摘要：介绍了安钢100t转炉生产65钢的工艺技术及冶炼效果，分析了转炉生产中、高碳钢的技术要点及影响因素。通过采取相应的技术措施确保了产品质量。

关键词：转炉工艺；65钢；优质碳素结构钢；工艺实践

  65钢属于中、高碳系列优质碳素结构钢中具有代表性的一种，用途广泛，并在我国长期生产使用。但过去65钢的生产一般采用传统的电炉工艺。氧气转炉适合于冶炼低碳和超低碳钢，但也能冶炼中、高碳钢，如美国CF&I公司从20世纪60年代中期就开始用氧气转炉大量生产高碳钢，其高碳钢产量约占转炉总产量的60％以上。优质高碳钢高速线材是制造钢丝绳、预应力钢丝、轮胎钢丝及弹簧钢丝等的重要材料，是一种高附加值产品，具有广阔的市场。

    安阳钢铁集团有限责任公司(以下简称安钢)目前投产了100 t顶底复吹转炉，为了开拓市场，提高市场竞争力和产品质量，促进产品的升级换代，在100t转炉上开发生产了65钢。

1  工艺概况

安钢目前投产了1座100 t顶底复吹转炉，1座100t LF，与现有的6流方坯连铸机及高速线材轧机可以组成1条生产65钢的新工艺路线：900t混铁炉一100t顶底复吹转炉一100 t LF一150 mm×150mm 6机6流小方坯连铸机一高速线材轧机。目前转炉共生产65钢约2万t，月产量平均达到2 000 t以上。通过对钢材的各种质量性能分析，产品质量达到了国内同类产品的实物水平。

    转炉采用挡渣出钢，减少转炉下渣量，并对下渣采用调渣剂进行终渣改质。钢水经LF脱氧、脱硫、去夹杂、喂钙线对钢水进行钙处理。连铸采用全程保护浇注，降低中包过热度，尽量稳定拉速，采用结晶器电磁搅拌，提高铸坯内部质量和减轻成分偏析；优化二冷工艺，找出适合中高碳钢的配水流量。轧钢采用合理加热制度，实行微张力轧制、保证控轧控冷工艺稳定，控制料型尺寸，保证成品尺寸精度、表面质量和所要求的金相组织。

 2转炉工艺技术分析及措施

   2．1  终点碳控制

    转炉冶炼65钢终点碳控制直接影响着钢的成分控制和钢的质量，实践证明，当终点碳含量较低(ω(C)<0．2％)时就需要通过加增碳剂的方法生产中高碳钢，这将带来多种弊端，首先是成品碳分散度大，而且使钢包内钢液剧烈沸腾热损失大，不利于温度控制；其次钢中夹杂物含量增加，会恶化钢材的冷拔性能，难以进行深加工；再者会使钢中碳含量不均匀，这就要求增大底吹流量并且延长处理时间，会进一步给精炼操作带来困难；含氮高的增碳剂还使钢中氮含量增加。因此控制合适的终点碳是转炉冶炼65钢的基本原则之一。同时应确定合理的增碳剂种类、加入数量和加入方法。

2．2  脱氧控制

    转炉脱氧控制的好坏直接影响着65钢的浇铸和钢的质量。一方面，65钢采用适当的铝进行终脱氧，但加铝后连铸易出现堵塞水口现象；另一方面，在快节奏的LD-LF生产中，脱氧不及时、不彻底，会使钢中夹杂物增多，影响钢的力学性能。为此，采用合理的快速脱氧制度和夹杂物变性处理对快节奏的工艺生产是必要的。

    转炉采用快速脱氧即采用强化沉淀脱氧方式，把钢中氧迅速降至合适范围，同时利用炉渣的改质和精炼控制顶渣成分有效吸附钢中脱氧产物，抑制炉渣向钢水内部传递。钢水中溶解氧既受到顶渣氧势的牵制，也与钢水成分、脱氧产物的组成、及其上浮速度有关。通过热力学计算，可比较炉渣氧势和钢水成分对钢水溶解氧影响的大小。

    炉渣改质后，通常希望把大包顶渣中ω(FeO)+ω(MnO)控制在3%以下，图1的计算结果表明，仅仅控制渣中氧化铁或氧化锰浓度很难把钢水溶解氧降下来。一是由于改质后大包顶渣中氧化铁或氧化锰含量要受转炉终渣组成、出钢挡渣效果以及扩散脱氧效率的影响，难以降到很低的范围。预计与渣氧势平衡的钢水溶解氧比较高(图1中与ω(FeO)=3％平衡的钢水溶解氧质量分数大约为165×10^-6)。通过有效的精炼手段把顶渣中氧化铁或氧化锰质量分数迅速降低到O．5％以下，才能保证钢水溶解氧质量分数小于20×10^-6。在LF采用CaO-SiO₂一A1₂O₃渣系，精炼过程中采用适量的预溶渣，提高顶渣中Al₂O₃的浓度，改善了过程渣的熔化特性，成渣速度明显加快，顶渣的铺展性好，吸附夹杂能力强。LF精炼过程顶渣主要成分范围如表1。

2．3钢中磷的控制

    用LD_LF工艺冶炼中高碳钢时，如何控制脱磷和脱碳的相对速度成为转炉控制磷的关键。因脱碳速度保持在较高水平，难形成高碱度、高氧化性和流动性良好的后期炉渣，不利于后期脱磷、硫。因此，转炉冶炼65钢的关键是提前去除磷和准确拉碳。

    要做到在脱碳的同时去除磷就必须及早形成高碱度、流动性良好的炉渣。为此，转炉在操作上适当提高枪位，在提枪化渣的同时减缓C-O反应速度，提高渣中FeO含量，保持炉渣具有良好的流动性，必要时采用留渣操作，在前期提前去除部分磷。

2．4  工艺措施

    (1)炉前采用全程化渣，提前去磷并适当降低出钢温度。出钢时视钢中碳含量向包中加入低氮增碳剂，出钢挡渣提高挡渣效果，保证大包下渣层厚度控制在50mm以内。

    (2)出钢过程用硅铝钙钡强化沉淀脱氧；用调渣剂对渣进行改质处理。

    (3)LF工位采用预熔精炼渣进行钢水精炼，用石灰和铝矾土调整炉渣流动性和碱度，用碳化钙进行扩散脱氧，并严格控制精炼处理阶段的底吹氩强度，既使钢水成分、温度均匀，夹杂物及时上浮，又不导致钢液二次氧化。

3连铸

    高碳钢的中心缺陷是影响其产品质量的重要因素。严重的中心缺陷会影响其盘条的拉拔性能，使其盘条产品在拉拔量不大的情况下便产生断丝现象，控制合适的过热度、拉速、二冷水量是确保高碳钢质量的关键所在。

3．1  方坯连铸机的主要参数

    断面      150mm×150 mm

    流数      6流

  结晶器长度  900mm

  弧形半径    8 m

  工作拉速    1．8～3．5 m／min

  二冷段      三段式冷却

  电磁搅拌    结晶器电磁搅拌

3．2过热度对钢低倍组织的影响

    高的过热度会在钢水凝固过程中造成大的温度梯度，促使柱状晶的生长，根据“小钢锭”理论，这会恶化铸坯的中心质量。生产实践表明，过热度高会易于产生缩孔。生产中确保低过热度浇注，可明显改善钢的低倍组织，表2中列出了不同过热度对中心质量的影响情况。

3．3拉速影响

  对不同拉速下铸坯的低倍分析，可以看出低拉速时的中心缩孔级别小于1级，高拉速时的铸坯中心缩孔级别高于低拉速时，但高拉速时(2．7 m／min)的缩孔在其它工艺条件正常的情况下不会超过2级。结合生产实践如果拉速小于2．4 m／min会对生产不利，但拉速过高铸坯的形状和中心偏析有恶化趋势，因此拉速控制在2．5～2．7 m／min时较合适，拉速对中心质量的影响见表3。

4  1 00 t转炉与1 00 t电炉65钢性能比较

    65钢的各项性能指标均达到了相应的国家标准而且相对稳定，表4和表5列出了转炉与电炉冶炼的65钢(随机各取20炉)的性能对比。

5结论

    (1)通过各工序采取合理的工艺手段，在现有的转炉一LF一连铸工艺条件下，采用相应工艺技术生产的中高碳钢，质量完全能满足用户要求。控制合适的终点碳、低的过热度和合适的拉速及二冷配水是生产的关键。

    (2)转炉冶炼的65钢机械性能、力学性能较好，并且具有良好的深加工拉拔性能。其中伸长率(δ₅)、断面收缩率(φ)和硬度(HB)均可满足用户拉拔要求。

    (3)通过改进LF的操作工艺，强化LF脱硫，增碳采用低氮的增碳剂，可以进一步提高钢的质量。