低磷低硫H08A鋼的研制

供稿|付華 / FU Hua

內(nèi)容導(dǎo)讀

以提升H08A鋼優(yōu)質(zhì)品比例為契機(jī)，開展低磷低硫H08A焊條用鋼研制工作。煉鋼廠采用雙渣煉鋼法，在低溫時(shí)倒渣，提高冶煉堿度，實(shí)現(xiàn)脫磷率平均達(dá)到94%。脫硫不僅關(guān)注鐵水脫硫和鋼水脫硫，還要加強(qiáng)回硫的控制，要求鐵水經(jīng)脫硫處理后，扒渣達(dá)到鏡面效果，加入廢鋼均是精料廢鋼，生產(chǎn)前落實(shí)入爐料含硫情況，規(guī)范轉(zhuǎn)爐操作減少轉(zhuǎn)爐殘留渣。采取這些措施后，在原來H08A的基礎(chǔ)上，磷含量和硫含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù))滿足不大于0.007%的要求，完成低磷低硫H08A的研制。

本鋼北營鋼鐵(集團(tuán))股份有限公司(簡稱北營公司)從2009年開始生產(chǎn)焊條用鋼H08A，通過長期實(shí)踐及工藝優(yōu)化，產(chǎn)品質(zhì)量控制水平已達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。但客戶又提出新的要求，在原來H08A的基礎(chǔ)上，要求P質(zhì)量分?jǐn)?shù)和S質(zhì)量分?jǐn)?shù)由不大于0.025%降低到不大于0.007%，根據(jù)煉鋼的現(xiàn)有設(shè)備水平和工藝，很難生產(chǎn)出低磷低硫H08A鋼[1]，因此需要開展低磷低硫H08A焊條用鋼研制工作。

生產(chǎn)流程

H08A鋼生產(chǎn)工藝路線：高爐鐵水→鐵水預(yù)處理→頂?shù)讖?fù)吹LD轉(zhuǎn)爐→爐后吹氬→LF精煉爐→連鑄+電磁攪拌。

H08A鋼磷硫控制措施

煉制

◆ 轉(zhuǎn)爐脫磷

一般轉(zhuǎn)爐實(shí)際脫磷率為90%左右，只能從高爐鐵水磷含量和優(yōu)化轉(zhuǎn)爐脫磷工藝兩方面進(jìn)行考慮，北營公司現(xiàn)有裝備脫磷任務(wù)只能在轉(zhuǎn)爐工序完成，應(yīng)著重優(yōu)化轉(zhuǎn)爐脫磷工藝。

◆ 脫磷原理分析

轉(zhuǎn)爐內(nèi)的脫磷反應(yīng)主要有熔池反應(yīng)：2[P]+5[O]=P2O5，渣鋼反應(yīng)：P2O5+3(CaO)=3CaO·(P2O5)。

衡量轉(zhuǎn)爐脫磷限度指標(biāo)：

其中，ω1(P)指渣中磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)，ω2(P)指鋼中磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)。LP越大說明鋼中磷轉(zhuǎn)移到渣中的磷越多，高的LP值對煉低磷鋼有利。

復(fù)吹轉(zhuǎn)爐脫磷經(jīng)驗(yàn)式：

從式(2)可以看出，T越低，LP越大；ω(Fe)越高，LP越大；ω(CaO)越高，LP越大。脫磷的有利熱力學(xué)條件是低溫、高氧化性、高堿度爐渣。

因鐵水溫度為1300℃左右，出鋼溫度最低1600℃左右，由圖1可以看出，1350℃時(shí)，LP為924；1600℃時(shí)，LP為91。LP值越大時(shí)容易去磷，所以轉(zhuǎn)爐準(zhǔn)備采用雙渣法冶煉，1350℃(低溫)時(shí)倒渣，將脫磷渣倒去，脫磷效果最好，但實(shí)際生產(chǎn)時(shí)一般控制在1380～1410℃最佳。由圖2可以看出，隨ω(Fe)提高，LP增大；ω(Fe)為12%～18%，LP為600～900。由圖3可以看出：隨堿度ω(CaO)增加，LP增加。所以每爐鋼在兌鐵前加入白灰2 t，隨廢鋼加入約3 t氧化鐵皮，同時(shí)保證全鐵、堿度、低溫3個(gè)條件，轉(zhuǎn)爐吹煉前期采用“雙渣法”進(jìn)行脫磷。

◆ 工藝實(shí)施

優(yōu)化工藝后對鋼水進(jìn)行檢測，結(jié)果如圖4所示。

從圖4(a)可以看出，入爐鐵水磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.102%～0.117%；從圖4(b)可以看出，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)一次倒?fàn)t磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.005%～0.011%，經(jīng)二次點(diǎn)吹處理爐后磷質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.004%～0.007%。轉(zhuǎn)爐一次脫磷率為90%～96%，平均脫磷率為94%。由圖4(b)可以看出：冶煉8爐鋼在LF精煉爐階段有3爐無回磷現(xiàn)象，有5爐回磷為0.001%～0.002%。從實(shí)際數(shù)據(jù)來看，實(shí)際控制工藝已達(dá)到設(shè)計(jì)工藝水平。

◆ 脫硫

低硫鋼生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)為鐵水脫S+轉(zhuǎn)爐控S+鋼水精煉脫S。冶煉時(shí)，根據(jù)北營公司現(xiàn)有裝備，脫硫任務(wù)主要是在鐵水預(yù)處理階段進(jìn)行噴顆粒鎂脫硫，其次是轉(zhuǎn)爐防止回硫和LF精煉脫硫。

鐵水脫硫和鋼水脫硫容易受到關(guān)注，而回硫的控制往往會(huì)被忽視。H08A冶煉過程控硫是本次工藝的難點(diǎn)，影響回硫因素有經(jīng)預(yù)處理后鐵水扒渣是否干凈、廢鋼種類、轉(zhuǎn)爐入爐料含硫總量情況[2]、轉(zhuǎn)爐冶煉過程工藝參數(shù)等，所以要求鐵水經(jīng)脫硫處理后，扒渣達(dá)到鏡面效果(減少鐵水帶渣量)，加入廢鋼均是精料廢鋼，生產(chǎn)前落實(shí)入爐料含硫情況(使用優(yōu)質(zhì)石灰、輕燒白云石)，規(guī)范轉(zhuǎn)爐操作減少轉(zhuǎn)爐殘留渣[4]。

脫硫過程要求氧勢低，無論是熔渣中氧化鐵活度降低或是金屬中氧活度降低，都有利于硫還原后進(jìn)入渣中。冶煉H08A時(shí)為了達(dá)到脫碳目的采用有氧操作，所以轉(zhuǎn)爐吹氧脫碳過程的渣中氧化鐵和金屬中的氧含量都不可能低，因此轉(zhuǎn)爐階段主要防止回硫，各工序?qū)嶋H脫硫情況如圖5所示。

由圖5(a)可以看出，高爐鐵水中硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.030%～0.052%；由圖5(b)可以看出，脫硫后鐵水中硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0035%～0.005%，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)一次倒?fàn)t時(shí)硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.004%～0.009%，倒?fàn)t后硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.005%～0.008%，在轉(zhuǎn)爐階段有2爐無回硫現(xiàn)象，有6爐回硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.001%～0.003%。LF精煉后硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.003%～0.007%，此階段脫硫效果不明顯，只能脫掉硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.001%～0.003%，有的甚至一點(diǎn)硫也沒脫掉。

結(jié)束語

北營公司按試驗(yàn)方案進(jìn)行低磷低硫H08A鑄坯生產(chǎn)，初步達(dá)到設(shè)計(jì)工藝要求，生產(chǎn)中對影響回硫的因素進(jìn)行梳理，進(jìn)一步完善固化生產(chǎn)工藝，穩(wěn)步提升產(chǎn)品質(zhì)量，每月生產(chǎn)低磷低硫H08A產(chǎn)品約5000 t，達(dá)到用戶要求。