关键词：吹氩站；微调；生产成本

中图分类号：TF769．9     文献标识码：B    文章编号：1002－1043(2008)03—0017—04

武汉钢铁股份有限公司第二炼钢厂(以下简称武钢二炼钢)作为品种钢生产基地，其主要生产工艺流程为：铁水KR脱S→LD→底吹Ar或RH→CC。钢水底吹氩工艺^[1]是一种重要的经济的炉外精炼手段，它具有去除钢水中气体，促进夹杂物上浮、调整钢水温度，均匀钢水成分、调节生产节奏等多种功能。随着新吹氩站的改造完工和新铸机的投入运行，开发应用吹氩站的多功能精炼技术非常重要。武钢二炼钢应用钢包底吹氩技术已有近30年的历史，传统的老氩站只能进行吹氩调温、CAS微调Ti等功能，为了充分发挥吹氩增加品种、提高钢水质量、调整生产节奏，确保品种兑现、生产任务完成，从2003年开始，我们对吹氩站多功能精炼技术进行了开发，到2006年底共精炼钢水55034炉，合计4320176 t。

1  新吹氩站工艺设备现状、

   钢包底吹供气系统由两块压力表、1个流量调节阀、1个气动切断阀、1个手动快速切断阀和1个手动旁通切断阀，1个流量计、1个缓压气包以及1段金属吹氩软管组成。

   上料装置包括6个合金料仓(装有废钢、钛铁、金属锰铁、硅铁等合金)、及其系统。喂线机分为单线机和双线机。单线机用来加铝线，双线机用来加铝线和碳线。

武钢二炼钢底吹氩的工艺过程规定如下：出钢前试吹氩气流量为6～1 5 m³／h，出钢过程全程吹氩，到站后正式吹氩的流量为6～25 m³／h。当供气砖堵塞严重时，吹氩的流量可以往上调整；新罐或换透气砖第1次，吹氩的流量可以往下调整；此时，吹氩大小以钢水亮圈不大于500 mm为准。吹氩时间为5～1 2 min(标准为不小于8 min)。上真空钢种，加完合金后，要确保吹氩时间不小于3min。

    钢包底吹氩主要是促进夹杂物上浮、调整钢水温度，均匀钢水成分，提高钢水脱氧效果。表1是吹氩提高钢水脱氧效果情况，铝钢吹氩3min以上，平均降低钢中氧质量分数50×10^-6左右，这主要是吹氩促进了钢水中的合金和脱氧剂与钢水中的氧发生了较为充分的反应。钢包底吹氩均匀钢水成分见表2，出钢过程全程吹氩、出完钢吹氩1～2 min取样，钢水成分基本上具有代表性。

2精炼技术开发

2．1  微调钢水Si、Mn成分

    对于Q345系列，16Mn系列合金钢，炉前钢中Si、Mn按照内控值偏下配加，然后根据G2样在氩站对钢水Si、Mn进行微调，由于钢水脱氧已经完成，因而在吹氩站加入合金中SiMn的收得率均比在转炉出钢时加入要高，其Si、Mn的收得率分别为85％～90％、92％～98％，比转炉出钢时加入的Si、Mn收得率76％～80％和85％～88％，提高了5％～1 4％、4‰～1 3％。

2．2  微调钢水温度

    统计的各钢种等待和吹氩温降值见表3、表4。其中二次吹氩是指对钢水经过一次吹氩后取样微调钢水成分后的吹氩操作，目的是促进所加合金充分均匀。

从表3、4可以看出：(1)铝镇静钢的等待温降小，原因为到站至一次开吹之间多数钢水加入脱氧剂，脱氧剂与钢水中氧反应放热升温。(2)C、D级罐一次吹氩温降比正常罐大1．1～2．3℃／min。因此，加热罐到站温度标准比正常罐高10℃。(3)高碳钢、铝镇静钢一次吹氩温降比二次吹氩温降大，原因为高碳钢多数炉后配加增碳剂，增碳剂熔解需要吸热，同时增碳剂与钢水中氧反应加剧了钢水的搅拌，增加了钢包的散热，二次吹氩主要是均匀成分；铝镇静钢一次吹氚主要是降温降O，二次吹氩主要是钢水加完铝线后与钢水中氧反应放热升温。低合金钢二次吹氩温降比一次吹氩温降大，其原因主要是一次吹氩时加铝线后产生放热反应，二次吹氩时是纯吹氩均匀成分。

2．3  喂铝线控制钢中Al_s成分

2．3．1定氧加铝分析

    武钢二炼钢铝镇静钢以前主要是靠等样二次微调来控制钢中的Al_s，通过对大量数据的统计分析，回归出钢水定氧值和加铝量问的关系式，其公式为：

    加铝量＝(19×ω(O)×10 ^-4＋43)kg，ω(O)为一次吹氩后钢水定氧值(质量分数)，其意义是：氧质量分数每降低0．01％要消耗19 kg铝线。G2样ω(A1_s)的控制目标是43 kg÷80 000 kg＝0．053％，钢水量按照80000 kg计算。根据铝脱氧公式2[A1]+3[O]＝(A1₂O₃)s，80 t钢水中0．0 1％的氧(质量分数)要消耗80000 kg×0．01％×54／48=9 kg的铝线，其余10 kg消耗于渣中FeO和与空气中的氧反应，我们称之为铝损。根据上面的回归公式，我们在新氩站采用定氧加铝来控制钢中Al_s。

    表5统计了渣厚为50 mm时，不同出钢C含量的铝镇静钢中加入Al线的消耗去向。由此可知，渣厚相同时，吹氩5～1 0 min，大气氧化消耗的A1量只相差1．1～4．3 kg，平均为2．6 kg。也就是说吹氩时间在5～1 0 min时，大气氧化耗铝随吹氩时间的变化并不突出。因此，出钢C含量是影响加铝量的主要因素。

    (1)由于加铝量的公式只是对含氧量的一元线性回归，适用于氧含量在一定范围内，实际操作中出钢ω(C)＜0．03 5％或ω(O)>500×10^-6时，加铝量应比经验公式的计算结果减少5～10kg，而出钢ω(C)>0．08％或ω(O)<200×10^-6时，加铝量应增加5～10 kg。

    (2)按照定氧加铝公式加铝，统计新罐的G2样硼(Al_s)=0．060％，比设计的0．053％高，说明铝损较小，为80000 kg×(0．060％一0．053％)＝5．6 kg，因此新罐的加铝量应比公式少5．6 kg。这是因为新罐的罐沿干净无渣层，渣中FeO耗铝少的缘故。

    (3)按照定氧加铝公式加铝，统计钢水下渣时G2样ω(A1_s)=0．025％，比设计的0．05 3％低，说明钢水下渣时的铝损较大，为80000kg×(0．053％一0．025％)=22．4 kg，因此钢水下渣时要增大加铝量20 kg左右。

2．3．2  工艺攻关

    2006年技术组对冶炼铝镇静钢的钢水氧含量进行了规定，钢水到站ω(O)≤400×10^-6，氧值超出将受到经济责任制考核，因此炉长在出钢时采取了预脱氧措施，确保了到站钢水氧含量在正常范围。出钢过程全程吹氩时间不小于8min，后定氧两次，根据定氧数据的平均值，考虑各种非正常情况，然后再灵活加铝线。

2．4  喂炭线微调钢中C成分

    武钢二炼钢新氩站增加了喂炭线工艺，对于高碳钢、中碳钢系列需要对钢中C进行微调的钢种，增碳很方便，增碳可达0．005％～0．100％(质量分数)，加炭线量4～80 kg等。而且在铝钢、低合金钢、普碳钢上也可使用，一般经验上按8 kg炭线增碳0．01％(质量分数)考虑。喂炭线对温降的影响见表6。表6说明喂炭线30～40kg，使钢水温度损失8～11℃。这是喂人的炭线与钢中O和渣中FeO反应，生成CO气体，搅动钢水并带走热量的结果。

2．5  加Ti铁

    武钢二炼钢需要对Ti进行微调的钢很多，传统工艺钛铁是在炉前配加，然后在氩站进行微调，由于Ti与氧的亲和力极强，Ti的收得率较低，只有40％左右。我们对工艺进行调整，改在吹氩站加钛铁，不在炉前加钛铁。

    含Ti系列钢在出钢时因钢水氧化性和脱氧程度不同加入钛铁时合金收得率波动大，采用吹氩站加钛铁可提高合金收得率，平均收得率可提高到72％左右(见表7)，降低了钛铁用量。如某一钢种ω(Ti)＝0．080％。吹氩站加钛铁较炉前加、氩站微调的工艺可节约钛铁约140kg。

2．6  微调钢中Nb成分

    对于1 6Mn系列，Q345系列需在转炉加Nb的钢种，传统工艺铌铁在出钢过程中加入，新氩站投入使用后，铌铁改在氩站加入。

    武钢二炼钢铌铁中ω(Nb)＝65％，密度为8．2g／cm³，比钢水重，铌铁加入钢水中能迅速熔化，铌铁的熔点为1580～1620℃，铌在钢水中与氧的亲和力较小^[2]，根据氧势图，Nb和Nn似，Nb和氧的亲和力稍强于№，Nb在钢水中的浓度较低时发生2[Nb]+5[O]=Nb₂O₅。因此，铌铁在出钢过程加入时易被氧化，通常收得率为80％～86％，改在吹氩站加完铝线脱氧后加入，可将收得率提高到94％，节约了生产成本，见表8。

2．7  真空钢种调温取样

    武钢二炼钢目前上真空精炼的钢种较多，特别是随着生产节奏的加快，1炉钢上真空处理的时间日渐缩短，钢水过程温度、成分的调整日渐紧张，而在真空处理前对温度、成分的调整往往以吹氩结束后钢液的温度、成分作为参考进行调整，加之上真空钢种成分范围越来越窄，稍有不慎就可能导致成分出格。因此，在吹氩站对炉前加合金的真空处理钢种的温度调整、取样分析成分可以为真空精炼创造良好的条件。目前武钢二炼钢取向硅钢都采用氩站快取G0样，真空处理参考G0样配合金可以节约后续微调时间，为取向硅钢生产创造了条件。

2．8  试气吹氩提高钢包底吹氩成功率

    为了减少钢包底吹氩失败的次数，提高钢包底吹氩成功率。，大罐座好罐接上底吹氩管后，吹氩工进行试气(流量在6～15m³／h)，出钢过程中全程吹氩，氩气进入钢包前，设置了一个缓压气包，保证透气砖在吹氩结束时，钢水不倒流堵塞气路。并在地面设置了一套备用的金属软管，当在线的一套金属软管拉脱或压断时备用。

3  结  论

    (1)吹氩降氧降温，提高了钢水的纯净度，降低了铝线的加入量，缩短了工序时间。

    (2)灵活地使用了定氧加铝公式，缩减了工序时间，减少铝镇静钢的改判。

    (3)吹氩站调Si、Mn、Ti、Nb，提高了合金收得率，节约了生产成本。

    (4)吹氩站喂炭线，方便稳定，为配碳创造了条件。

    (5)真空钢种氩站调温、取样，为后工序处理创造了条件。

    (6)出钢前试吹氩气检查，出钢过程中吹氩，采用缓压气包，使用备用金属软管，使钢包底吹成功率达100％。