王小善，魏元，王曉峰，朱國(guó)強(qiáng)，李冰（鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠(chǎng)，遼寧鞍山114021）

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IF鋼的轉(zhuǎn)爐工藝研究

王小善，魏元，王曉峰，朱國(guó)強(qiáng)，李冰
（鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠(chǎng)，遼寧鞍山114021）

摘要：以鞍鋼260 t轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的超低碳IF鋼為對(duì)象，研究了超低碳IF鋼的轉(zhuǎn)爐冶煉工藝。結(jié)果表明，采取優(yōu)化鐵水罐折鐵量提高轉(zhuǎn)爐裝入鐵水比，增加復(fù)吹轉(zhuǎn)爐底槍支數(shù)和供氣流量進(jìn)行強(qiáng)化冶煉，部分爐次采取零位攪拌工藝等措施后，能夠降低吹煉終點(diǎn)碳氧積和終點(diǎn)氧含量，為RH精煉提供較好的初始條件。

關(guān)鍵詞：IF鋼；頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐；碳氧積

王小善，工程師，2003年畢業(yè)于東北大學(xué)冶金工程專(zhuān)業(yè)。E-mail:xiaowang200@sohu.com

IF鋼是高級(jí)別汽車(chē)板中的典型鋼種，是衡量一個(gè)國(guó)家汽車(chē)鋼板生產(chǎn)水平的重要標(biāo)志之一，目前以IF鋼為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的高防腐蝕性能深沖熱鍍鋅IF鋼板、深沖高強(qiáng)度IF鋼板、深沖高強(qiáng)度烘烤硬化IF鋼板等系列超低碳鋼，已廣泛應(yīng)用于汽車(chē)內(nèi)板與面板的生產(chǎn)。

鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠(chǎng)四分廠(chǎng)現(xiàn)有魚(yú)雷罐折鐵設(shè)備2套、復(fù)合噴吹脫硫設(shè)備2座、260 t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐3座，配套精煉設(shè)備包括LF爐2座、RH-TB裝置2座，中薄板連鑄機(jī)3臺(tái)，具有批量生產(chǎn)IF鋼的生產(chǎn)能力。隨著汽車(chē)工業(yè)的迅猛發(fā)展，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)高質(zhì)量、低缺陷的汽車(chē)板提出了更高的要求。煉鋼作為汽車(chē)板生產(chǎn)的前端工序，必須為精煉和連鑄提供優(yōu)質(zhì)潔凈的鋼水，從而降低鑄坯的夾雜缺陷。

1　超低碳IF鋼轉(zhuǎn)爐冶煉影響因素分析

1.1廢鋼、鐵水原料的影響

廢鋼量、鐵水量和鐵水條件是轉(zhuǎn)爐物料平衡和熱平衡計(jì)算的基礎(chǔ)。因此，IF鋼生產(chǎn)計(jì)劃下達(dá)后，轉(zhuǎn)爐依據(jù)高爐出鐵溫度和成分及時(shí)組織廢鋼量，鐵水罐到達(dá)脫硫站測(cè)溫后，再對(duì)廢鋼量進(jìn)行微調(diào)。從而做到轉(zhuǎn)爐冶煉IF鋼時(shí)，廢鋼量滿(mǎn)足最理想的熱平衡計(jì)算。目前，IF鋼轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)氧含量大于0.09%的比例在3%以?xún)?nèi)。對(duì)于大多數(shù)“一罐制”鋼廠(chǎng)來(lái)說(shuō)，由于魚(yú)雷罐來(lái)鐵量不穩(wěn)定，不能達(dá)到每個(gè)魚(yú)雷罐的折鐵量都能滿(mǎn)足轉(zhuǎn)爐兌鐵量的要求。對(duì)此，制定了鐵水罐最大折鐵量控制原則，使轉(zhuǎn)爐裝入鐵水比從85.2%提高至89.8%。通過(guò)廢鋼量精確調(diào)整和合理提高鐵水比，為轉(zhuǎn)爐冶煉控制提供了最佳物理化學(xué)條件。

1.2副槍測(cè)試時(shí)機(jī)控制

安裝副槍的轉(zhuǎn)爐TSC過(guò)程測(cè)試時(shí)機(jī)的判斷非常重要，穩(wěn)定過(guò)程測(cè)試時(shí)機(jī)不僅在吹煉后期有利于碳溫調(diào)整，而且能夠穩(wěn)定控制終點(diǎn)磷含量。最佳TSC碳含量應(yīng)控制在0.4%～0.8%。為了控制最佳的過(guò)程測(cè)試時(shí)機(jī)，除了廢鋼過(guò)磅數(shù)量準(zhǔn)確外，轉(zhuǎn)爐兌鐵時(shí)采用鐵水量自動(dòng)采集，保證兌鐵量偏差控制在2 t之內(nèi)。吹煉前進(jìn)行自動(dòng)化煉鋼靜態(tài)計(jì)算，TSC測(cè)試時(shí)間選在計(jì)算總氧累的82%進(jìn)行。通過(guò)最佳TSC碳含量控制IF鋼吹煉終點(diǎn)一拉率達(dá)到89.1%，碳含量控制在0.4%～0.8%的比例達(dá)到82.6%。IF鋼轉(zhuǎn)爐過(guò)程控制實(shí)績(jī)數(shù)據(jù)見(jiàn)圖1。

圖1　IF鋼轉(zhuǎn)爐過(guò)程控制實(shí)績(jī)數(shù)據(jù)

從圖1中可以看到，絕大部分TSC測(cè)試碳含量數(shù)據(jù)點(diǎn)為0.4%～0.8%，能夠更好的滿(mǎn)足轉(zhuǎn)爐在TSC測(cè)試后穩(wěn)定控制終點(diǎn)溫度和終點(diǎn)碳含量，大大提高了轉(zhuǎn)爐一拉率和終點(diǎn)碳溫命中率。

1.3轉(zhuǎn)爐冶煉控制

1.3.1鐵水配硅操作

鐵水硅含量主要影響爐渣堿度和渣量，在堿度、溫度和底吹條件不變的情況下，鐵水硅含量增加，渣量變大，提高了磷的分配比，從而提高了脫磷效率［1］。鐵水硅含量低不利于轉(zhuǎn)爐過(guò)程化渣，易引起冶煉過(guò)程返干，脫磷相對(duì)困難，爐襯提溫效果變差。因此為了穩(wěn)定IF鋼的冶煉控制和有效脫磷，對(duì)于硅含量較低的鐵水實(shí)施配硅操作。鐵水配硅工藝是指兌入轉(zhuǎn)爐的鐵水硅含量小于0.4%時(shí)，根據(jù)鐵水量和硅鐵硅含量計(jì)算后在高位料倉(cāng)加入硅鐵，將鐵水硅含量理論值配至0.4%。通過(guò)配硅工藝操作保證冶煉過(guò)程化渣狀態(tài)良好，熔池溫度均勻升高，為轉(zhuǎn)爐脫磷提供了條件的同時(shí)能夠滿(mǎn)足冶煉終點(diǎn)的溫度要求。

1.3.2頂?shù)讖?fù)吹冶煉

復(fù)吹轉(zhuǎn)爐底槍分布在轉(zhuǎn)爐爐底0.6D（D為住轉(zhuǎn)爐直徑）的位置上，底部氣體主要靠流量調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，底槍工藝分布圖如圖2。轉(zhuǎn)爐底吹主要參數(shù)見(jiàn)表1。

圖2　轉(zhuǎn)爐底槍工藝分布圖

表1　轉(zhuǎn)爐底吹主要參數(shù)

轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳氧積是評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制效果的一個(gè)重要指標(biāo)。碳含量一定時(shí)，它的高低是衡量鋼水中氧含量的重要依據(jù)［2］。終點(diǎn)碳氧積低有利于降低合金消耗，減少脫氧過(guò)程中形成的夾雜物，從而提高鋼水質(zhì)量。轉(zhuǎn)爐采用復(fù)吹冶煉工藝，增加底槍支數(shù)和底部供氣量，加強(qiáng)了熔池的攪拌力，促進(jìn)鋼渣界面的進(jìn)一步反應(yīng)，加速過(guò)程化渣。在冶煉后期鋼渣中FeO含量較高的情況下，利用良好的底吹攪拌動(dòng)力學(xué)條件，為低磷鋼種后期脫磷提供了保障。因此復(fù)吹工藝不僅獲得了較好的脫磷效果，而且有效降低了終渣中的FeO含量。同時(shí)大大減少了冶煉過(guò)程的返干和大跑渣現(xiàn)象，冶煉過(guò)程更加平穩(wěn)，終點(diǎn)補(bǔ)吹爐次明顯減少。補(bǔ)吹爐次減少和補(bǔ)吹時(shí)間縮短有利于鋼水中氮含量控制，有文獻(xiàn)指出，轉(zhuǎn)爐補(bǔ)吹時(shí)間對(duì)鋼水的增氮量有一定的影響，隨著補(bǔ)吹時(shí)間的增加，鋼水的增氮量增加［3］。鞍鋼某復(fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)溫度在1 685～1 705℃范圍內(nèi)，冶煉終點(diǎn)平均碳氧積為0.002 3，獲得了良好的脫磷效果和較低的終點(diǎn)氧含量。圖3為實(shí)際生產(chǎn)中IF鋼冶煉終點(diǎn)碳氧關(guān)系圖。

圖3　IF鋼轉(zhuǎn)爐冶煉終點(diǎn)碳氧關(guān)系圖

由圖3可見(jiàn)，轉(zhuǎn)爐在實(shí)際生產(chǎn)中的碳氧分布與理想曲線(xiàn)比較接近，部分爐次終點(diǎn)氧含量超出了理想氧含量。氧含量過(guò)高會(huì)給后道工序增加脫氧負(fù)擔(dān)，還影響鋼水潔凈度和合金收得率。所以，必須重點(diǎn)控制并持續(xù)降低轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳氧積。

1.3.3復(fù)吹零位攪拌工藝

零位攪拌工藝能夠促進(jìn)鋼水碳、溫均勻，并促進(jìn)脫碳和鋼渣界面反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。停止吹氧后進(jìn)行零位攪拌，進(jìn)一步降低了鋼水的氧含量和終渣的氧化性，在出鋼過(guò)程中減少了由于鋼水液面波動(dòng)造成的卷渣，提高了鋼水潔凈度。利用轉(zhuǎn)爐底槍數(shù)量多、分布均勻、底吹氣體流量大的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于IF鋼終點(diǎn)溫度比目標(biāo)溫度高的冶煉爐次采用零位攪拌工藝，攪拌前后數(shù)據(jù)變化情況見(jiàn)表2。

表2　零位攪拌前后終點(diǎn)數(shù)據(jù)（平均值）變化情況

由表2可見(jiàn)，采用零位攪拌工藝雖然終點(diǎn)溫度損失17℃，但終點(diǎn)氧值降低非常明顯，平均降低了0.012 5%，平均終渣FeO降低了4.4%。終點(diǎn)氧值和終渣FeO的降低不僅對(duì)轉(zhuǎn)爐鋼鐵料非常有益，同時(shí)降低了合金消耗。零位攪拌脫磷效果明顯，大大降低了低磷鋼種的補(bǔ)吹比例。

1.3.4出鋼頂渣改質(zhì)

IF鋼出鋼前使用專(zhuān)用復(fù)合擋渣器阻擋出鋼時(shí)的初期渣，出鋼過(guò)程采用擋渣標(biāo)擋渣，嚴(yán)格控制鋼水帶渣量，鋼包內(nèi)渣厚控制在80 mm以?xún)?nèi)。轉(zhuǎn)爐出鋼采用復(fù)合頂渣改質(zhì)工藝，實(shí)現(xiàn)了鋼水進(jìn)一步脫磷，同時(shí)頂渣脫氧改質(zhì)。出鋼過(guò)程脫磷率達(dá)到15% ～30%，平均值為21.3%。頂渣中FeO脫除率達(dá)到30%～50%，平均值為44.6%，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)與進(jìn)精煉鋼水中P含量對(duì)比見(jiàn)圖4。由圖4可以看出，在出鋼過(guò)程加入復(fù)合改質(zhì)劑，通過(guò)出鋼時(shí)鋼水罐內(nèi)鋼水流的動(dòng)力學(xué)攪拌、渣洗，鋼水中的磷元素得到進(jìn)一步脫除，大大提高了成品磷含量小于0.010%鋼種的生產(chǎn)。

轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)與進(jìn)精煉頂渣中FeO含量的對(duì)比見(jiàn)圖5。由圖5可以看出，轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程經(jīng)過(guò)復(fù)合頂渣改質(zhì)后，到達(dá)RH精煉位時(shí)鋼水頂渣中FeO的含量比轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)渣中FeO的含量明顯降低，減少了高氧化性頂渣向鋼水傳氧的過(guò)程，提高了鋼水的潔凈度。

圖4　轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)與進(jìn)精煉鋼水中P含量的對(duì)比

圖5　轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)與進(jìn)精煉頂渣中FeO含量變化

為了保證鋼包內(nèi)頂渣具備較強(qiáng)的吸附夾雜的能力，有效提高鋼水潔凈度，CaO/Al2O3應(yīng)控制在1.0～1.9［4］。

2　超低碳鋼冶煉工業(yè)應(yīng)用

通過(guò)穩(wěn)定控制轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程，優(yōu)化底吹工藝制度，穩(wěn)定控制鋼水氧含量和碳含量，不斷降低終渣FeO含量和鋼包內(nèi)FeO含量，并嚴(yán)格控制鋼水帶渣量，合理控制冶煉終點(diǎn)溫度，為RH精煉創(chuàng)造有利的初始條件。轉(zhuǎn)爐工藝優(yōu)化前后RH進(jìn)站初始條件變化情況見(jiàn)表3。

表3　轉(zhuǎn)爐工藝優(yōu)化前后RH進(jìn)站初始條件變化情況

從表3可以看出，通過(guò)精確控制IF鋼的選鐵操作和廢鋼、鐵水量的裝入操作，優(yōu)化轉(zhuǎn)爐副槍過(guò)程測(cè)試時(shí)機(jī)，強(qiáng)化復(fù)吹冶煉，部分爐次實(shí)施零位攪拌工藝，RH精煉前的鋼水碳含量降低了0.006 0%，氧含量降低了0.004 5%。出鋼前采用復(fù)合擋渣器擋渣，并通過(guò)復(fù)吹降低了渣中FeO含量，從而提高了出鋼結(jié)束的擋渣效果，RH處理前的罐內(nèi)渣厚有所降低，提高了鋼水的潔凈度。轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)，頂渣改質(zhì)優(yōu)化后罐內(nèi)ω［CaO］/ω［Al2O3］控制在1.0～1.9之間，提高了頂渣吸附夾雜的能力，IF鋼的夾雜缺陷率有了明顯的降低。

3　結(jié)論

通過(guò)采取鐵水罐最大折鐵量控制原則，增加轉(zhuǎn)爐底槍支數(shù)和底部供氣強(qiáng)度，實(shí)施轉(zhuǎn)爐復(fù)吹強(qiáng)化冶煉，部分爐次采取零位攪拌工藝，以及轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程采用復(fù)合頂渣改質(zhì)工藝后，轉(zhuǎn)爐裝入鐵水比提高至89.8%，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳氧積平均值達(dá)到了0.002 3，出鋼過(guò)程脫磷率達(dá)到15%～30%，頂渣中FeO的脫除率達(dá)到30%～50%，為RH精煉創(chuàng)造了有利的初始條件。

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（編輯賀英群）

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（編輯許營(yíng)）

修回日期：2015-11-26

Study on Steelmaking Process for IF Steel by Converter

Wang Xiaoshan，Wei Yuan，Wang Xiaofeng，Zhu Guoqiang，Li Bing
（General Steelmaking Plant of Angang Steel Co.,Ltd.,Anshan 114021,Liaoning，China）

Abstract：Based on the analysis of the samples from the ultra-low carbon IF steel smelted by 260 t converter in Ansteel，the steelmaking process for the ultra-low carbon IF molten steel by converterwas studied.The study results show thatwhen suchmeasures as optimizing the appropriate amount of the hotmetal pouring into hotmetal ladle for increasing the ratio of hotmetal to be charged into converter,increasing the number of bottom lances in converter and argon flow rate for strengthening smelting and using the bottom-blowing stirring process at zero point for some heats, the product of both carbon content and oxygen content at the blowing end point in converter can be reduced so that good primary conditions for RH refining can be achieved.

Key words：IF steel;top-bottom combined blown converter;product of carbon content and oxygen content

中圖分類(lèi)號(hào)：TF704

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-4613（2016）02-0052-04