低碳低硅自行车飞轮用钢生产实践

第32卷第2期2010年4月山东冶金ShandongMetallurgyVol.32No.2Apirl2010摘要：介绍了某炼钢厂低碳低硅自行车飞轮用1008钢的生产工艺，即采用LD-LF-CC工艺路线，通过转炉智能吹氩、LF精炼炉快速造白渣以及塞棒控制全保护浇铸等措施，成功解决了1008钢低碳、低硅难以控制及脱氧任务重、钢水纯净度要求高的问题，提高了钢材的质量。关键词：1008钢；LD-LF-CC工艺；脱氧中中图分类号号：TG142.41文献标识码：B文章编号：1004-4620（2010）02-0028-021前言某炼钢厂采用80t复吹转炉冶炼用于制造自行车飞轮用1008钢，此钢控制的难点在于低碳、低硅的化学成分及脱氧去夹杂，对钢水洁净度控制要求较高。通过查阅相关资料，精心设计工艺技术要点，在具体生产实践中，系统科学地组织转炉精炼、连铸生产，总结出了采用LD-LF-CC工艺冶炼低碳、低硅钢的成功经验。试生产批次成分全部符合要求，轧材性能全部达标，保证了自行车飞轮用钢质量全部满足用户需求。2工艺流程及控制要点工艺流程为：铁水脱硫预处理→600t混铁炉→80t转炉→合成渣渣洗→LF精炼炉→六机六流方坯连铸机（CC）。80t转炉主要技术参数：设计溶池深度为1080mm，炉堂直径为5500mm。LF精炼炉主要技术参数：额定处理量90t，变压器容量18000kVA，升温速度3～5℃/min。六机六流方坯连铸机技术参数：弧形半径12m，拉坯速度1.4～1.7m/min。2.1成分控制1008钢化学成分要求见表1。由表1可知，1008钢要求钢水C、Si较低。表11008钢化学成分要求%C≤0.10Si≤0.10Mn0.30～0.50P≤0.030S≤0.0351）碳含量控制。1008钢成分要求采用低碳控制，要求［C］≤0.10%。当转炉终点碳含量很低时，钢水氧活度高，会增加脱氧操作的难度及脱氧剂的使用量，影响其他合金元素的收得率，产生大量氧化物夹杂，给夹杂物去除工作增加了难度，并影响最终产品的质量。考虑到低碳钢对转炉炉衬的严重侵蚀将大大影响转炉炉龄，增加炼钢成本，同时为了保证产品的最终性能，在试制时，冶炼过程控制合适的枪位，优化转炉底吹模式，将转炉终点碳含量控制在0.03%～0.07%，并要求做到一次拉碳，尽量杜绝补吹，减轻钢水过氧化程度。放钢过程禁止加入碳粉，采用中锰合金化。精炼过程禁止使用复合脱氧剂脱氧，中间包采用低碳碱性覆盖剂，以避免钢水增碳。2）硅含量控制。由于进LF精炼时是在强还原气氛下，炉渣中的Si、P容易被还原进入钢液中，而转炉终渣SiO2含量高，是钢水Si的来源之一。因此，必须严格控制转炉冶炼过程下渣量。减少转炉下渣的措施：采用“挡渣锥+挡渣球”挡渣工艺；出钢3/4时，用挡渣小车将挡渣球正确投放到钢流中心，保证挡渣成功率在95%以上；使用新出钢口，控制好出钢时间，必要时留钢操作，尽量减少下渣量［1］。2.2钢水纯净度控制由于该钢种对钢质纯净度，尤其是钢中夹杂物的控制提出了较高要求。因此控制手段主要是减轻钢水的过氧化程度，提高炉外精炼脱氧去夹杂的功能以及保证连铸工序浇铸的效果。1）提高转炉终点碳、复合高效脱氧钢水洁净化技术。采用低碳钢底吹模式，全程吹氩，即底吹流量兑铁装料时为250m3/h，吹炼前期为350m3/h，吹炼后期为550m3/h，测温取样时为300m3/h，点吹时为600m3/h。转炉前期化好渣，加强转炉温度控制，做到一次补吹放钢，减少钢水过氧化程度，降低钢水原始氧含量。放钢过程采用铝锰钛脱氧，钢包底吹氩、钢包渣洗工艺充分发挥复合脱氧作用［2］。2）LF快速白渣精炼技术。采用预熔合成渣（其配比见表2）造渣，通电前期通过分批量加白灰、铝粒、复合脱氧剂（CaC2）等快速脱氧造白渣。预熔合成渣配比：CaO45%～55%，CaC210%～20%，CaF25%～8%，预溶料10%～18%。预溶料主要成分为：CaO45%，Al2O325%，MgO5%。低碳低硅自行车飞轮用钢生产实践朱坤学（山东省冶金设计院股份有限公司，山东济南250014）收稿日期：2009-12-17作者简介：朱坤学，男，1979年生，2005年毕业于东北大学材料与冶金学院冶金工程专业。现为山东省冶金设计院股份有限公司助理工程师，从事炼钢工艺设计与研究工作。􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀧘􀥘􀧘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀥘􀧘􀥘􀧘生产技术生产技术28ProductionPracticeofLow-carbonandLow-siliconSteelforBikeFlywheelZHUKun-xue（ShandongProvinceMetallurgicEngineeringCo.,Ltd.,Jinan250014,China）Abstract:Abstract:Thisarticleintroducedtheproductionprocessesoflow-carbonandlow-siliconsteel1008forbikeflywheel,thatis,adoptingLD-LF-CCprocessroute.Inpracticeproduction,aseriesofmeasuresweretakensuchasintelligentargonblowinginconverter,makingthewhiteslagfleetlyinLFfurnaceandfullprotectioncastingunderstoppercontrol.Itsuccessfullyresolvedmanyproblemssuchasdifficultcomponentcontrolbecauseoflow-carbonandlow-siliconinthe1008steel,heavytaskindeoxidationandhighrequirementofthemoltensteelpurity,andimprovedthesteelquality.Keywords:Keywords:steel1008;converter-ladlefurnace-continuouscastingprocess;deoxidization3）智能吹氩加速夹杂物上浮去除。智能吹氩主要是利用在G6数控吹氩机的炉前操作箱和工控机控制吹氩流量。生产实践中制定并实施了LF精炼过程各个阶段流量控制：精炼通电化渣、提温过程采用氩气弱搅拌，钢包透气砖出口流量控制在20～45L/min；精炼喂铝线操作结束、配成分期间采用氩气强搅拌，即智能吹氩旁吹操作（通常压力为1.3～1.6MPa）；软吹过程采用弱搅拌，钢包透气砖出口流量控制在10～20L/min。以上措施保证了精炼过程各个阶段良好氩气搅拌效果，使钢渣得到最佳接触反应，为夹杂物充分上浮创造了良好的动力学条件；在造好精炼渣的前提下，软吹搅拌时间在10min以上，使钢中的气体及夹杂物得以充分上浮。4）LF精炼终点钙处理，对夹杂物进行变性处理，提高夹杂物去除率。5）塞棒控制全保护浇注，避免钢水二次氧化。3生产实践3.1转炉冶炼实践过程1）3253～3255炉次，转炉终点碳平均0.04%，钢水严重过氧化，采用铝锰钛合金脱氧后钢中氧含量仍在100×10-6以上。2）3258、3259炉次，由碳氧平衡浓度常数及终点钢水氧含量和碳含量关系可知，当钢水中的碳含量＜0.10%时，钢水中的氧含量随碳含量的降低急剧增加。实践中，通过加强转炉终点控制，放钢钢水碳由0.04%～0.05%提高到0.06%～0.07%，大大降低了转炉放钢钢水氧含量，为精炼提供了良好的进站钢水条件。3）为发挥Si+Mn+Al复合脱氧优势，采用部分硅锰代替中锰合金脱氧合金化，保证LF精炼前钢水增硅控制在0.01%～0.02%，同时降低了钢水氧含量。3.2LF精炼过程控制炉号3253～3259的生产数据见表2、表3。根据表2、表3并结合生产实际分析如下：1）进站渣普遍较稀（炉渣高温、氧化性强），整个造渣过程石灰分两批加入，复脱多批次加入，通过造黄白渣，加强氩气搅拌，获得了较好的脱氧脱硫效果。2）LF精炼采用分批加入强脱氧剂铝粒、铝表2LF精炼过程脱氧、造渣参数炉号32533254325532583259石灰/kg400350350400350复脱/kg15017515010590铝粒/kg507090150铝线/m140140150120120表3LF精炼成分控制情况炉号3253325532563254325732583259Als/%0.0110.0120.0190.0110.0220.013TAl/%0.0260.0240.0360.0230.0320.026Als比率/%42.3050.0052.7847.8369.8451.55取样位置炉后中包炉后中包炉后中包炉后炉后炉后炉后C/%0.050.090.050.060.060.070.050.040.050.07Si/%0.040.060.060.070.060.050.090.060.050.04Mn/%0.420.430.390.390.400.400.410.400.430.43P/%0.0200.0200.0090.0100.0100.0090.0130.0150.0140.013S/%0.0050.0090.0070.0100.0030.0070.0060.0060.0080.009线并大氩气搅拌进行脱氧、调渣，精炼终点喂入钙铁线，铝脱氧钙化处理效果良好，钢水平均Ca含量0.0024%，Als比例平均为52.78%。钢水流动性控制较好，未出现水口堵塞现象。3）取3炉中包样化验成分与炉后成分对比发现，增C0.01%，增Si无规律。4）精炼终点钢水平均S含量0.007%。3.3连铸控制采用塞棒控制全保护浇铸，并实施“三恒”（恒拉速、恒中包温度、恒中包液面）控制，以稳定钢流，减少液面波动，避免钢水吸氧。4结语实践证明，通过转炉智能吹氩、LF精炼炉快速造白渣技术以及塞棒控制全保护浇铸等工艺可以成功解决低碳低硅自行车飞轮用钢脱氧问题，保证了轧材顶锻拉弯检验全部合格，产品质量全部满足客户的需求。参考文献：［1］赵云珠.薄板SPHC低硅控制技术探讨［C］//中国金属学会.2007年中国钢铁年会论文集.北京：冶金工业出版社，2007.［2］刘根来.炼钢原理与工艺［M］.北京：冶金工业出版社，2004.低碳低硅自行车飞轮用钢生产实践朱坤学2010年第2期29