇性差造成的生产中断，非计划停浇对生产节奏、质量、成本都有不利影响。

3 水口堵塞的原因

为了精确地对水口堵塞的原因进行分析，首先对堵塞水口内的夹杂物进行检验，确定夹杂物的种类。对浸入式水口的上、中、下3部分和大包长水口的碗部夹杂物进行分析(见表1)，从分析结果看，夹杂物的主要成分是Al2O3，其含量占80%以上。钢水在LF精炼过程中，由于脱氧深度不够，夹杂物不能及时上浮，浇铸过程中在大包长水口和中包浸入式水口上聚集大量的夹杂。水口堵塞的原因主要是在水口内壁上附着了大量坚硬的块状夹杂物，阻碍了钢水在水口内的流动，随着时间的延长Al2O3夹杂物越积越多，最终导致浇铸的中断。

水口堵塞物中Al2O3约占82．64%，产生Al2O3夹杂的环节主要有3个：一是在连铸浇铸过程中由于保护不好造成钢水的二次氧化，致使产生大量Al2O3絮状夹杂；二是在LF精炼过程中脱氧深度不够，夹杂物不能充分地去除和上浮，在浇铸过程中产生大量Al2O3絮状夹杂。

根据可能出现的情况，首先对钢水在连铸浇铸中的氮含量进行分析，由于钢水在浇铸过程中出现二次氧化，必然导致钢水中的氮含量增加。从大包、中包、结晶器和铸坯等不同位置取样，对钢水的氮含量进行分析。根据分析结果进行统计，从大包到中包的增氮量平均在5ppm，从中包到结晶器的增氮量平均在4ppm，钢水在浇铸过程中增氮量在正常范围内，说明在钢水浇铸过程中的二次氧化不是产生水口堵塞的主要原因。之后，又对LF炉的炉渣脱氧进行跟踪取样，通过一段时间的跟踪分析，发现个别炉次LF炉炉渣有较强的氧化性，说明在LF炉精炼过程中存在脱氧深度不够的炉次，不能上浮的夹杂物在浇铸过程中会附着在水口的内壁，造成钢水在浇铸过程中出现堵塞，导致生产的中断。

4 工艺优化操作

承钢公司使用铝线和铝粉对LF炉进行脱氧处理，合适的脱氧深度能促进夹杂物的上浮，改善钢水的可浇性，使炉渣和钢水中的氧保持平衡状态；再对钢水进行钙处理使夹杂物变性，最后进行吹氩搅拌，促进夹杂物的快速上浮。

(1)加强转炉出钢操作。为了缓解LF炉对钢水处理的难度，将钢水氧化性的控制进行前移。在转炉出钢过程中，采用挡渣球和挡渣塞双重挡渣，减少出钢过程中的下渣量；在冶炼品种钢过程中执行带流起炉，避免了转炉渣进入钢包中，减轻LF炉的处理任务，有充分时间对钢水的成分和温度进行调整。

(2)测量渣层厚度和定氧。钢水的渣层厚度和氧含量对LF炉精炼处理有直接影响，操作人员根据钢水的渣层厚度和氧含量对钢水进行预处理，在吹氩站对钢水进行脱氧能降低LF炉脱氧和脱硫的时间。对硅没有特殊要求的钢种要对炉渣进行深脱氧，使钢水中的氧含量和渣中的氧含量达到平衡，减少钢中Als的烧损。

(3)优化精炼渣成分。降低钢水中的氧含量和钢中夹杂物的含量能提高钢水的可浇性，在LF炉精炼过程中使用高碱度、低熔点、低氧化性的精炼渣促进夹杂物的快速上浮。承钢采用预容型精炼渣造渣，在精炼过程中能快速形成还原渣，以减少渣中和钢中的氧含量。在缩短精炼时间的同时，提高精炼渣对夹杂的吸附能力，减少钢水中夹杂物的含量。

(4)钙铝比的有效控制。在LF炉精炼后期对钢水进行钙处理，主要是对Al2O3进行变性处理，使熔点较高Al2O3变成熔点较低12CaO·7Al2O3夹杂，避免浇铸过程中产生絮状Al2O3夹杂。在操作过程中要控制钙的喂入量，喂入量太少不能使全部的Al2O3产生变性，喂入量太多会产生高熔点的CaS夹杂，使钢水的流动性变差。根据大量的试验数据，控制钙铝比在1．1～1．4比较合适。同时，要求钙处理后的钢水严禁再进行吹氩操作。

(5)在钢水顶渣中加入脱氧剂对炉渣进行脱氧处理。在电极加热过程中，通对观察炉渣的颜色变化向钢包中加入少量铝粉，根据钢种，对脱氧深度有不同要求；要及时观察炉渣的颜色，以便准确掌握炉渣的氧化性。对炉渣进行取样化验(见表2)，最终炉渣中FeO的含量都控制在1．0%以下，基本上能达到LF炉精炼的要求。

(6)吹氩量的控制。在不同精炼时间段进行吹氩操作，对钢水进行搅拌，在钢水进站、加热、钙处理过程中采用不同的吹氩量，以使化学成分、温度更均匀，夹杂物更快地上浮。钢水进站和钙处理过程中氩气量控制在30～50NL/min，加热过程控制在50～100NL/min，加热结束控制在300～500NL/min，保证钢渣充分接触，使钢渣吸附更多夹杂物。

5 结语

对LF炉操作工艺进行优化后，钢水的可浇性得到了明显改善，钢水的氧活度得到了控制，钢中Al2O3夹杂的数量和形态得到控制。在稳定生产节奏的同时，提高了钢水的质量，满足了品种钢生产和开发的需要。下一步，我们要不断对相关数据进行总结和分析，制定更好的操作方法，进一步提高钢水的可浇性和质量，为生产稳定顺行打下坚实基础。