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马口铁工艺路线研究郭幼永、郑涛、张义春唐山国丰钢铁有限公司国丰公司马口铁自2009年试生产大部分产品采用双联工艺，随着钢材市场竞争日益激烈，成本压力逐渐加大，因此第一炼钢厂于2010年7月进行马口铁单、双联工艺对比试验，本文对本次试验阶段成果进行对比分析。前言目录一、装备条件和工艺路线二、马口铁化学成分控制标准三、冶炼工艺研究四、双联与单联工艺操作过程对比五、总结一、装备条件和工艺路线1、装备条件第一炼钢厂120吨系统拥有双工位单喷钝化镁脱硫站1座，单包处理能力125吨；120吨顶底复吹转炉2座；130吨双工位LF炉两座；130吨双工位RH-TOP真空精炼炉1座；2机2流R6.5m板坯连铸机2台，中间包容量55吨，浇注断面180×700～1300mm2。2、马口铁工艺简介原马口铁双联工艺：脱硫扒渣—转炉出钢轻脱氧—LF精炼升温—RH高氧位进站处理—板坯浇注；双联调整工艺：脱硫扒渣—转炉出钢轻脱氧—LF精炼脱氧造渣、升温—RH低氧位进站处理—板坯浇注；经LF单联工艺：脱硫扒渣—转炉出钢脱氧—LF精炼脱氧造渣、升温、钙处理—板坯浇注一、装备条件和工艺路线二、马口铁化学成分控制标准牌号化学成分%CSiMnPSAlsMRT3-BA0.10±0.015≤0.020.45～0.55≤0.02≤0.0180.010～0.065MRT4-BA0.095±0.015≤0.020.45～0.55≤0.02≤0.0180.010～0.060三、冶炼工艺研究随着采用双联工艺（转炉→LF→RH）和全脱硫铁水冶炼，温度控制和P、S超标等问题得到有效控制，但仍有部分问题有待解决。（一）双联冶炼工艺路线暴漏出的问题该产品研发初期，为保证钢水洁净度，采用了LF+RH精炼，但LF+RH双联精炼时，顶渣氧化性强，钢水二次氧化严重无法进行钙处理对夹杂物变性，钢水可浇性差。三、冶炼工艺研究1、RH钢水净循环时间对夹杂物控制的影响簇状Al2O3是在钢中溶解氧含量很高时向钢液加入足够量的铝脱氧生成的，簇状Al2O3与钢液间湿润性很差由钢液中上浮去除的很快。钢中存在簇状Al2O3夹杂物，说明RH终脱氧后钢水循环时间不足。三、冶炼工艺研究2、改渣工艺对水口絮流的影响RH精炼改渣后钢包渣（FeO+MnO）在3.56～14.45%，氧化性波动较大。精炼结束改渣，由于没有促进夹杂物上浮的驱动力，产生的Al2O3夹杂部分不能被钢包渣吸附，存在于钢渣界面，浇注后期絮流几率大于浇注前起和中期。采用双联浇次浇铸过程每浇次至少更换三根浸入式水口连浇炉数平均8炉，水口絮流现象严重，结晶器液面波动相对较大，中包浇铸异常降级率接近6%。四、双联与单联工艺操作过程对比—转炉终点控制指标双联工艺调整前后对转炉操作的影响不大，各项指标控制也均比较稳定；LF单联工艺要求转炉钢水出站氧含量控制在50-100ppm，前几炉钢到LF精炼氧含量偏高约200ppm左右，致使LF精炼脱氧调整时间长，不利于生产节奏稳定控制和钢水质量改善，此浇次后续钢水降低了转炉出站氧含量，精炼生产较为稳定。工艺终点控制转炉出站LF进站C%T℃[O]ppmC%Mn%T℃[O]ppm双联调整工艺0.0716454370.0630.3441570162LF单联工艺0.06816524740.070.4131560122四、双联与单联工艺操作过程对比—单联LF造渣工艺处理马口铁在精炼造渣中，首先采用在转炉出钢时向钢包配加顶渣,利用钢水动能及钢水显热将顶渣部分熔化,并进行终渣预脱氧。通过一定强度的吹氩搅拌,确保钢包渣熔化,减少了在LF加入的渣量,缩短了化渣时间。钢包到达工位后,加入剩余的石灰、精炼剂、萤石等造渣料,并适当增大氩气流量。在进行供电前精炼渣已基本形成,加热造渣期间加入铝粉、铝渣球复合脱氧剂，进行渣的脱氧，同时用石灰和萤石来调整渣的碱度、流动性,确保在前期尽快形成白泡沫渣。在钢水加热到一定温度后，加入精炼调渣剂，在温度高的情况下，调渣剂迅速熔化，发泡，渣层厚度迅速上升，保证了埋弧效果，同时有利于综合脱氧剂的脱氧效果。单联工艺加入的顶渣对钢包内原始渣起到改质及预脱氧的作用，从整体造渣效果来看，单联渣子氧化性和碱度要远远好于双联工艺对钢水的可浇注性也有了相应的保证。四、双联与单联工艺操作过程对比—单联LF造渣工艺处理此表主要反应得是单联、双联精炼造渣工艺的差别，从整体造渣效果来看，单联渣子氧化性和碱度要远远好于双联工艺。实践证明,单联工艺加入的顶渣对钢包内原始渣起到改质及预脱氧的作用，使LF碱度提高,氧化性降低。调渣剂的加入保证了精炼渣层的厚度，充分促进了铝粉、铝渣球综合脱氧剂的脱氧效果，是钢水出站的氧化性降低，碱度的提高加大了夹杂物上浮和吸收的几率，对钢水的可浇注性也有了相应的保证。工艺工位SiO2CaORMgOFeOAl2O3MnOMnO+FeO单联LF进站5.7444.687.788.173.7917.651.024.81LF出站5.1659.4711.767.821.0619.280.051.1双联LF进站6.9440.785.886.5112.3215.648.8921.21LF出站5.0249.119.7811.763.7221.513.537.25单联、双联工艺进站、出站渣样的平均值对比四、双联与单联工艺操作过程对比—钢水成分的控制通过单联和双联工艺成分控制的比较，可见单联工艺成份制相对不定，尤其是C含量偏差较大，主要是用碳粉调C精度较小。今后在调碳时需重点控制，在碳含量微调时可以采取打入碳线的方式来完成，其成分可以控制的更加准确工艺路线C%Si%Mn%P%S%Als%双联0.1030.0120.470.0160.0060.033单联0.0880.0160.4840.0140.0050.033标准（T4）0.08-0.11≤0.020.45-0.55≤0.02≤0.0180.010-0.060单联、双联工艺相比过程成分的控制对比四、双联与单联工艺操作过程对比—钢水成分的控制1、碳元素在LF控制要想使碳含量符合内控成分，在精炼冶炼上就要微调钢水碳含量，其主要控制措施如下：①降低转炉出钢时的碳含量，保证精炼到站碳含量0.08%左右；②加强钢包的管理，钢包内衬使用超低碳透气砖，降低钢水侵蚀透气砖碳含量的上升；③接滑电极时要做好安全检查确认，检查电极接头处是否存在裂纹，避免因电极的断裂造成接头坠入钢水影响钢水碳含量；④做好使用物料成分的检验，在加中碳锰铁时严禁因锰含量的调整而影响碳含量。四、双联与单联工艺操作过程对比—钢水成分的控制2、硅元素控制对于Si元素，在单联工艺主要是在精炼完成造渣工作，造渣过程中会有相应的铝将渣中二氧化硅中的硅置换出来，溶解到钢水中，便形成硅元素。①钢水到LF炉进站温度。钢水进站温度过低加热时间长，长时间置换硅严重；②不良包况。非周转的包的使用，会加大精炼上造渣难度，铝粉加入量过多时会置换硅严重；③Ca处理方法不当引起回硅。打线时做好线的确认，避免出现线的错误而增硅；④炉渣碱度过低引起回硅，碱度过低时渣中SiO2含量偏高，加入铝粉后会置换硅严重；⑤LF炉反复通电引起回硅，电极反复加热，电极与渣充分接触，碳硅反应剧烈；⑥钢包透气不良。四、双联与单联工艺操作过程对比—精炼Ca处理控制水口絮流的现状分析在浇注过程中如果发生钢水吸氧现象，则钢中的残铝会发生脱氧反应，造成钢液表面的[Al]浓度下降；并可能会生成少量[FeO]，这些FeO与Al2O3结合为一种铁铝尖晶石成分(FeAl2O4熔点1780℃)，粘附到水口内壁上。由于铝镇静钢有较强的还原性，极易吸收空气中的氧，发生二次氧化，生成Al2O3夹杂物和FeO，共同造成了水口堵塞。为了防止中间包第一炉发生水口结瘤，采取在大包开浇前向中包内投加钙铁粉的处理措施，效果有时并不理想。因为Ca在钢液中的溶解度很小，1550℃时仅为0.028%，溶解过程受边界层扩散的限制，在局部达到饱和后，其余的钙会变为蒸气蒸发(沸点1460℃)，所以钙的回收率很难保证。在连浇炉次发生结瘤时，加钙铁粉处理更不理想。除上述原因外，中间包内的液态渣还容易将钙铁合金包裹，使其难以熔化，所以应该提高精炼过程的钙处理效果来保证钢水的可浇注性。四、双联与单联工艺操作过程对比—精炼Ca处理控制确定合理的钙含量对钢水成分做统计分析，发现影响塞棒行程的因素只有钙和铝两种成份比较显著，其它合金元素的影响并不明显。铝的含量与塞棒行程呈现弱的正相关性，即铝含量越高的炉次，越易发生塞棒行程上涨。而钙呈强负相关，钙越低行程越易上涨，钙高则行程下降。对钙和铝的相对含量即[Ca]/[Al]比分析，则效应更加明显，钙铝比控制在一定范围内可避免结瘤现象。若保持塞棒开度稳定，既不发生结瘤也不侵蚀塞棒和水口，钙铝比最好控制在0.05～0.08的范围内。控制合适的钙铝比，可以在钢水发生轻微的二次氧化时，钙先于铝发生脱氧反应，对钢水中的残铝有保护作用，减少了Al2O3的生成和铝的烧损；并且，钙的脱氧产物能进一步与Al2O3结合为低熔点铝酸钙从而保证钢水的可浇注性。四、双联与单联工艺操作过程对比—连铸工艺操作过程对比1、浇注温度控制项目钢包到平台出站待浇时间浇注周期中包温度℃中包温要温度温度温度度合格5分10分20分30分率%双联最大值1600159416131539156715671574157466.67%MRT3最小值1595159415951321550155015551555平均值1599159416047371560156115631563双联最大值1600159315971943156815681568156757.14%MRT4最小值1585158815681321543154115391535平均值1591159115839381554155415541547单联MRT4最大值160016001610164015721571157115650双联工艺中包温度合格率比单联工艺高，但是工艺改进前期温度控制不稳定属于正常现象。中包浇注温度高主要原因为LF给温高，从全工序温度控制角度看较容易改进。四、双联与单联工艺操作过程对比—连铸工艺操作过程对比2、浇注状态对比单、双联工艺塞棒开口度变化对比-10-50510151包2包3包4包5包6包7包8包9包10包11包12包浇序变化值MRT3-BA双联调整工艺MRT4-BA双联调整工艺MRT4-BA经LF单联工艺单、双联工艺结晶器液位波动对比02468101214161包2包3包4包5包6包7包8包9包10包11包12包浇序异常次数MRT3-BA双联调整工艺MRT4-BA双联调整工艺MRT4-BA经LF单联工艺四、双联与单联工艺操作过程对比—连铸工艺操作过程对比2、浇注状态对比分析1）双联工艺从中包开浇，水口就有絮流现象并且呈逐渐上升趋势；从第三炉以后结晶器液位波动异常概率上升，开口度开始异常上升，被迫采取换水口措施继续浇注；浇次第四包塞棒开口度开始絮流程度越严重，浇注状态越不稳定。2）单联浇次结晶器液位波动基本可以控制在正常范围，并且塞棒开口度呈逐渐下降趋势，说明水口没有絮流现象，而是由于钙处理钢水侵蚀塞棒与水口导致开口度下降。四、双联与单联工艺操作过程对比—连铸工艺操作过程对比本次试生产工艺执行情况及连浇炉数钢种采取工艺连浇炉数MRT3-BA双联调整工艺9MRT4-BA双联调整工艺7MRT4-BA经LF单联工艺12双联工艺浇注状态差主要原因：连铸水口絮流造成絮流的根源因素是Al2O3夹杂不断在水口和塞棒处絮集，浇次前期因絮集物量较少且有一定存储空间，不会使夹杂物冲下，影响结晶器液位波动，当浇次后期随着絮集物大量增加，流通量空间不断减小，此时钢水静压力加大，流速变快，所以会有絮集物冲下从而造成结晶器液位波动异常。单联工艺浇注状态好主要原因为：精炼钙处理四、双联与单联工艺操作过程对比—产品质量控制对比1、连铸氧氮控制工艺钢种中包，ppm铸坯，ppmONON双联工艺MRT3-BA17922.7436.6921.8MRT4-BA15525.5934.723.7综合167