高鵬程,黃德勝

(攀鋼釩提釩煉鋼廠,四川攀枝花617000)

提高鋼水成分精度技術(shù)優(yōu)化

高鵬程,黃德勝

(攀鋼釩提釩煉鋼廠,四川攀枝花617000)

分析了攀鋼鋼水成分精度的控制現(xiàn)狀和水平,對(duì)影響成分精度控制的原因進(jìn)行了調(diào)查,找出了影響鋼水成分精度控制的因素是轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制不穩(wěn)定、鋼包渣氧化性偏高、精煉工序合金化任務(wù)重及檢測(cè)誤差大。根據(jù)調(diào)查結(jié)果制定了相應(yīng)的改進(jìn)措施,通過這些措施,轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)C含量提高,LF出站時(shí)鋼包渣(FeO+MnO)含量由之前的5.6%降低至2%以下,合金化任務(wù)進(jìn)行了合理分?jǐn)?快分系統(tǒng)故障大幅降低,最終提高了鋼水成分精度控制水平,合格率達(dá)到90%以上。

成分精度;合金化;氧化性

1 引言

鋼水的成分決定了鋼材的組織與性能,鋼水成分控制的水平也是衡量鋼廠過程工藝控制能力的一個(gè)方面。對(duì)鋼中的C、Si、Mn等元素進(jìn)行精確控制,可以減少同批次產(chǎn)品性能上的波動(dòng),降低鋼材使用的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí),在對(duì)鋼中合金元素進(jìn)行準(zhǔn)確控制的基礎(chǔ)上,可制定更為合理的鋼種成分,降低合金消耗[1]。國內(nèi)的鞍鋼、武鋼等鋼廠成分精度控制水平較高,鋼中△[C]±0.01%、△[Si]± 0.02%、△[Mn]±0.03%的合格率均在90%以上。攀鋼受相關(guān)工藝技術(shù)、過程檢驗(yàn)和計(jì)量等方面因素影響,成分精度水平一直較低。對(duì)相關(guān)工藝進(jìn)行優(yōu)化,改進(jìn)檢驗(yàn)及計(jì)量的控制,提高成分精度水平,成為攀鋼提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低消耗亟待解決的問題。

2 攀鋼成分精度控制現(xiàn)狀

分別統(tǒng)計(jì)攀鋼生產(chǎn)低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼、中高碳鋼及超低碳鋼成分精度控制情況見表1,從表1看,攀鋼不論是低碳鋼還是中高碳鋼,成分精度控制均不理想。中高碳鋼△[C]± 0.02%、△[Si]±0.03%、△[Mn]±0.05%的合格率僅為83.49%,與國內(nèi)先進(jìn)廠家有較大差距。超低碳鋼[C]含量在0.003%以下的合格率僅為82.12%,而國內(nèi)其他廠家大部分控制在0.002%以下,低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼[C]、[Mn]和[Als]的控制也波動(dòng)較大。

表1 攀鋼鋼水成分精度控制情況

3 影響成分精度控制的原因分析

3.1 轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制的影響

成分穩(wěn)定控制的基礎(chǔ)是轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制,如果終點(diǎn)控制波動(dòng)較大,造成合金收得率也波動(dòng)較大,從而影響合金的準(zhǔn)確配加。同時(shí),如果終點(diǎn)控制不好,鋼水存在過氧化,爐渣中(FeO)含量高,爐渣熔點(diǎn)低、流動(dòng)性好,出鋼過程中容易大量下渣。下渣量過大,不僅影響合金收得率,還會(huì)在后步精煉工序造成鋼水回磷、回錳嚴(yán)重,對(duì)精煉工序進(jìn)行成分微調(diào)帶來較大影響。

目前攀鋼120t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐采用增碳法冶煉,在冶煉中高碳鋼時(shí),終點(diǎn)平均C含量為0.057%,平均氧活度為479.18×10-6,平均終點(diǎn)溫度為1 692℃,終點(diǎn)鋼水[C]·[O]積波動(dòng)在0.002 04～0.003 29之間,平均為0.002 74。圖1(a)為攀鋼新轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳含量分布情況,圖1(b)為攀鋼新轉(zhuǎn)爐[C]·[O]積[2]。從1(a)中可看出,攀鋼終點(diǎn)碳含量大部分分布在0.05%～0.15%之間。可見,攀鋼新轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制存在碳含量低、氧活度高、溫度高的特點(diǎn),影響了轉(zhuǎn)爐出鋼過程成分的穩(wěn)定控制。

3.2 鋼包渣氧化性的影響

精煉過程鋼包渣的氧化性如果控制不好,氧化性偏高,鋼水中的[Als]與渣中的FeO反應(yīng),造成[Als]的燒損,從而增大了準(zhǔn)確控制鋼水中[Als]的難度[3]。攀鋼冶煉低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼,LF出站時(shí)鋼包渣中(FeO+ Mn O)的含量在3.2%～7.8%之間,平均為5.6%。鋼水在精煉和連鑄過程中,[Als]的燒損在0.01%～0.03%之間,波動(dòng)較大且燒損量大,與國內(nèi)其它廠家燒損控制在0.015%以下有一定差距。

3.3 合金加入工序的影響

在冶煉流程中,轉(zhuǎn)爐、LF爐和RH工序均可對(duì)鋼水成分進(jìn)行調(diào)整,通常轉(zhuǎn)爐工序?qū)Τ煞诌M(jìn)行粗調(diào),LF和RH工序進(jìn)行微調(diào)。長(zhǎng)期以來,攀鋼在生產(chǎn)需經(jīng)RH處理的鋼種時(shí), LF不調(diào)整合金成分,而是采用轉(zhuǎn)爐粗調(diào),RH微調(diào)的方式對(duì)成分進(jìn)行控制,由于轉(zhuǎn)爐對(duì)鋼水中的[Si]、[Mn]等成分配加按照“就低不就高”的原則,導(dǎo)致鋼水在進(jìn)RH時(shí)成分偏低較多,RH需大量配加硅鐵、錳鐵等合金,從而造成合金化時(shí)的誤差增大,影響了最終成分精度的控制。

圖1 攀鋼新轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳含量分布情況(a)和[C][O]積(b)

3.4 檢測(cè)誤差的影響

攀鋼現(xiàn)場(chǎng)有4套快速光譜分析系統(tǒng)用于對(duì)鋼水成分進(jìn)行分析檢測(cè),指導(dǎo)合金的配加。由于檢測(cè)量大、設(shè)備維護(hù)不足,造成設(shè)備故障率偏高。同時(shí)由于缺乏對(duì)檢測(cè)精度的標(biāo)定、調(diào)整,造成系統(tǒng)檢測(cè)偏差較大。圖2為快速光譜分析系統(tǒng)檢測(cè)偏差情況,從圖2看,C、Si、Mn檢測(cè)偏差均較大,其中Mn的最大偏差超過了0.05%,統(tǒng)計(jì)快速光譜分析的C、Si、Mn成分,與標(biāo)準(zhǔn)值相比,偏差分別在± 0.01%、±0.02%和±0.03%之內(nèi)的合格率僅為77.41%,嚴(yán)重影響了成分的準(zhǔn)確控制。

圖2 快分系統(tǒng)檢測(cè)偏差情況

4 提高成分精度的措施

4.1 穩(wěn)定轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制

為穩(wěn)定轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制,降低終點(diǎn)鋼水氧活度,同時(shí)確保終點(diǎn)鋼水C含量提高以后,P含量的穩(wěn)定受控,在轉(zhuǎn)爐冶煉過程采取以下措施:(1)提高轉(zhuǎn)爐一次拉碳率,減少補(bǔ)吹; (2)降低終點(diǎn)槍位,將槍位從以前的1.4m～ 1.6m降低到1.2m～1.4m;(3)降低出鋼溫度,提高終點(diǎn)碳含量,將出鋼溫度在原有基礎(chǔ)上下調(diào)10℃;(4)采用留渣工藝,濺完渣后不倒渣,將上爐爐渣留在爐內(nèi),在下爐冶煉時(shí)利用上爐高溫高氧化性爐渣來加速成渣,快速脫磷。

4.2 控制鋼包渣氧化性

為有效降低低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼鋼包渣氧化性,穩(wěn)定[Als]的燒損,提高[Als]成分控制的準(zhǔn)確性,開發(fā)了鋼水精煉調(diào)渣劑,用于出鋼后對(duì)鋼包渣進(jìn)行改性,調(diào)渣劑理化指標(biāo)見表2。通過調(diào)渣劑中的鋁粉快速將渣中的FeO、Mn O還原,從而降低鋼包渣氧化性。同時(shí)通過調(diào)整渣中的Al2O3含量,抑制反應(yīng)(1)的進(jìn)行,確保鋼水在LF爐不會(huì)出現(xiàn)Si含量超標(biāo),并減少鋼渣間反應(yīng)造成的[Als]的燒損。

表2 調(diào)渣劑化學(xué)成分要求(%)

4.3 合理分?jǐn)偤辖鸹蝿?wù)

為了有效保證全流程過程成分精度控制能力,通過轉(zhuǎn)爐、LF爐、RH工序,實(shí)現(xiàn)各工序功能分擔(dān),制定各工序送鋼成分要求,嚴(yán)格規(guī)定轉(zhuǎn)爐以送鋼成分作為脫氧合金化依據(jù)。LF爐對(duì)于不進(jìn)行RH處理的鋼種則進(jìn)行碳、硅、錳等成分調(diào)整,對(duì)于需進(jìn)行RH處理的鋼種則進(jìn)行硅錳等合金調(diào)整,RH進(jìn)行碳的調(diào)整,同時(shí)進(jìn)一步對(duì)合金成分進(jìn)行微調(diào),確保成分精度控制合格率逐步提高,如鋼種U75V各工序的成分控制目標(biāo)見表3。

表3 U75V各工序成分控制目標(biāo)(%)

4.4 強(qiáng)化快速光譜分析系統(tǒng)管理

針對(duì)快速光譜分析系統(tǒng)檢測(cè)穩(wěn)定性差、偏差大的問題,采取的措施包括:(1)根據(jù)各鋼種成分差異,對(duì)檢測(cè)曲線進(jìn)行分類,并建立鋼種曲線臺(tái)帳,進(jìn)行檢測(cè)時(shí)有針對(duì)性的選擇相應(yīng)曲線;(2)進(jìn)一步規(guī)范對(duì)比樣標(biāo)定辦法、成分異常時(shí)的處理。對(duì)快分標(biāo)定進(jìn)行了清理和規(guī)范,規(guī)定每班送對(duì)比樣分析,每24h對(duì)快分標(biāo)定一次,規(guī)范后快分穩(wěn)定性有較大改善; (3)每周對(duì)快速光譜分析系統(tǒng)的檢測(cè)精度趨勢(shì)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)評(píng)價(jià),對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行分析處理; (4)規(guī)范取樣、送樣環(huán)節(jié),確保取樣具備代表性。

5 實(shí)施后的效果

5.1 轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制

通過降低終點(diǎn)槍位,降低出鋼溫度等措施,轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)C含量得到穩(wěn)定控制,實(shí)施前后終點(diǎn)C含量的對(duì)比情況見圖3,終點(diǎn)C含量由之前大部分分布在0.05%～0.08%之間提高到了0.08%～0.10%之間,且終點(diǎn)C＜0.05%的比例大幅減少,碳含量控制更為穩(wěn)定,從而為轉(zhuǎn)爐出鋼合金化創(chuàng)造了穩(wěn)定的條件。

5.2 降低鋼包渣氧化性

表4為降低低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼鋼包渣氧化性的效果,冶煉低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼,通過在出鋼后加調(diào)渣劑對(duì)鋼包渣進(jìn)行改性處理,渣中(FeO+ MnO)含量大幅降低,在隨后的LF處理過程中,渣中(FeO+MnO)含量進(jìn)一步降低到2%以下,為Als含量的穩(wěn)定控制創(chuàng)造了條件。

圖3 終點(diǎn)C含量分布情況

表4 低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼過程鋼包渣(FeO+MnO)含量(%)

5.3 合金化任務(wù)分?jǐn)?/p>

通過對(duì)合金化任務(wù)進(jìn)行合理分?jǐn)?RH加入的合金量降低,提高了其成分控制的穩(wěn)定性,改進(jìn)前后U75V重軌鋼RH的合金加入量及RH進(jìn)站Si含量在0.58%～0.68%之間的合格率情況見表5,從表5看,RH加入的硅鐵量平均減少0.39kg/t鋼,錳鐵加入量平均減少0.47kg/t鋼,RH進(jìn)站Si含量的合格率提高了29.79%。

表5 RH合金化控制情況

5.4 快速光譜分析系統(tǒng)故障減少

從圖4中改進(jìn)前后的快速光譜分析系統(tǒng)故障次數(shù)看,通過制定鋼種分析曲線,加強(qiáng)快分的標(biāo)定,規(guī)范取送樣等措施,鋼廠使用的4套快速光譜分析系統(tǒng)月故障次數(shù)均明顯降低?？焖俟庾V分析的C、Si、Mn與標(biāo)準(zhǔn)值的偏差的合格率由之前的 77.41%提高到了96.12%。分析系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,為精確控制成分創(chuàng)造了良好條件。

Technical Optimization on Promote the Accuracy of the Composition Control in Steel

GAO Peng-cheng,HUANG De-sheng
(Vanadium Recovery&Steelmaking Plant of PZH Steel,Panzhihua 617000,Sichuan,China)

The accuracy level of the composition control in Pangang is analyzed.By the investigation of the factors that influence the composition control,factors such as fluctuate of the endpoint control,high oxidizability of the ladel slag,heaven task of alloying on the process of secondary refine and the big deviation of the sample measurement are exacted.Accords to the investigation, technical optimization methods are practiced.With these practice,carbon content of the endpoint increased,the oxidizability of the ladel slag decreased from 5.6%to lower than 2%,the alloying task assigned reasonable and the fault of the measurement equipments decreased.Finally,the accuracy level of the composition control promoted to higher than 90%.

accuracy of the composition;alloying;oxidizability

TF762

:A

1001-5108(2015)03-0014-04

高鵬程,助理工程師,主要從事技術(shù)管理方面的工作。