馬慧竹， 田俊強(qiáng)， 席曉利

（河北鋼鐵集團(tuán)唐鋼股份有限公司熱軋部， 河北 唐山 063016）

生產(chǎn)實(shí)踐·應(yīng)用技術(shù)

轉(zhuǎn)爐冶煉和LF精煉創(chuàng)新工藝研究

馬慧竹， 田俊強(qiáng)， 席曉利

（河北鋼鐵集團(tuán)唐鋼股份有限公司熱軋部， 河北 唐山 063016）

熱軋線生產(chǎn)的小批量品種比較多，包括汽車結(jié)構(gòu)用鋼、汽車大梁鋼、酸洗板等。鋼鐵行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，質(zhì)量是企業(yè)的第一生命線，持續(xù)不斷地提高產(chǎn)品質(zhì)量是企業(yè)生存與發(fā)展的必由之路。熱軋部以控制質(zhì)量成本為目的，規(guī)范煉鋼標(biāo)準(zhǔn)化操作，科學(xué)優(yōu)化終點(diǎn)成分控制工藝，降低不合格產(chǎn)品。通過(guò)工藝創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化生產(chǎn)，提升產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量，樹立唐鋼熱軋品牌形象。

轉(zhuǎn)爐冶煉 LF精煉 鋼水質(zhì)量

1 轉(zhuǎn)爐冶煉工序創(chuàng)新工藝研究

熱軋部轉(zhuǎn)爐冶煉中高碳鋼，普遍采用增碳法來(lái)滿足出鋼溫度及終點(diǎn)P含量的要求，故終點(diǎn)碳控制在0.10%以下，但是，這造成鋼水終點(diǎn)氧位高、增碳劑用量大、成品碳含量不易控制等問(wèn)題，因此，推行了薄板坯高碳鋼轉(zhuǎn)爐高拉碳冶煉工藝[1]。

1.1 薄板坯高碳鋼轉(zhuǎn)爐高拉碳工藝簡(jiǎn)介

1.1.1 明確高拉碳工藝

高拉碳工藝主要難點(diǎn)為鋼水及爐渣氧化性相對(duì)較低，對(duì)脫磷不利；由于高拉碳同時(shí)又要滿足出鋼溫度的要求，溫度控制與P含量的控制之間存在矛盾。

1.1.2 影響脫磷因素分析

1）爐渣堿度。提高爐渣堿度可增加CaO的有效濃度，有利于提高脫磷效率，但是加入石灰過(guò)多，爐渣量大，不易熔化，反而影響脫磷。

2）FeO含量。增加FeO含量可以加速石灰的渣化和改善熔渣的流動(dòng)性，利于脫磷。

3）溫度。脫磷反應(yīng)為強(qiáng)放熱反應(yīng)，低溫有利于脫磷，但是當(dāng)溫度過(guò)低是不利于脫磷渣的形成。

1.1.3 明確高拉碳工藝下轉(zhuǎn)爐脫磷特點(diǎn)

1）在整個(gè)冶煉過(guò)程中，脫磷反應(yīng)在持續(xù)進(jìn)行[2]。2）吹煉前期利用低溫、高FeO的條件達(dá)到脫磷。3）中期利用高堿度、一定量的FeO和良好的動(dòng)力學(xué)條件脫磷，此時(shí)只要控制好渣況與溫度，避免爐渣反干和升溫過(guò)快，脫碳的同時(shí)使得脫磷具備良好的動(dòng)力學(xué)條件，脫磷能夠繼續(xù)進(jìn)行。

4）后期則利用高FeO、高堿度的條件進(jìn)一步脫磷。

1.1.4 制定高拉碳工藝措施

1）鐵水Si含量高時(shí)，吹煉前期SiO2高，堿度低，同時(shí)Si的氧化造成渣中FeO低，不利于脫磷，故要求冶煉薄板坯高碳鋼時(shí)優(yōu)先使用低硅鐵水。

2）吹煉前期操作原則是早化渣，并隨第一批料加入鐵皮球或鐵礦石來(lái)提高爐渣中FeO含量。

3）吹煉中期操作原則是控制好爐渣中FeO，并根據(jù)爐內(nèi)溫度情況，多批量、小批次加入降溫料，保證爐溫緩慢平穩(wěn)上升。

4）吹煉后期的操作原則是在脫磷的基礎(chǔ)上，做到終點(diǎn)碳、終點(diǎn)溫度雙命中[3]。

2 LF精煉工序創(chuàng)新工藝研究

2.1 通用產(chǎn)品硅鋁復(fù)合脫氧工藝創(chuàng)新管理

2.1.1 工藝原理

LF精煉SS400時(shí)為達(dá)到脫硫目的，需要用脫氧劑最大限度地降低鋼液中的溶解氧，同時(shí)進(jìn)一步減少渣中不穩(wěn)定氧化物的含量，按照脫氧方式的不同分為：沉淀脫氧、擴(kuò)散脫氧、真空脫氧及復(fù)合脫氧，所謂沉淀脫氧是指將脫氧劑加入鋼水中，使溶于鋼水中的氧結(jié)合成穩(wěn)定的氧化物，及脫氧產(chǎn)物，并于鋼水分離排入熔渣中，從而達(dá)到降低鋼中氧的目的。所謂擴(kuò)散脫氧是指用造渣材料造還原渣，脫除渣中氧，進(jìn)而降低鋼中氧，達(dá)到脫氧目的。所謂真空脫氧是指將已煉成合格的鋼水置真空條件下，打破碳氧平衡，引起碳氧繼續(xù)反應(yīng)，即用碳脫除鋼中氧。目前，同行企業(yè)在LF精煉SS400時(shí)，通常采用鋁粉擴(kuò)散脫氧、鋁線沉淀脫氧，但成本均較高。

2.1.2 硅鋁復(fù)合脫氧工藝原理

LF精煉進(jìn)站加入部分硅鐵進(jìn)行沉淀脫氧，過(guò)程采用鋁粉擴(kuò)散脫氧、鋁線沉淀脫氧，這樣在不影響脫硫效果及產(chǎn)品質(zhì)量的前提了，有效地控制了成本。

2.2 通用產(chǎn)品新型復(fù)合鈣鋁處理工藝創(chuàng)新管理

由于用鋁脫氧后在鋼中形成大量的Al2O3，很難從鋼中去除干凈，在澆鑄時(shí)很容易粘附在水口壁上引起水口堵塞從而中斷澆鑄過(guò)程。為了解決這個(gè)問(wèn)題，常用的方法是在LF精煉對(duì)鋼水進(jìn)行鈣處理，通過(guò)對(duì)鋼中加入一定的鈣，使得高熔點(diǎn)的Al2O3與CaO結(jié)合形成低熔點(diǎn)的鋁酸鈣，從而大大改善鋼液的澆鑄性能。通常根據(jù)鋼中Als含量不同，鈣處理可分為輕鈣處理和重鈣處理。輕鈣處理是指對(duì)w（Als）≤0.010%的鋼種而言，重鈣處理是指對(duì)w（Als）≥0.015%的鋼種而言。有資料指出鈣處理后，Al2O3轉(zhuǎn)化成CaO·Al2O3的評(píng)價(jià)指標(biāo)為：m（Ca）/m（Als）＞0.14，m（Ca）/m（TO）=0.7～1.2。然而，實(shí)際生產(chǎn)中，各工廠通常根據(jù)各自的生產(chǎn)狀況制定標(biāo)準(zhǔn)。河北鋼鐵集團(tuán)唐鋼股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱唐鋼）的標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 熱軋部通用產(chǎn)品m（Ca）/m（Als）控制要求

由表1可以看出，為保證低成本控制，相對(duì)而言唐鋼LF精煉要控制的m（Ca）/m（Als）范圍較窄，而且目前使用的鈣鋁線、硅鈣線、純鈣線等均為粉狀包芯線，其喂入后增鈣量較低，且不容易控制，為此，唐鋼引進(jìn)了一種新型復(fù)合鈣鋁包芯線，其結(jié)構(gòu)為“雙環(huán)實(shí)芯結(jié)構(gòu)”，其由內(nèi)到外依次為：實(shí)芯純鈣棒→密封鐵皮→實(shí)芯鋁→密封鐵皮。同時(shí)制定了相應(yīng)工藝要求：喂絲設(shè)備夾棍組間距由13 mm調(diào)整至9 mm；設(shè)定喂線速度范圍為3～5 m/s。經(jīng)試驗(yàn)，增鈣量顯著提高、m（Ca）/m（Als）易于控制、工人勞動(dòng)強(qiáng)度低，提高了鋼水質(zhì)量并降低了冶煉成本。

2.3 通用產(chǎn)品新型熱態(tài)鋼渣循環(huán)利用工藝創(chuàng)新管理

2.3.1 工藝簡(jiǎn)介

LF精煉為了達(dá)到脫硫目的，需要合成渣具備較高堿度、高還原性、低熔點(diǎn)和良好流動(dòng)性，在生產(chǎn)過(guò)程中，唐鋼發(fā)現(xiàn)LF精煉后的鋼渣仍具有一定的硫容量，有再利用的價(jià)值，此外鋼水澆注后，鋼包內(nèi)產(chǎn)生的澆余時(shí)無(wú)法避免的，澆注完畢熱態(tài)鋼渣及澆余鋼水總量一般為鋼水的1.33%～3.21%，大量的熱態(tài)鋼渣摻雜著澆余鋼水不但排放困難，而且降低了金屬收得率，嚴(yán)重影響著企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，即在如何充分利用LF精煉完畢的熱態(tài)鋼渣的同時(shí)又減少澆余鋼水的損失成為必須攻關(guān)的工作，為此，唐鋼開發(fā)了LF精煉熱態(tài)鋼渣循環(huán)再利用技術(shù)，不但合理的解決了鋼渣的二次利用問(wèn)題，而且較少了澆余鋼水的損失。

2.3.2 新型熱態(tài)鋼渣循環(huán)利用工藝

熱態(tài)鋼渣循環(huán)利用技術(shù)對(duì)渣量的多少?zèng)]有固定的要求，相關(guān)的研究表明，一般渣量為鋼液量的2%～8%，按此折算唐鋼LF精煉渣量理論值應(yīng)為3～12 t，但由于其范圍太大，故其對(duì)生產(chǎn)無(wú)實(shí)際的指導(dǎo)意義，因此，要求必須對(duì)原有的熱態(tài)鋼渣循環(huán)利用技術(shù)進(jìn)行升級(jí)，實(shí)現(xiàn)少渣精煉的目的，通過(guò)多次試驗(yàn)，最終摸索新型熱態(tài)鋼渣循環(huán)利用技術(shù)，即無(wú)澆余爐次加入石灰1 000 kg，螢石330 kg，較最初的石灰、螢石加入量減少了1/3[4]。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)轉(zhuǎn)爐冶煉和LF精煉創(chuàng)新工藝應(yīng)用，鋼熱軋部煉鋼區(qū)域鋼水質(zhì)量顯著提升、煉鋼成本明顯降低。轉(zhuǎn)爐擋渣效果穩(wěn)定，鋼渣氧化性降低，鋼水可澆性得到改善。轉(zhuǎn)爐帶氧出鋼溫度控制水平提高，溫度控制合格95%以上。LF工藝進(jìn)一步優(yōu)化了煉鋼生產(chǎn)組織模式，提升了生產(chǎn)及過(guò)程質(zhì)量成本控制能力。煉鋼實(shí)行標(biāo)準(zhǔn)化操作，終點(diǎn)成分控制工藝穩(wěn)定，非計(jì)劃產(chǎn)品降低。通過(guò)工藝改進(jìn)和生產(chǎn)組織模式的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化生產(chǎn)，提升了產(chǎn)品實(shí)物質(zhì)量。

[1] 杜建平.精煉技術(shù)在提高鋼水質(zhì)量方面的研究[J].甘肅科技，2012（1）：58.

[2] 彭向紅.采用高拉碳降低成本提高鋼水質(zhì)量[J].河北冶金，2000 （3）：55.

[3] 林建筑.轉(zhuǎn)爐煉鋼擋渣工藝的應(yīng)用及效益[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2011（10）：28－29.

[4] 魏巍，李虹.LF精煉工藝特點(diǎn)及生產(chǎn)實(shí)踐[J].黑龍江冶金，2015 （4）：25.

（編輯：苗運(yùn)平）

Research on Innovation of Converter Smelting and LF Refining

MA Huizhu,TIAN Junqiang,XI Xiaoli
（Hot Rolling Department of HBIS Group Tangsteel Company,Tangshan Hebei 063016）

There are many varieties of small batch production in hot rolling line,such as steel for automobile structure, automobile beam steel,pickling plate and so on.With fierce competition in iron and steel industry,quality is the first lifeline of the enterprise,and the constant quality improvement of products is the only way for the survival and development of enterprises.In order to control the quality cost,the operation of steelmaking process is standardized, and control process of end-point component is scientifically optimized,and unqualified products are reduced.Through technological innovation,standardized and specialized production is realized,product quality is improved,and a brand image of Tangsteel hot rolling is established.

converter smelting,LF refining,molten steel quality

TF761

A

1672-1152（2017）03-0079-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.03.32

2017-02-03

馬慧竹（1985—），女，2007年畢業(yè)于河北理工大學(xué)冶金工程專業(yè)，現(xiàn)在河北鋼鐵集團(tuán)唐鋼股份有限公司熱軋部從事煉鋼技術(shù)質(zhì)量管理工作，工程師。