摘要:介绍了新钢公司炼钢厂采用转炉一LF炉一连铸下艺流程生产优质碳素结构钢，采取钢包吹氩及喂丝、L F炉精炼，保护浇铸等有效措施，解决了生产中存在的质录问题与钢水流动性问题

关 键 词:LF炉;优质碳素钢;生产;实践

　 优质碳素结构钢用途广、用量大，具有较大的市场需求。新余钢铁有限责任公司(新钢公司)炼钢厂自投产以来，立足市场，先后开发了35钢, 45钢、50钢,55钢, 55Mn, 65Mn, 70钢等优质碳素结构钢。在开发冶炼过程中，常存在钢水可浇性差，碳含量偏析、成分波动等问题。为了解决上述问题，新钢公司炼钢厂在工艺方面进行了优化，尤其是在LF炉的操作方面，优化操作工艺，严格工艺制度，对改善优质碳素结构钢的钢水可浇性、提高铸坯质量起到了至关重要的作用，为优钢的批量生产提供了可靠的技术保证。

1工艺流程

1.1设备状况

　 炼钢厂有1座900 t混铁炉，2套铁水预处理装置，2座100 t 顶底复吹转炉，1座LF精炼炉，1台180mm×1400mm板坯连铸机，1台130 mm×130mm方坯连铸机，1台150 mm ×150 mm方坯连铸机。

1.2工艺路线

　 冶炼优质碳素结构钢工艺路线如下:铁水—100t顶底复吹转炉—钢包底吹氩—LF炉—150mm×150mm方坯连铸机轧钢厂

2生产实践

2.1转炉冶炼

2.1.1终点控制

　 为了准确控制终点[C]，[P]，[S]及温度.炼钢厂采用双渣法及高拉补吹法。当冶炼至300 s时提枪倒前期渣;终点[c]控制在0.14%～0.19%内,[P]控制在0.016%以下,.温度控制在1 630℃左右具体见表1。

表1 终点控制情况

项目	控制值
	波动范围	平均值
温度,℃	1620～1640	1625
[C],%	0.14～0.19	0.12
[P],%	0.012～0.016	0.012

　

2.1.2炉外增碳

　 由于是冶炼中高碳钢，所以增碳剂的加入量和加入方法是控制优质碳素结构钢成分命中率的一项关键技术。炼钢厂采用根据终点碳计算增碳剂的加入量以炉外增碳的方法来控制钢液碳含量，使钢水到LF炉精炼前钢中[C]达到钢种要求的下限，通过LF炉精炼，使成品[C]达到中限。

2.1.3挡渣出钢

　 出钢过程中，采取全程底吹氩的措施，保证钢液成分和温度的均匀，出钢后期，投放挡渣球，以挡住后期炉渣，减少下渣量，确保在LF炉快速造渣以及在精炼过程中钢中减少回磷。

2.2 LF炉精炼

　 LF炉操作流程如下:钢水进站—预吹氩—入位—测温、取样—送电、加热、造渣—测温、取样—调成分、温度—测温、取样—出位—喂线—软吹氩—加覆盖剂—起吊离站。

　 钢水到站后立即接通氩气，预吹氩3～5 min以均匀成分、温度;钢包车到加热位后，加入铝粒子、硅铁粉等脱氧剂，迅速降低渣中氧化铁含量，为快速形成白渣创造条件。

2.2.1吹氩

　 控制吹氩过程中的氩气流量和压力也即是控制吹氩过程中合适的搅拌功率，以促进夹杂物上浮;由于钢水进站前未喂铝，所以应该特别注意钢水的二次氧化，而合适的吹氩方有利于防止钢液二次氧化。针对不同的操作目的，吹氩流量控制如表2所示。

表2 吹氩流量控制

工艺过程	吹氩流量，Nm3/h
加热、升温	15～20
加合金后、测温取样前的混匀	18～5
脱硫及钢渣反应	15
脱氧及去夹杂、弱搅拌	6～9

　

2.2.2脱氧工艺

　 优质碳素结构钢的精炼炉操作必须做到白渣出钢，采用扩散脱氧的方法将粉状脱氧剂如碳粉、硅铁粉、铝粉、电石粉等加入渣面进行脱氧，由于脱氧是在钢渣面上进行，其产物或进入炉气，或被炉渣吸收，不会污染钢液，其反应如下:

　 (FeO)+C= [Fe]+CO

　 2( FeO)+(Si)=2[Fe]+(SiO₂)

　 3(FeO)+2(A1)=3[Fe]+(A1₂O₃)

　 在精炼过程中.由于钢液底吹氩搅拌，大大改善了氧在钢中的扩散速度，使氧在渣钢中的分配在短时间内就能接近达到平衡，以达到脱硫脱氧的目的。

2.2.3脱硫工艺

　 炼钢厂采用碱性白渣脱硫工艺，其反应式如下

　 CaO)+[S]=(CaS)+[O]

　 脱硫能力取决于渣的碱度和渣中(FeO)含量。碱度高、( FeO)低有利于脱硫反应的进行，为此，要求造渣过程中加入一定量的石灰，以保证渣的碱度，并保证白渣出钢，降低渣中(FeO)含量，以达到将硫脱至目标范围以内。脱硫情况见表3。

表3 脱硫情况，%

项目	范围	平均值
脱硫前硫含量	0.024~0.030	0.027
脱硫后硫含量	0.006~0.012	0.010
脱硫量	0.012~0.024	0.017
脱硫率	50~70	62.96

　

2.2.4配渣情况

　 根据炼钢厂生产实际情况，为了保证炉渣有一定的碱度，使炉渣具有较高的脱硫和粘附夹杂的能力，选择配渣工艺见表4。

　

表4配渣情况，㎏

项目	石灰	精炼渣	埋弧渣
单炉加入量	800～1000	600～800	200～400
平均加入量	850	680	300

　

2.2.5成分控制

　 转炉出钢过程中，[C]，[ Si] ，[ Mn]都是按下限进行控制，所以在LF炉精炼过程必须将成分微调至中限，且确保成分稳定。为了确保成分微调的精确性，在计算增碳剂、硅铁、锰铁等的加入量时，必须考虑加入的合金对钢液的影响。因为增加的那部分钢液也同样需要达到成分的要求，特别要考虑合金中磷对最终成分的磷含量的影响。在实际生产中，根据到站取样分析的结果，依据下式计算需补加的合金量。

　 P_i=G( a_i一b_i)/( f_i c_i)+M_iP_i′

式中: P_i一某种合金用量，㎏;

　 G一钢水重量，㎏;

　 a_i一某种元素目标含量，%;

　 b_i一某种元素在钢液中含量，%;

　 c_i一某种元素在合金中含量，%;

　 f_i一某种元素的收得率，%;

　 M_i一某种元素的补加系数;

　 P_i一各种合金的初步总用量，kg。

其中:

　 M_i=[a_i/(f_i c_i)]/[1一∑(a_i/(f_i c_i))]

　 P_i′=∑ P_i(a_i一b_i)/( f_ic_i)

式中: a_i/(f_i c_i)一某种合金在钢液中所占的比分;

　 1一∑(a_i/(f_i c_i))一不含合金的纯钢液所占的比分。

　 根据生产实践，冶炼优质碳素结构钢时，确定补加系数见表5。

表5 补加系数

钢种	MC×10-3	MSi-Fe×10-3	MMn-Fe×10-3
45	4.6	2.5	6.5
60	6.1	2.6	6.5
65	6.6	2.6	6.6
65Mn	6.6	2.6	9.5
70	7.1	2.6	6.5

　

　 通过精确计算，LF炉精炼优质碳素结构钢的主要成分C, Si, Mn ,P, S的偏差均在受控范围之内，见表6。

表6 成分控精度，%

C	Si	Mn	P	S
0.01	0.02	0.02	0.003	0.004

2.2.6夹杂物控制

　 高碳钢线材中的夹杂物易造成钢丝拉拔脆断，同时造成拉拔后强度、韧性等指标波动范围大，成品合格率低。由于高碳钢中的夹杂物对钢的性能有很大影响，因此净化钢液、改变钢中夹杂物的形态、尺寸和分布是改善产品质量的重要手段之一。

　 (1)喂CaSi线处理。钙处理铝脱氧钢液时.要生成球状的mCaO·nAl₂O₃夹杂物，此类夹杂物有5种化合物，其中以12CaO·7Al₂O₃化合物熔点最低，为1415℃.在炼钢温度下，这些钙铝酸盐夹杂物以液体上浮排除，或以球状均匀存在钢中，达到改善夹杂物的目的，为了使钢中(A1₂O₃)夹杂达到变性处理的目的，炼钢厂在精炼优质碳素结构钢完毕时，喂入CaSi线200～250 m/炉,钢中溶解氧含量小于15×10^-6。

　 (2)钢水出站前弱搅拌。LF炉精炼是在还原气氛下由白渣精炼的，精炼过程中始终对钢液进行吹氩搅拌，因此具有较好的去除钢中夹杂物的能力，但是，在加热升温、加合金、渣料等过程中需强搅拌钢液，循环过程中必然会带入夹杂及卷渣，由于钢包熔池深，钢液循环带入钢包底部的夹杂和卷入钢液的渣需要一定的时间上浮，这时弱氩气搅拌，吹入的氩气泡可为10μm或更小的不易排除的夹杂颗粒提供粘附的基体，使之粘附在气泡表面排入渣中，从而加快夹杂的上浮时间。因此，工艺要求在钢水精炼完毕出站前,必须吹氩弱搅拌一定的时间(软吹氩大于等于8 min)。

2.2.7连铸工艺

　 (1)结晶器保护渣采用优质碳素结构钢专用渣。

　 (2)二冷配水采用优质碳素钢、合金钢类专用水表，进行二冷自动配水，冷却强度采用0. 8L /㎏_钢。

　 (3)配置结晶器电磁搅拌装置，降低中心碳偏析.提高连铸坯质量。

　 (4)氩封、保护浇注。

3效果

3.1成品成分

　 炼钢厂冶炼优质碳素结构，通过LF炉精炼处理成品成分基本控制在中限,见表7。

表7 成品成分，%

C	Si	Mn	P	S	O
0.01	0.02	0.02	0.004	0.003	≤15×10-4

　

3.2铸坯质量

　 新钢公司炼钢厂转炉冶炼的优质碳素结构钢力学性能、低倍组织、表面质量、尺寸、外形均符合要求。对铸坯内部质量进行检验未发现疏松、裂纹坯，冶炼该钢种铸坯质量情况较好。低倍检验结果见表8。

表8 低倍检验结果

低倍组织类型	中心偏析	中心疏松	针孔状气泡
级别	1.5	1.5	0.5

　

3.3钢水的可浇性

　 新钢公司炼钢厂开始开发冶炼优质碳素结构钢时，由于操作不熟练，工艺不完善，使得钢中夹杂物含量较多，钢水流动性差，中包包龄短，连浇炉数在7炉以下。后经改进工艺，强化操作，尤其是LF炉的工艺执行，终于解决了钢水流动性差的问题，提高了中包包龄。目前，中包包龄可达10炉。

4结论

　 (1)冶炼优质碳素结构钢经LF炉精炼处理，可将钢中氧含量控制在5×10^-6以下，钢中硫含量控制在0.015%以下。

　 (2)钢水可浇性好，中包包龄可达10炉。

　 (3)铸坯表面质量与内部质量均较好。

　 实践证明，新钢炼钢厂冶炼优质碳素结构钢的工艺是可行的。