第２８卷第１期 ２０１２年１月 昆明冶金高等专科学校学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ Ｃｏｌｌｅｇｅ Ｖｏ１．２８ Ｎｏ．１ Ｊａｎ．２０１２ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９—０４７９．２０１２．Ｏ１．００３ 含铝钢种冶炼工艺控制的优化 黄静 （昆明工业职业技术学院冶金系，云南昆明６５０３０２） 摘要：针对含铝钢种生产中存在的水口易堵塞问题，某钢厂对铁水预处理一转炉冶炼一吹氩一ＬＦ精炼一连铸 的各道生产工序进行了优化，水口结瘤率由优化前的１．８％降低到０．７％，保证了含铝钢生产的稳定顺行。 关键词：含铝钢种；水口结瘤；工艺优化；生产顺行 中图分类号：ＴＦ７７５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—０４７９一（２０１２）０１—００１０—０３ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｍｅｌｔｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ Ａｌｕｍｉｎｕｍ－ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ Ｓｔｅｅｌ ＨＵＡＮＧ Ｊｉｎｇ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ＆Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ ６５０３０２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｎｏｚｚｌｅ ｃｌｏｇｇｉｎｇ ｉｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ－ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｓｔｅｅｌ，ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ ｐｌａｎｔ ｉｎ Ｋｕｎｍｉｎｇ Ｉｒｏｎ＆Ｓｔｅｅｌ Ｇｒｏｕｐ ｏｐｔｉｍｉｚｅｓ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ：ｐｒｅｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｃａｓｔ ｉｒｏｎ— ｂｅｓｓｅｍｅｒｉｚｉｎｇ—ａｒｇｏｎ ｂｌａｓｔ—ＬＦ ｒｅｆｉｎｉｎｇ—ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃａｓｔｉｎｇ．Ｉｔ ｐｒｏｖｅｓ ｔｈａｔ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｎｏｚｚｌｅ ｃｌｏｇｇｉｎｇ ｉｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ｆｒｏｍ １．８％ｔｏ ０．７％ａｎｄ ａ ｓｔａｂｌｅ＆ｓｍｏｏｔｈ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ—ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｓｔｅｅｌ ｉｓ ｇｕａｒａｎｔｅｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｌｕｍｉｎｕｍ－ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｓｔｅｅｌ；ｎｏｚｚｌｅ ｃｌｏｇｇｉｎｇ；ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ；ｓｍｏｏｔｈ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ 铝是炼钢生产中的强脱氧元素，钢中Ｗ（Ａｌ ）有细化晶粒、改善韧性、防止时效的作用，许多钢种 都要求有一定的Ｗ（Ａ１ ）。由于铝和氧的亲和 力非常强，在生产含铝钢种时对铝的准确控制 难度大，且在浇铸过程中极易发生水口堵塞， 导致炼钢厂的生产被动，继而引起钢材质量的 波动。某钢厂针对含铝镇静钢生产中存在的上 述问题，对转炉冶炼、精炼及连铸工艺进行了 优化研究，使含铝钢的生产过程实现了稳定顺 行，产品质量有了很大提高。 Ｅｌｅｃｔｒｏｎｌｍａｇｅ １ １对含铝钢种生产中水口堵塞的分析 通过对中间包水口中的堵塞物取样，进行 扫描电镜分析及能谱分析（图１），得知水口 堵塞物主要是Ａ１ Ｏ 。这主要是由于钢水中悬 Ｏ ２ ４ ６ ８ １Ｏ １２ １４ １６ １８ ｋｅＶ Ｆｕｌｌ Ｓｃａｌｅ １７７７ ｃｔＳ Ｃｕｒｓｏｒ：０．Ｏｏ０ 浮的Ａ１ Ｏ 在界面张力的作用下粘附于水口内 图１ 水口堵塞物的电镜扫描及能谱分析 壁上，逐渐沉积而形成堵塞。而钢中Ａ１：Ｏ。含量主要由钢中的Ｗ（Ａ１ ）所决定，钢中的Ｗ（Ａ１ ）越高， 收稿日期：２０１２—０１—０４ 作者简介：黄静（１９７０一），女，云南昭通人，副教授，工程硕士，主要从事冶金生产工艺控制、冶金专业理论与实践 教学。 第１期 黄静：含铝钢种冶炼工艺控制的优化 夹杂物中Ａ１ Ｏ 就越高 。因此在生产含铝钢种时，为使冶炼钢种达到要求的性能，需保证一定的 Ｗ（Ａ１ ），但又要避免水口结瘤，就必须针对含铝钢生产的各工序进行控制优化。 ２含铝钢种的基本冶炼生产工艺路线 某钢厂生产的含铝钢种主要有：ＭＬ３５、ＳＴ１２、ＳＴ１３、Ｘ５２、Ｘ６５等。其目标成分控制如表１所示。 针对上述钢种的成分控制要 表１ 主要含铝钢种成分控制 ％ 求，对这些含铝钢种采用的基本生 产工艺路线为：铁水预处理一转炉 冶炼一吹氩— 精炼一连铸。 在冶炼过程中，关键要保证 Ａｌ的回收稳定和一定的Ｗ（Ａ１ ）， Ａｌ的回收主要受钢中氧含量、钢 包渣量、加入方式和浇铸控制等因素的影响。 ３对各工序的优化研究 ３．１对铁水预处理工序的优化 某钢厂在生产上述含铝钢种时均采用铁水预处理，尽量降低铁水中硫含量，减轻转炉冶炼过程的脱 硫负担，其目的是：①减少转炉炼钢过程中造渣材料的使用，实现转炉少渣冶炼，减少出钢下渣量；② 相应地缩短吹氧时间及吹氧量，降低转炉冶炼终点钢水和渣子的氧化性；③提高转炉冶炼终点炉渣的碱 度和ＭｇＯ含量。因此，为进一步提高脱硫率，在铁水预处理工序中，做了如下优化：①严格控制脱硫 剂的质量和用量；②扒除前渣和后渣，加入凝渣剂；③优化搅拌时间、搅拌速度、搅拌头插入深度等工 艺参数，使处理后铁水中的Ｗ（Ｓ）≤０．００５％。 ３．２对转炉冶炼工序的优化 转炉冶炼控制是含铝钢种生产的基础，其控制的好坏直接影响ＬＦ精炼操作及浇铸。如果Ｗ（Ｏ）臻 过高，出钢过程下渣量增加，都会造成铸坯中夹杂物数量增多，加剧水口堵塞。因此从以下３个方面优 化转炉冶炼控制。 ３．２．１合理的废钢比 表２铝镇静钢废钢加入量 为避免热能不足造成冶炼过程化渣困难及Ｗ（０）终点 铁水条件／℃ １ ２００ １ ２５０ １ ３００ ≥１ ３００ 过高，保证转炉冶炼的热平衡，必须根据铁水条件确 废钢加入量／ｔ ５ ７ ８ ９ 定合理的废钢比。通过热平衡计算确定冶炼铝镇静钢 时的废钢配加量（表２），在实际生产中根据铁水条件以其作为参考值进行调整。 ３．２。２准确控制终点Ｃ—Ｔ 通过优化造渣制度、供氧制度，确保冶炼过程化渣良好，做到冶炼过程ｃ（碳）一Ｔ（温度）相协 调，保证冶炼终点Ｃ—Ｔ双命中，达到所炼钢种要求（表３），杜绝拉后吹而造成Ｗ（Ｏ）终点过高，铝用量 增加且钢中Ａｌ 增多。 ３．２．３挡渣出钢，精炼造渣前移 表３各钢种终点控制要求 至出钢 出钢过程“下渣”会对铝镇 静钢的生产产生很坏的影响，使 ＬＦ精炼过程中造渣困难，钢中夹 杂物剧增且难于去除。因此，为减少下渣量，改进了挡渣设备，将挡渣球改为挡渣塞。在出钢过程中， 加强挡渣操作，保证挡渣成功率达９５％以上。同时，在出钢时根据终点Ｗ（ｃ）、Ｗ（Ｏ），加入适量钢芯 铝及石灰、精炼渣等，保证钢水到吹氩站时的Ｗ（Ｏ）≤１×１０一；为使造渣材料充分熔化和尽量地去除 １２ 昆明冶金高等专科学校学报 ２０１２年１月 夹杂物，在出钢过程中采用了全程吹氩。 ３．３对ＬＦ精炼工序的优化 ＬＦ精炼工序是铝镇静钢生产的关键性环节，影响到铝镇静钢的质量及生产顺行。在生产铝镇静钢 时，对钢水进行深脱氧，并使脱氧产物Ａ１ ０ 最大限度地排出；同时，为降低浇铸铝镇静钢时的水口 “结瘤”，在ＬＦ精炼中还必须做到造好“白渣”（即还原渣），对Ａ１ ０ 作变性处理，为此对精炼工序做 了以下优化。 ３．３．１氩站精炼的控制优化 将ＬＦ部分精炼造渣工艺前移到氩站。钢水到氩站后通氩气，根据钢种及出钢Ｗ（０）罅 ，加入适量 电石和铝线，开大氩气吹３０～６０ ｓ后在渣层上撒铝丸，再用大氩气量搅拌３０—６０ ｓ，对钢水进行深脱 氧、熔渣进行预脱氧，造初期还原渣；其余时间以小氩气量软吹为主，以钢包表面产生２００～３００ ｍｍ 漩涡为宜，保证钢水出氩站时Ｗ（Ａ１ ）控制在１×１０～一２×１０～，Ｗ（０）≤１×１０～。 ３．３．２ ＬＦ精炼的控制优化 ＬＦ精炼控制优化的关键是：①尽早形成高碱度、流动性适宜的“白渣”；②钙处理工艺。“白渣” 对吸附钢水中的脱氧产物Ａ１：０，有很大作用，在造“白渣”后保证一定的软吹时间，８０％以上的大颗粒 Ａ１ ０，夹杂物可从钢水中排出，只有少量的小颗粒Ａ１ ０ 夹杂滞留于钢中。在生产铝镇静钢时，为彻底 解决水口“结瘤”问题，就必须对滞留于钢中的Ａ１ ０。夹杂通过钙处理，使高熔点的Ａ１ ０。夹杂 （２ １３０ ）与ＣａＯ形成低熔点低密度的１２ＣａＯ・７Ａ１ ０。（１ ４５５ ｏＣ），在氩气的软吹下从钢水中上浮排 出。但为了获得好的钙处理效果，钙线加入量要适宜。资料表明：当钢中Ｗ（Ｃａ）／ｗ（Ａ１）＞０．０９时， Ａ１：０，夹杂才会大量变性成１２ＣａＯ・７Ａ１：０ 或成分接近于１２Ｃａ０・７Ａ１ ０，的低熔点物质。根据目前所生 产的铝镇静钢种，为保证钙处理效果，必须保证全ｃａ量控制在０．００２％～０．００４％。 ３．４对连铸工序的优化 铝镇静钢生产在连铸工序控制的关键性环节是开浇操作和保护浇铸。重点就是要防止钢水中的Ａｌ 与空气接触，形成新的串簇状Ａ１ ０，夹杂。因此对连铸操作进行了优化：①开浇前用氩气吹净中间包内 的空气，并让氩气充满中间包；②确保长水口、保护套管无破损及漏气，各接缝处严密、接口咬合良 好；③整个浇铸过程中间包塞棒、上水口、下滑板全程吹氩，保护浇铸的氩气流量的控制，以使长水口 周围液面呈蠕动为最佳状态；④大包每连浇３炉后排渣一次。 ４优化后效果 对铝镇静钢的生产工艺进行整体优化后，一直困扰连铸生产的水口堵塞问题得到了有效控制，水口 结瘤率由优化前的１．８％降低到０．７％，保证了整个炼钢厂的稳定顺行，产品质量也有了较大提高。 ５结语 生产铝镇静钢对生产组织、操作控制及管理水平的要求较高，通过对铝镇静钢的生产工艺进行整体 优化后，已初步形成了铝镇静钢的生产模式，基本消除了铝镇静钢生产中水口堵塞的制约因素。但在生 产模式的整体控制上还不稳定，在大规模生产中易出现较大波动。因此在铝镇静钢生产中要加强各工序 的目标控制，建立整体意识，加强过程监控以形成稳定的铝镇静钢生产模式。 参考文献： ［１］黄希祜．钢铁冶金原理［Ｍ 北京：冶金工业出版社，１９８６． ［２］吴健鹏，王金平，于学斌．冷镦钢钙处理工艺研究与应用［Ｊ］．炼钢，２００９，２５（１）：４—７． ［３］宋波等．钢液喂ＣａＳｉ变质Ａ１：０ 夹杂的热力学计算［Ｊ］．特殊钢，１９９９，２０（５）：２０—２２． ［４］吕文全．中间包水口堵塞机理及预防措施［Ｊ］．甘肃冶金，２００５，２７（２）：４３—４４． ［责任编辑：贾朝光］
