高牌號管線鋼夾雜物金相一次檢驗合格率的提高

劉軼良，戴秀東，趙文珍，李治國

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司，山西 太原 030003）

管線鋼夾雜物金相一次檢驗合格率指的是由于夾雜物原因導致的首次抽檢試樣金相檢驗夾雜物合格數(shù)與檢驗總數(shù)的比值，比值越高，復檢率就越小。2012 年初，高牌號管線鋼夾雜物一次檢驗金相合格率出現(xiàn)一定的波動，提高了軋后復檢率，增加了勞動強度，同時造成物流不暢。需要對管線鋼進行分析，發(fā)現(xiàn)問題并予以快速解決。

1 高牌號管線鋼生產工藝簡介

山西太鋼不銹鋼股份有限公司（以下簡稱太鋼）的高牌號管線鋼生產工藝路線為：鐵水脫硫→BOF轉爐吹煉→LF精煉→RH真空處理→板坯連鑄。

造渣工序主要在LF爐精煉階段。采用CaO-SiO2-Al2O3-MgO-CaF2渣系。使用鋁進行終脫氧，鋼包使用高氧化鎂耐材。

2 夾雜物類型

夾雜物的類型按GB/T 10 561—89中ASTM評級圖評級，分為A、B、C、D四類型，太鋼主要是B類夾雜物，見圖1。

3 影響夾雜物的分析

3.1 故障模式與影響（FMEA）分析

對管線鋼工藝流程進行了梳理，列出每個分工序的可能影響因素，并對各個因素進行FMEA分析，對“潛在的失敗模式、潛在失敗影響、嚴重度、潛在要因、發(fā)生率、當前控制方法、探測難度”進行分析評估，并算出風險度（RPN）分值［1］。

從RPN分值中，找到分值最高的底吹、連鑄增N 量、弱攪拌效果、大包開澆時中包余量、渣料加入量等工藝因素擬進行優(yōu)化?？紤]到渣料加入量影響較復雜，先對其余項目進行了初步改善。

圖1 管線鋼夾雜物類型柏拉圖

3.2 初步改善

1）底吹優(yōu)化。對底吹進行了一系列改進：規(guī)范四班底吹工燒底吹操作；保證鋼包上線前底吹管道暢通；保證精煉結束后緩慢關閉閥門，避免鋼水以正壓進入狹縫，增加清理難度；鋼包在澆鋼完畢后及時翻包并清理底吹芯；加強鋼包的烘烤管理及縮短周轉時間，減少鋼包溫降；保證出鋼溫度；出鋼后避免放置時間長以免包底結冷鋼。

2）減少連鑄增N量。改進前，管線鋼長水口吹氬管氬氣流量憑操作工感覺，不準確，改進時加裝了長水口氬封氣體流量計。增加長水口碗部石棉碗厚度以加強密封。改進后，連鑄增N量由8×10-6減少到4.5×10-6。

3）弱攪拌效果。弱攪拌是影響鋼水純凈度的重要工藝因素，于是對弱攪拌效果進行了跟班確認，對每個操作工進行了規(guī)范操作培訓，以實際攪拌效果達到渣面輕微晃動為準，并全程監(jiān)控。

4）保證大包開澆時中包余量。大包開澆時中包余量過少，會導致中間包渣卷入鋼水或是二次氧化較嚴重［2］。通過嚴格管理，大包開澆時中包余量均達到了滿包的80%。通過以上初步改善措施，一次檢驗合格率有了一定提高，達到97.8%，但是還需繼續(xù)提高。

3.3 對渣料加入的影響效果進行數(shù)據(jù)分析

3.3.1 過程渣堿度對夾雜物的影響

相關研究［3］及太鋼跟蹤結果表明，隨著鋼液潔凈度的提高，熱軋板中大型m CaO·n Al2O3類長條夾雜物的出現(xiàn)幾率會降低。

工藝過程注重前期鋼水純凈度的提高，可以大大減輕RH處理夾雜物的、以及后續(xù)Ca處理的負擔。

LF和RH真空處理階段夾雜物的轉變可以用（1）和（2）式來解釋，而鋼中鈣和鎂則來自鋼液和爐渣以及爐襯的反應。

將爐渣控制在高堿度和低氧化性，一方面保證了深脫硫的需要，另外也促進了精煉過程爐渣和鋼液的反應，通過爐渣成分調控鋼液中w（Ca）和w（Mg）的變化，達到夾雜物盡快轉變的目的。

1）在轉爐出鋼和LF階段，利用渣、鋼反應促進Al2O3盡快向低熔點類型轉變，即在鈣處理前將鋼中Al2O3轉變成較低熔點類型夾雜物。

2）利用LF底吹氬攪拌和RH的真空循環(huán)攪拌，促進較低熔點夾雜物聚合長大及上浮去除，提高鋼液潔凈度。

3）在鋼液具備超低硫和超低氧的前提下，采用合適的鈣處理強度，將鋼中夾雜物轉變?yōu)槌叽缂毿〉腃aO-CaS-Al2O3類夾雜物，并適當延長軟吹時間以去除鈣處理過程鋼中可能生成的大尺寸夾雜物。

3.3.2 石灰加入量與金相不合比例的雙樣本發(fā)生概率P 值檢驗

利用六西格瑪工具對歷史數(shù)據(jù)進行分組，評估石灰與夾雜物金相一次檢驗合格率的影響程度。

對2011年下半年的石灰加入量在2 350 kg以上爐次與不足2 350 kg的爐次的金相不合比例進行了雙樣本P 值檢驗，結果見表1。

P 值為0.047<0.05，說明石灰加入量對一次檢驗金相合格率有較大影響。

3.3.3 改進分析

根據(jù)所加石灰量的不同，綜合考慮石灰、螢石及化渣情況，分組試驗，結果見表2。

表1 雙比率檢驗和置信區(qū)間

表2 堿度與金相一次檢驗合格率

由于R>13時，渣況不佳，試驗5爐之后沒有繼續(xù)進行，而合格率也只有90%。

對堿度5～9和堿度9～13兩種工藝的合格率進行雙比率假設檢驗，結果見表3。

表3 雙比率檢驗和置信區(qū)間

P<0.05表明，兩種工藝的金相一次檢驗合格率明顯不同，也就是說堿度R 為9～13時，可以使合格率達到較佳水平。

改進后，堿度R 控制在9～13，在LF爐出站、RH出站取桶樣進行全氧分析，均達到了9×10-6。同時高牌號管線鋼夾雜物金相一次檢驗合格率達到了99%。

4 結論

1）底吹、連鑄增N量、弱攪拌效果、大包開澆中包余量對高牌號管線鋼夾雜物金相一次檢驗合格率有較大影響。

2）渣堿度在9～13時，可以使一次檢驗合格率達到較佳水平。

［1］馬林,何楨.六西格瑪管理［M］.第2版.北京：中國人民大學出版社,2007.

［2］陳家祥.鋼鐵冶金學［M］.北京：冶金工業(yè)出版社,1990.

［3］李強,黃福祥,王建,王萬軍.X80管線鋼LF-RH二次精煉過程夾雜物行為及控制［J］.特殊鋼,2011（8）：26-30.