供稿|尹洪濤

本鋼薄板生產SPHC硅含量控制技術

供稿|尹洪濤

內容導讀

本鋼薄板生產低C低Si鋼SPHC時，經常出現Si含量超標現象。通過對LF前渣厚、S含量、O含量和LF周期等相關因素的分析，找出影響回Si的主要因素為LF前渣厚、O含量和LF周期，其次為LF前S含量、精煉Als的控制等。另外精煉原材料對處理過程回Si同樣有影響，本文根據過程數據分析找出造成影響的原因并制定出相應的控制措施，保證了SPHC鋼種的煉成率。

薄板坯具有低成本、高效、薄規(guī)格的特點，因此在生產上與常規(guī)板坯相比具有眾多的優(yōu)勢。 但用薄板坯生產SPHC(熱軋鋼板)等低Si鋼種時存在造渣回Si現象，影響生產。本文將對造成回Si的影響因素進行分析，以便減少過程回Si量。

生產SPHC工藝流程以及SPHC化學成分

本鋼煉鋼廠生產SPHC 的工藝流程為：鐵水預處理→180 t頂底復吹轉爐冶煉→LF精煉→薄板坯連鑄→加熱爐→連軋。

表1 SPHC的化學成分(質量分數)%

SPHC的成分

從表中可以看出SPHC鋼種對Si含量的要求比較嚴格，由于薄板坯為連鑄后直接進行軋制，因此如果硅超出放行要求則無法澆鑄而導致斷澆，對生產影響較大。

Si元素含量高對鋼材的影響

Si元素對鋼板的涂鍍性能有著重要的影響，一般認為鋼中Si含量大于0.04%時，高溫涂鍍板面上形成氧化膜，很難被還原，涂鍍后表面生成很厚的灰白色鍍層，其粘附性能差，Si含量高了還會影響鋼的可塑性和韌性。所以控制好鋼水中Si元素，就能夠提高低碳低硅鋼的質量。

Si含量高的原因分析

SPHC鋼Si元素含量偏高，主要有兩方面原因，一是工藝的影響，二是原材料的影響。

工藝對其的影響

◆ 渣厚的影響

本鋼煉鋼廠生產SPHC，規(guī)定要求渣厚為≤90 mm，但實際生產SPHC時的平均渣厚控制在100 mm，有時渣厚達到120 mm左右。轉爐終點渣的SiO2含量大約在0.12%～0.15%，是SPHC鋼水回硅的主要來源之一，渣厚與LF精煉后Si含量關系如圖1。

圖1 渣厚對中包硅的關系

從圖1可以看出，隨著LF前渣厚的增加，SPHC中包Si含量逐漸增加，因此控制轉爐下渣量是控制回硅的有效手段。

◆ 氬前S對Si元素的影響

LF爐造渣脫S化學反應方程式如下：

由于低碳低硅鋼SPHC是鋁鎮(zhèn)靜鋼，若是氬前S含量高，在LF處理周期固定的情況下，精煉需更快造成白渣以降低鋼中S含量，過多過快的加入鋁粒導致渣中SiO2快速被還原，因此LF前S對低硅鋼回硅有一定影響，精煉前S含量與中包Si含量關系見圖2。

由圖2可以看出隨著氬前S含量的增加中包Si含量有上升趨勢，尤其是當氬前S含量大于0.015%時，中包Si含量明顯增加。因此降低LF前S含量對控制精煉回Si有利。

圖2 精煉前S含量與中包Si含量關系

◆ 精煉前O含量的影響

精煉前O含量高的爐次，一般其頂渣的氧化性較強。在處理過程中為達到還原渣效果需加入更多的鋁球進行渣的脫氧，渣中的SiO2也將被Al還原成Si，進入鋼水中，導致LF爐處理過程回Si。氬前O與Si含量關系見圖3。

圖3 氬前O含量與Si含量關系

由圖3可以看出，大部分低Si鋼中的O 含量在LF前均集中在20 ppm以下，這些爐次可以很好的將中包Si控制在0.04%以內。LF前，當O含量高于20 ppm后，中包Si明顯增加，因此控制鋼水及頂渣氧化性是控制精煉處理回Si的有效手段。

◆ 精煉Als含量控制

精煉處理過程，鋁屑及鋁線加入量大，爐次過程Als偏高，促進了鋼渣中SiO2與鋁發(fā)生還原反應，從而增加了鋼水中Si含量。

從圖4中可以看出，精煉過程Als含量與終點鋼水Si含量有一定正比關系。實際生產前期精煉過程Als控制在0.025%～0.035%，最高有0.04%～0.05%，Si含量超標爐次較多，經過調整后在滿足造白渣任務的前提下，精煉LF爐注意控制Als在0.015%～0.025%，對控制回Si起到較明顯的效果。因此精煉過程Als含量控制是影響鋼水Si含量的重要因素。

圖4 精煉過程鋁含量與中包Si關系

◆ 處理周期的影響

隨著精煉處理周期不同，中包Si含量有一定變化，兩者之間關系見圖5

圖5 LF周期與中包Si關系

從圖5可以看出，隨著LF處理周期的增加，中包Si呈上升趨勢，尤其是當精煉處理周期超過65 min以后，中包Si含量均達到0.05%以上，因此控制LF爐處理周期是影響精煉過程回Si的主要因素。

原材料對增硅的影響

SPHC造渣材料為石灰、鋁粉、石灰石及螢石，這些原材料的好壞直接影響低硅鋼中的回Si量。

(1) LF爐渣粘的時候，通常使用螢石提高LF頂渣流動性。本鋼采用的螢石中SiO2含量約為15% ，螢石的加入會增加渣中SiO2的含量，從而使得回Si量增加。

(2) 石灰是造渣的主要材料，對它的要求是SiO2含量小于等于2%且保證有較好的活性度，這樣既能保證造渣效果又能有效控制回Si量，所以石灰質量的好壞直接影響SPHC鋼中Si的控制。

結論

(1) LF前渣厚是影響精煉回Si的主要因素，因此要求轉爐嚴格控制下渣量，使渣厚控制在100 mm以下，盡可能控制在90 mm以內。

(2) 精煉前S對LF控Si有一定的影響，因此應盡可能降低精煉前S含量。

(3) 精煉前O含量高以及頂渣氧化性強會導致LF爐處理過程回Si嚴重。

(4) 精煉過程Als含量控制過高對LF控制回Si有不利影響。

(5) LF處理周期不宜超過65 min，否則會使鋼中Si明顯增加。

(6) 提高原材料的質量可以有效降低LF回Si量。

Control Technology of Silicon Content at SPHC Produced in BX Steel

/ YIN Hong-tao

10.3969/j.issn.1000–6826.2015.02.20

尹洪濤(1967— )，男，1989年畢業(yè)于本溪冶專鋼鐵冶金專業(yè)，煉鋼工程師，本鋼板材公司制造部從事生產運行管理工作。

本鋼板材股份有限公司制造部，遼寧 本溪 117000