董德明

（濟南鋼鐵股份有限公司中厚板廠，濟南 250101）

1 引言

面對異常嚴峻的市場形勢，降本增效已貫穿到濟鋼日常管理工作的全過程，為此將比較多的經(jīng)過LF 精煉的鋼水改為由CAS 直上鑄機。但CAS 直上工藝帶來了鋼水低溫回余爐次增加，鋼水粘、液面波動大、塞棒行程上漲、水口結(jié)瘤、鋼水絮流等因素造成的非穩(wěn)態(tài)澆注爐次增加，質(zhì)量出現(xiàn)了一定程度的波動，明顯表現(xiàn)為中心偏析嚴重，表面縱裂、表面夾渣、鋼中夾雜以及內(nèi)部裂紋增多，對降低成本工作又產(chǎn)生了一定的影響。出現(xiàn)這些問題并不是某一個工序的原因，因此，需要針對這種工藝路線進行深入研究與分析，對煉鋼工藝全系統(tǒng)進行優(yōu)化改進。

濟鋼工技人員圍繞轉(zhuǎn)爐-連鑄這條生產(chǎn)主線，通過對多爐非穩(wěn)態(tài)澆注的爐次跟蹤，分析和總結(jié)出引起非穩(wěn)態(tài)澆注的原因。從操作和技術(shù)層面入手，采取切實可行的措施，對渣洗工藝、吹氬工藝、冶煉過程和終點控制、脫氧和合金化工藝以及鋼包制度進行了優(yōu)化和改進，盡量提高鋼水純凈度、鋼水抗裂紋敏感性、鋼水可澆性以及成分穩(wěn)定性，努力降低因CAS 直上引起的非穩(wěn)態(tài)澆注。

2 引起非穩(wěn)態(tài)澆注的原因分析

非穩(wěn)態(tài)澆注是指中間包第一爐開澆、快換水口、換鋼包前后、鋼水粘、澆注結(jié)束等鋼水液面波動較大、拉速不穩(wěn)定的澆注狀態(tài)。在非穩(wěn)態(tài)澆注時，往往容易引起鋼水二次氧化、卷渣等現(xiàn)象，鋼水的潔凈度和結(jié)晶器內(nèi)鋼水的流場都受到了嚴重的影響，容易引起鑄機產(chǎn)生鑄坯的裂紋增[1]。

2.1 水口結(jié)瘤

鋼水粘、液面波動大、塞棒行程上漲、鋼水絮流等因素造成的非穩(wěn)態(tài)澆注爐次都與水口結(jié)瘤有關(guān)。取一些水口的結(jié)瘤物樣品化驗，化驗結(jié)果見表1。

一般來說，發(fā)生水口結(jié)瘤大致有3 個原因：

表1 結(jié)瘤物的成分

（1）鋼水的溫度低，過熱度偏小，鋼水的粘度變大，可澆性變差，容易引起水口的堵塞。澆注溫度過低導(dǎo)致鋼液的凍結(jié)。

（2）鋼水中的夾雜物上浮不充分，在澆注的過程中，慢慢聚積長大，與鋼水的析出物一起堵塞水口。

（3）用鋁脫氧完全的鎮(zhèn)定鋼，鋼水中的析出物的堵塞。

濟鋼120 t 轉(zhuǎn)爐區(qū)域的水口結(jié)瘤主要是原因（3），即鋼水中析出物的結(jié)瘤。

在大多數(shù)情況下，水口結(jié)瘤主要是高熔點的氧化物，以Al2O3為主，并混有MgO·Al2O3尖晶石、Cao、Al2O3系礦物以及少量的硅酸鹽。化學(xué)組成大致是：Al2O3～70%，MgO～10%，CaO～12.5%，SiO2～3%[2]。

2.2 低溫事故造成的回余

因溫度低造成的回余比例占鋼水回余量的10%左右，造成低溫鋼的主要原因如下：

（1）因判斷失誤，引起的終點溫度偏低或者由于出鋼時間過長，引起的鋼水溫度低。

（2）由于鋼包周轉(zhuǎn)慢或者鋼包烘烤效果不好，造成出鋼和澆注過程中鋼包溫降大，造成低溫事故。

（3）由于上一包鋼水澆注過程拉速降低，造成等待澆注的時間太長，造成低溫回余。

（4）鋼包小修或中修后上線，烘烤效果不理想。

3 鋼包造渣工藝的優(yōu)化

3.1 優(yōu)化渣洗工藝

“渣洗”是指利用轉(zhuǎn)爐出鋼過程中鋼水強大的沖擊攪拌力形成高堿度、粘度低的爐渣，利用底吹氬氣的攪拌作用對鋼水有較好的脫硫能力，爐渣與鋼水的密度相差較大，爐渣與鋼水充分混熔的同時，不斷從鋼水內(nèi)部上浮，在上浮的過程中，完成了對鋼水的脫氧、脫硫，夾雜物相互碰撞長大，促進鋼中夾雜物改性和上浮，達到凈化鋼水的目的[3]。

要保證“渣洗”脫硫方法達到良好的脫硫效果，必須注意操作中的3 個問題：選擇硫容量較大的改質(zhì)劑；強化鋼水與改質(zhì)劑的混沖效果；適度的鋼包底吹氬攪拌強度，促進脫硫產(chǎn)物上浮。

濟鋼120 t 區(qū)域根據(jù)理論計算和生產(chǎn)實踐，將改質(zhì)劑加入量定為600～800 kg/爐。為了促進頂渣的熔化，需配加適量助熔劑，根據(jù)理論計算和生產(chǎn)經(jīng)驗，兼顧有利于促進頂渣熔化和減少鋼包包襯侵蝕，確定改質(zhì)劑和助熔劑的配比為3∶1。優(yōu)化渣洗工藝后，鋼中硫含量降低了50%，T[O]降低了49%。

3.2 完善鋼包底吹工藝

鋼包底吹氬作為一種提高鋼質(zhì)量的有效措施已經(jīng)在煉鋼工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。合理的攪拌強度對鋼液去除夾雜物，以及成分和溫度的均勻都有著良好的效果。但是如果吹氬量過大，必然會造成鋼液表面的覆蓋渣卷入鋼液內(nèi)部，造成對鋼液的污染。濟鋼工程技術(shù)人員深入地研究卷渣機理，制訂了鋼包吹氬工藝及操作標準，優(yōu)化了工藝路線，合理控制了鋼水供連鑄節(jié)奏，從而達到合理地控制吹氬量，提高了鋼水質(zhì)量。

為了達到高效脫硫，并保證鋼水質(zhì)量的目的，在出鋼過程進行鋼流的強烈攪拌及大流量的吹氬攪拌，吹氬前期也可以大氬氣量攪拌，加快將硫脫到預(yù)期目標。吹氬后期，要將吹氬流量調(diào)低，以促進脫氧夾雜物、因脫硫卷入的渣子等的聚合、上浮，提高鋼水純凈度。通過對鋼包底吹氬機理的研究，優(yōu)化了鋼包吹氬工藝，改造了鋼包底吹設(shè)備，使鋼包底吹流量調(diào)節(jié)靈敏性和可靠性得到了提高，優(yōu)化了工藝路線。

（1）底吹氬氣的流量

為了確定既能凈化鋼液，又能防止頂渣卷入的條件，濟鋼120 t 區(qū)域結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)實際，確定了避免在實際操作中出現(xiàn)卷渣現(xiàn)象的Ar 氣流量為≤200 NL/ min，而Ar 氣流量為100～200 NL/ min 的混勻時間短，凈化效果最佳，還不至于出現(xiàn)頂渣卷混，是合理的供氣量數(shù)值。

（2）吹氬時間

鋼包吹氬的同時，常伴隨著噴粉或喂絲操作。因此，整個吹氬過程包括混勻攪拌和鋼液的凈化時間。我們推薦吹氬時間（不含出鋼吹氬）為10～15 min，氬氣流量為：出鋼和喂線時150 NL/ min，軟吹時90 NL/ min。吹氬攪拌要先強后弱，保證有5 min的軟吹時間，以促進夾雜物的上浮。吹氬工藝完善后，氬后鋼中氧活度平均降低了50%。

4 轉(zhuǎn)爐冶煉過程的優(yōu)化

通過調(diào)整供氧強度、氧槍槍位、造渣料的數(shù)量和配比，盡快形成具有一定堿度、適當氧化性和流動性良好的爐渣，做到前期渣早化、中期渣化透、終渣作粘，以提高爐渣吸附夾雜的能力。溫度對爐渣的熔化、返干、熔池的碳-氧反應(yīng)、脫硫、脫磷等都有著重要的影響。因此，控制熔池均勻升溫、碳-溫協(xié)調(diào)對提高鋼水質(zhì)量有著重要意義。優(yōu)化終點控制，TSC 測量完畢后，嚴禁加冷料降溫。確保碳、溫雙命中，終點嚴禁點吹。

脫氧和合金化操作影響夾雜物類型，進而影響夾雜物的去除。制定了詳細的脫氧方案，根據(jù)終點鋼水氧含量確定脫氧劑的加入量。加強對合金工的培訓(xùn)工作，提高合金工的操作能力，確保CAS 成分一次配合，嚴禁在CAS 站進行合金微調(diào)。

優(yōu)化生產(chǎn)節(jié)奏，保證CAS 直上鋼水有充足的吹氬時間。加強調(diào)度，嚴禁補爐第一爐冶煉CAS 直上鋼種。加強對鋼包的管理，新包和小修包前三爐不得冶煉CAS 直上鋼種。

5 結(jié)論

經(jīng)現(xiàn)場研究分析，以Al2O3為主的析出物是引起水口結(jié)瘤的主要原因，水口的結(jié)瘤絮流往往引起拉速和液面波動等非穩(wěn)態(tài)澆注。

通過向鋼包內(nèi)加入改質(zhì)劑，600～800 kg/爐，改質(zhì)劑和助熔劑的配比為3∶1，既能凈化鋼液，又能防止頂渣卷入鋼水；控制合適的底吹流量：出鋼和喂線時150 NL/ min，軟吹時90 NL/ min，吹氬攪拌要先強后弱，保證有5 min 的軟吹時間；控制吹氬時間在10～15 min，保證鋼水的均勻和夾雜物的上浮。通過上述措施能凈化鋼水，提高鋼水的脫氧脫硫的效果，減少鋼水在澆注過程中的析出物，減少鑄機的非穩(wěn)態(tài)澆注，減少鑄壞的裂紋，提高產(chǎn)品的合格率。

[1]蔡起良.非穩(wěn)態(tài)澆注時鑄機裂紋的控制措施[J].連鑄，2009（4）：31.

[2]彭平，許春雷，顧漢新.300 噸鋼包水口結(jié)瘤分析[J].鋼鐵，1990，25（11）：16.

[3]高澤平，賀道中.爐外精煉[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005：11-19.