馬 鵬， 賴朝彬， 鄒錦忠， 陳登國(guó)， 官平平

（1.江西理工大學(xué)冶金與化學(xué)工程學(xué)院， 江西 贛州 341000； 2.新余鋼鐵集團(tuán)有限公司，江西 新余 338001）

生產(chǎn)實(shí)踐·應(yīng)用技術(shù)

無取向電工鋼50W 250冶煉與生產(chǎn)實(shí)踐

馬 鵬1，2， 賴朝彬1， 鄒錦忠2， 陳登國(guó)2， 官平平2

（1.江西理工大學(xué)冶金與化學(xué)工程學(xué)院， 江西 贛州 341000； 2.新余鋼鐵集團(tuán)有限公司，江西 新余 338001）

介紹了新鋼第二煉鋼廠KR-BOF-CAS-RH-CC生產(chǎn)冷軋無取向電工鋼50W 250的情況，論述了S，P，C，Als，Si的控制措施及效果，研究了提高RH脫硫率和脫碳的方法，探究了連鑄中通過合理確定結(jié)晶器下口寬度來控制鑄坯的實(shí)際寬度。通過生產(chǎn)實(shí)踐，可擴(kuò)大公司電工鋼產(chǎn)品覆蓋面，提高公司電工鋼生產(chǎn)控制能力，提升產(chǎn)品附加值、擴(kuò)大產(chǎn)品效益。

電工鋼 RH脫碳 RH脫硫 頂渣改質(zhì) 鑄坯寬度

高牌號(hào)電工鋼是一種國(guó)內(nèi)市場(chǎng)緊缺、生產(chǎn)技術(shù)難度大的功能性金屬材料。國(guó)內(nèi)目前有寶鋼、武鋼、鞍鋼、首鋼等企業(yè)生產(chǎn)此類電工鋼產(chǎn)品。為了充分利用公司現(xiàn)有裝備條件和在中低牌號(hào)開發(fā)生產(chǎn)中積累的經(jīng)驗(yàn)，擴(kuò)大公司電工鋼產(chǎn)品覆蓋面，提高公司電工鋼生產(chǎn)控制能力，提升產(chǎn)品附加值、擴(kuò)大產(chǎn)品效益，公司瞄準(zhǔn)無取向電工鋼的最高牌號(hào)50W250進(jìn)行開發(fā)試驗(yàn)，在新鋼第二煉鋼廠（以下簡(jiǎn)稱二煉鋼）試驗(yàn)取得了初步效果，產(chǎn)品符合用戶要求[1]。

1 鋼種成分及生產(chǎn)工藝流程

1.1 冶煉成分（見表1）

表1 鋼種成分 %

1.2 工藝流程

根據(jù)成分實(shí)際及產(chǎn)品最終的要求，通過對(duì)各工序能力進(jìn)行評(píng)估，設(shè)定硅鋼50W250的生產(chǎn)工藝流程：鐵水預(yù)處理脫硫（KR）—210 t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐（BOF）—吹氬站（CAS）—RH精煉—雙流板坯連鑄（CC）。

2 生產(chǎn)過程控制及效果

2.1 鐵水預(yù)處理脫硫

為保證鋼水中硫達(dá)到成分設(shè)計(jì)要求，減輕RH脫硫的負(fù)荷，要求KR將硫脫到0.002 0%以下，脫硫方法采用石灰石和脫硫劑（成分見表2）相結(jié)合，扒渣方法采用扒雙渣，第一次扒渣結(jié)束靜置15min以后進(jìn)行第二次扒渣，保證脫硫結(jié)束鐵水亮面大于95%，減少脫硫渣帶入轉(zhuǎn)爐，造成回硫?qū)Τ鲣摿虻挠绊憽Ｍㄟ^以上方法使脫硫成分達(dá)到了控制要求（見表3）。

表2 KR脫硫劑成分 %

表3 入爐鐵水條件

2.2 轉(zhuǎn)爐冶煉

2.2.1 終點(diǎn)碳和氧的控制

為了保證到RH爐初始碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.06%，使其達(dá)到RH爐脫碳的理想初始條件，要求轉(zhuǎn)爐出鋼碳控制在0.03%～0.06%之間，考慮到終點(diǎn)碳控制過低，冶煉終點(diǎn)碳氧反應(yīng)減弱或停滯導(dǎo)致爐內(nèi)正壓減弱對(duì)增氮造成影響，轉(zhuǎn)爐冶煉后期底吹供氣強(qiáng)度增加到0.07m3/（h·t），增大爐內(nèi)正壓，減少增氮。根據(jù)轉(zhuǎn)爐碳氧平衡曲線及碳氧積（見下頁圖1），終點(diǎn)氧的高低決定終點(diǎn)碳的高低，終點(diǎn)氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于1 000×10-6時(shí)，碳可以滿足要求，但是會(huì)造成鋼水的過氧化，對(duì)下道工序的頂渣改質(zhì)和脫硫造成影響，終點(diǎn)氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于500×10-6時(shí)，終點(diǎn)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.06%，綜合考慮終點(diǎn)氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在（500～800）×10-6比較合適。

圖1 轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)實(shí)際碳氧積

2.2.2 終點(diǎn)磷的控制

鋼種要求磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.025%，為達(dá)到鋼種磷的命中就必須控制出鋼磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.025%，考慮到出鋼溫度比較高，后期去磷不利的因素，采用留渣倒雙渣的操作方法，利用上一爐的熱態(tài)渣，加入 2～3 t球團(tuán)、0.5～1.5 t石灰，利用前期渣溫度低、成渣快的有利條件將磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由0.135%降低到0.07%，6min左右進(jìn)行第一次倒渣，倒渣后重新加渣料進(jìn)行造渣，12～13min進(jìn)行第二次倒渣，此時(shí)磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由0.07%降到0.015%左右，后期仍需加入石灰，控制終渣堿度在3.0～3.5，控制因后期溫度升高導(dǎo)致回磷，確保終點(diǎn)磷的命中[2]。

2.2.3 終點(diǎn)溫度的控制

為減少RH爐加鋁升溫對(duì)鋼水潔凈度的影響，轉(zhuǎn)爐的出鋼溫度需達(dá)到1 680℃以上，考慮對(duì)轉(zhuǎn)爐耐材的侵蝕，控制溫度小于1 720℃，根據(jù)上述分析，將終點(diǎn)溫度控制在1 680～1 700℃之間。

2.2.4 終點(diǎn)硫的控制

轉(zhuǎn)爐冶煉前用入爐硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.005%的鐵水進(jìn)行洗爐操作，冶煉過程中使用純廢鋼，減少廢鋼帶入的硫，使用硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.02%的冶金石灰，終渣堿度控制在3.0～3.5，增大硫在渣鋼間的分配比，控制轉(zhuǎn)爐回硫量小于0.002%。

2.2.5 轉(zhuǎn)爐控制效果

通過上述措施及控制，轉(zhuǎn)爐達(dá)到了控制要求（見表 4）。

2.3 頂渣改制

表4 轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制情況

為使頂渣有合適的堿度，轉(zhuǎn)爐放鋼過程中加入500 kg優(yōu)質(zhì)石灰。為降低頂渣的氧化性，創(chuàng)造RH良好的脫硫條件，在CAS站加入500 kg改質(zhì)劑（成分見表5）進(jìn)行頂渣脫氧改質(zhì)。

表5 頂渣改質(zhì)劑成分 %

2.4 RH精煉

2.4.1 RH脫碳

鋼水中的碳和氧經(jīng)過RH處理時(shí)，發(fā)生如下反應(yīng)：

由于RH脫碳過程集中在1 590～1 610℃溫度范圍，故將溫度按照1 600℃帶入（2）式可簡(jiǎn)化為：

式中：w[C]為鋼水中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；w[O]為鋼水中氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；PCO為CO氣體分壓與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的比值。不同真空度下的碳氧平衡關(guān)系見圖2。

圖2 不同真空度下碳氧平衡線

由圖2可知，脫碳終點(diǎn)碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于15×10-6，與此平衡的氧隨真空度下降而下降，所以要使脫碳終點(diǎn)的碳達(dá)到要求，就必須確保真空度達(dá)到最低值。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，控制真空度小于133 Pa以下只需要（20～80）×10-6濃度的氧就可以與15×10-6濃度的碳平衡。實(shí)際生產(chǎn)過程中脫碳結(jié)束氧含量控制在（280～450）×10-6之間，與氧平衡的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)低于15×10-6，所以導(dǎo)致碳未達(dá)到要求的即為脫碳時(shí)間及速度[3]。

RH脫碳的速度可用下式表示：

式中：v為RH真空室內(nèi)鋼液體積，m3；ak為脫碳反應(yīng)速度系數(shù)，m3/min；CV為真空室內(nèi)鋼水碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；Ce為與CO分壓平衡的鋼液碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%。

由式（4）可知提高RH的脫碳速度可采取以下措施：增加ak可以增強(qiáng)混合，加快[C]向反應(yīng)界面的傳遞速度，增大環(huán)流速度，增加提升氣體流量；減少Ce可以提高真空度，降低液態(tài)碳的分壓。

綜合以上分析確定如下的脫碳控制工藝參數(shù)。

1）到站氧是否滿足自然脫碳要求按照如下公式進(jìn)行判斷。若w[O]-w[C]×10 000＞280，則不需要強(qiáng)制脫碳；若w[O]-w[C]×10 000＜280，則需要強(qiáng)制脫碳，吹氧量 =[280-（w[O]-w[C]×10 000）]/5。式中：w[O]為鋼水到站氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，w[C]為鋼水到站碳，確保脫碳結(jié)束氧在（280～450）×10-6之間。

2）到站是否需要吹氧升溫。若t1-t2-脫硫劑加入量×10＞20，則不需要升溫；t1-t2-脫硫劑加入量×10＜20，則需要升溫，升溫鋁 =[20-（t1-t2-脫硫劑加入量×10）]×8，升溫氧=升溫鋁×1.1。式中：t1為到站溫度，t2出站溫度。

3）真空度采用極限真空，即小于133 Pa。

4）環(huán)流量采用如下的控制方式（見圖3）。

圖3 冶煉過程環(huán)流氣體流量

按照以上工藝要點(diǎn)操作后脫碳效果（見表6）

表6 脫碳效果

2.4.2 RH合金化

由于鋼種成分鋁和硅比較高，在此之前未配加過，在分析了鋁和硅與氧的結(jié)合特性及所生成的氧化物特性的基礎(chǔ)上，決定按照先加鋁進(jìn)行脫氧合金化，鋼水環(huán)流3min以后加入硅鐵合金化，硅鐵按照下限加入，加入后3min取樣，等樣出來后進(jìn)行二次補(bǔ)硅，加入量按照如下經(jīng)驗(yàn)公式：

鋁的加入量=w[O]×0.33+鋼種鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)中限×a.

硅的加入量=鋼種硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)下限×b.

式中：w[O]為合金化前鋼水氧的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，a為配鋁系數(shù)，b為配硅系數(shù)。

合金化后的成分見表7。

表7 合金化后的成分

2.4.3 RH脫硫

鋼液的脫硫主要是通過爐渣脫硫，根據(jù)熔渣的分子理論，堿性氧化渣與金屬間的脫硫反應(yīng)為：

定義硫在渣鋼間的分配比為

把（3）式帶入（2）式可得

分析可得影響脫硫率的因素有鋼水的溫度，因?yàn)槊摿蚍磻?yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度高Ks值就大，Ls就大，有利于脫硫，增加渣中氧化鈣的含量和減少渣中氧化鐵的含量均有利于脫硫。根據(jù)分析結(jié)果需對(duì)鋼包頂渣進(jìn)行還原改質(zhì)，降低氧化性（改質(zhì)后的頂渣成分見表8）。根據(jù)目前我廠RH爐的情況選擇投入法進(jìn)行脫硫，脫硫劑選擇CaO為基礎(chǔ)，加入CaF2，若只加入石灰，石灰無法熔化，不能在鋼渣發(fā)生界面反應(yīng)，無法達(dá)到預(yù)期的脫硫效果。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)可知，CaF2含量達(dá)到40%時(shí)脫硫能力達(dá)到最高，在實(shí)際生產(chǎn)中，過高的CaF2會(huì)對(duì)RH真空槽耐材造成嚴(yán)重侵蝕，導(dǎo)致事故頻發(fā)，根據(jù)二鋼廠實(shí)際情況選用的脫硫劑為65%～85%的CaO+15%～35%的CaF2，脫硫劑粒度小于5mm，脫硫劑成分指標(biāo)見表9[4]。

表8 改質(zhì)后的頂渣成分 %

表9 脫硫劑成分指標(biāo) %

脫硫劑加入量按照8 kg/t，脫硫率達(dá)到45%以上計(jì)算加入量或者按照經(jīng)驗(yàn)公式：

脫硫劑加入量=（進(jìn)站硫-目標(biāo)硫）×1 000×500 kg，本次冶煉選用了按照經(jīng)驗(yàn)公式加入，脫硫劑加入量及脫硫效果見表10。

表10 脫硫?qū)嶋H效果

由脫硫方程式可知，脫硫過程是一個(gè)釋放氧的過程，鋼水中的鋁會(huì)被脫硫釋放的氧氧化，帶來酸酸溶鋁的減少，理論減少量為：

由式（5）、（9）可知：

一般情況下按照脫硫率50%，脫硫量0.001 5%～0.003%，鋼水量230 t，帶入（6）式可得鋁的減少量=（3.5～7.0）kg/爐。但是由于脫硫劑中含 CaF2，加入后會(huì)造成鋼包渣變稀，渣鋼反應(yīng)加劇，渣中FeO會(huì)被還原，出站渣樣見表11。

由表11與表8對(duì)比可知：渣中w(FeO)+w(MnO)由進(jìn)站的14.01%降低到出站的6.01%，減少量8%，RH渣量一般在1.5～3.5 t左右，考慮脫硫劑加入帶來的渣的稀釋導(dǎo)致的w(FeO)+w(MnO)的減少，w(FeO)+w(MnO)實(shí)際減少量在 3%～5%，需要消耗鋁 =（45～175）kg/爐，由以上分析可知在脫硫的過程需要鋁的損失量在（50～180）kg/爐之間，為保證鋁的命中，在合金化時(shí)須考慮脫硫所導(dǎo)致鋁的損失。

表11 RH爐出站渣樣成分 %

3 結(jié)論

1）入爐鐵水硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.002%，扒渣亮面大于95%，轉(zhuǎn)爐冶煉前使用硫含量小于0.005%鐵水進(jìn)行洗爐操作，可以控制出鋼硫小于0.005%的要求，回硫量小于0.002%。

2）轉(zhuǎn)爐出鋼后對(duì)頂渣進(jìn)行改質(zhì)，使用w（CaF2）=15%～35%鈣質(zhì)脫硫劑在RH爐采用投入法進(jìn)行脫硫，可以滿足成品硫小于0.004%的要求。

3）RH控制脫碳結(jié)束鋼水溶解氧（280～450）×10-6，脫碳時(shí)間15～18min可以保證碳含量小于15×10-6。

4）脫硫劑加人量在1.5～2.0 t，酸溶鋁的損失在0.02%～0.06%之間，需要合金化過程中補(bǔ)加50～180 kg鋁。

5）合金化過程采用簡(jiǎn)化公式進(jìn)行配加，準(zhǔn)確性高，易于操作。

[1] 張洪鋼，陳清泉.武鋼第二煉鋼廠超低碳鋼的生產(chǎn)實(shí)踐[J].武鋼技術(shù)，20O3，41（4）：23.

[2] 蔡開科.連鑄坯質(zhì)量控制[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2010.

[3] 曹建華，潘紅.無取向電工鋼硫含量控制技術(shù)研究[J].煉鋼，2013，29（1）：32.

[4] 馮遠(yuǎn)超，曾建華，楊森祥，等，電工鋼RH脫硫渣系研究[J].煉鋼，2013，29（1）：52.

Process Practice for 50W 250 Non-oriented Silicon Steel Produced

M a Peng1,2，Lai Chaobin1，Zou Jinzhong2，Chen Dengguo2,Guan Pingping2
（1.School of M etallurgy and Chem ical Engineering,Jiangxi University of Science and Technology,Ganzhou Jiangxi341000;2.Xinyu Iron&Steel Group Co.,Ltd.,Xinyu Jiangxi 338001）

In this paper,the process practice of KR-BOF-CAS-RH-CC was introduced for cold-rolled non-oriented silicon steel 50W250 at Xinyu Steel company.The controlmeasure and effectiveness for themain elements as S,P,C,Als,Siwere are presented in detail.Finally,the decarbonization and desulfurization during the process of RH refining were investigated.The actual width of the slab is controlled by reasonably determining the width ofmould outlet in continuous casting.The production practice can expand the coverage of electrical steel products,improve production control ability of electrical steel,enhance added value of productand expand productefficiency.

electricalsteel;decarburization in RH refining;desulphurization in RH refining;top slagmodified；slabwidth

TM 75

A

1672-1152（2017）05-0056-04

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.05.22

2017-10-23

馬鵬（1985—）男，本科，畢業(yè)于西安建筑科技大學(xué)，現(xiàn)為江西理工大學(xué)冶金與化學(xué)工程學(xué)院在職研究生，工程師，主要從事爐外精煉工作。

（編輯：王瑾）