吹氩站精炼含铝钢的生产实践

发布日期：2013-10-13 来源：重庆钢铁股份有限公司作者：张杰新，刘晓峰浏览次数：429

核心提示：介绍了重庆钢铁股份有限公司老区通过对脱氧工艺的优化，并采用钙处理工艺，解决了脱氧产物 Al2O3对钢水质量的影响及浇铸过程的可浇性问题，实现了“转炉→吹氩站→连铸”工艺路线稳定生产含铝钢。缓解了用 LF 生产品种钢的压力，在保证质量的前提下降低了生产成本。

张杰新，刘晓峰

( 重庆钢铁股份有限公司炼钢厂，重庆 401258)

摘要: 介绍了重庆钢铁股份有限公司老区通过对脱氧工艺的优化，并采用钙处理工艺，解决了脱氧产物 Al2O3对钢水质量的影响及浇铸过程的可浇性问题，实现了“转炉→吹氩站→连铸”工艺路线稳定生产含铝钢。缓解了用 LF 生产品种钢的压力，在保证质量的前提下降低了生产成本。

关键词: 吹氩站; 含铝钢; 钙处理; 夹杂物

使用铝对钢水脱氧或细化晶粒逐步成为较多钢种的工艺要求之一。为解决含铝钢对钢水可浇性的影响，普遍采用“转炉→LF→连铸”的工艺路线，通过 LF 工艺将脱氧产物 Al2O3尽量地排除，将钢水中的硫含量降到更低，并通过钙处理，保证钢水的可浇性。然而，对一些精炼装备较少的钢厂，此生产工艺却严重制约着含铝钢的生产。

重庆钢铁股份公司炼钢厂( 以下简称“重钢”) 大渡口老区为降低设备运行成本及适应搬迁的需要，从2010 年底陆续将原有的 4 座80 t 转炉，3 座 LF，5 台铸机调整到 3 座 80 t 转炉，2 座LF，4 台铸机，造成不能 3 条生产线同时生产优质钢的局面，合同兑现严重滞后。在其品种结构中，含铝钢约占40 %。为解决生产组织中存在的问题，在2011 年初，重钢炼钢厂开始研究采用“转炉→吹氩站→连铸”的工艺路线来生产部分低级别的含铝钢。通过在氩站采用钙处理工艺，较好地实现了部分含铝钢( 如船板钢 B、A32 等) 在“转炉→吹氩站→连铸”的工艺路线下的稳定生产，促进了合同的及时兑现，还实现生产含铝钢炼钢生产成本的降低。

1 吹氩站处理含铝钢存在的问题

吹氩站工艺的功能主要是均匀温度和成分，协调炉机节奏。一般情况下，钢水在吹氩站停留的时间较短; 而且，受钢水硫含量、温度及夹杂物含量的影响，不适宜对钢水进行钙处理。有资料表明［1］，含铝钢一般采用铝作脱氧剂，当钢中w( AlS) =0． 02 % ～ 0． 05 % 时，其脱氧产物主要是 Al2O3。其脱氧反应式为:

2［Al］ + 3［O］ = ( Al2O3)

ΔGΘ= － 1 225 000 + 393． 8T J / mol ( 1)

Al2O3的熔点高达2 050 ℃，它与钢水润湿角为 0°，钢水与 Al2O3的界面张力较大，Al2O3有相互聚群倾向，两个 10 μm Al2O3夹杂粘结只需要0．03 s，粘附力很大且粘附后有足够的强度［2］。因此，影响钢水的纯净度，在浇铸过程中使钢水流动性变差，附着在水口壁，造成水口结瘤。

2 改进措施

2． 1 减少钢中 Al2O3含量

为避免氩站处理的钢水中的 Al2O3含量过高，影响钢水的可浇性。采用以下措施进行控制:1) 加强转炉终点控制，降低钢水中的氧含量，为脱氧减轻负担; 2) 优化出钢过程中的脱氧工艺，增加脱氧剂的种类及用量，使进吹氩站时钢水的w( O) 控制在 10 × 10－ 6以内; 3) 适当延长氩站吹氩时间，促进夹杂物上浮。

2． 2 创造钙处理条件

钙处理铝镇静钢时，加入钙既可改变 Al2O3夹杂物形态，防止水口堵塞，但又可与钢中硫生成 Ca S，将增加水口堵塞现象发生。因此，钙处理时既要转变 Al2O3，又不要生成 Ca S［1］。为此，采用以下措施: 1) 将钙处理前钢水中 w( S) 控制在0． 020 % 以下; 2) 钢水中 w( Ca) /w( Al) 控制在0． 08 ～0． 12; 3) 钙处理以后保证软吹氩5 min以上。

3 生产实践

2011 年，重钢炼钢厂在 80 t 转炉上进行了氩站处理含铝钢的工业性试验，取得了较好的效果。

3． 1 过程硫含量控制情况

经 LF 的钢水在钙处理前，可以通过 LF 脱硫工艺把钢水中的硫含量控制得较低。但吹氩站处理钢水的硫含量，就必须依靠铁水脱硫及转炉的过程控制来保证。有资料表明［3］，钢中硫含量高时，对钙的平均回收率有较大的影响; 故生产中应尽量降低钢中的硫含量，钙才能对钢中氧化铝夹杂物进行有效的变性。所以在钙处理前钢中硫含量较高时，必须适当提高喂线量，以达到较好的钙处理效果。由于目前该厂80 t 铁水脱硫装置采用的是单喷吹石灰脱硫工艺，工艺较落后，为保证脱硫效果，对铁水采用前扒渣，减少铁水渣对脱硫的影响，并适当加大脱硫剂用量，使脱后铁水w( S)控制在0． 010 %以内。为解决因原材料质量差造成转炉回硫严重，导致转炉终点硫含量无法达到钢水钙处理的要求，采用在出钢过程加入一定量的合成渣对钢水进行脱硫。由于含铝钢钢水脱氧较好，有利于促进合成渣对钢水的脱硫。通过以上措施，使钙处理前钢中 w( S) 控制在0． 020 % 以内，如表 1 所示。

吹氩站精炼含铝钢的生产实践1

3． 2 转炉终点氧含量控制情况

在生产前首先根据脱硫铁水的温度情况，确定合适的脱硫铁水量及生铁量，使转炉过程 C-T基本协调; 其次化好过程渣，提高倒炉成分命中率，减少点吹次数。使转炉终点 w( C) 控制在0． 06 % ～ 0． 08 % ，或终点钢水 w ( O) ＜ 600 ×10－ 6; 最后利用复吹转炉后搅使终点钢水氧含量稳定达到控制目标。

3． 3 钢水的 w( Ca) / w( Al) 控制情况

首先，要稳定控制钢水中的 AlS含量。在控制好转炉终点氧含量的同时，要加强出钢过程的脱氧控制。根据文献［4］，钢液中自由氧质量分数高( 400 ×10－ 6) ，铝一次加入很多时，生成大量的大尺寸 Al2O3簇群，大尺寸 Al2O3簇群由钢液上浮去除得很快。故加入铝铁的时机控制在出钢约1 /2 时。采用分步加入脱氧剂的工艺，即先加铝铁，再和合金一起加入 Si-Ca-Ba-Al 合金，在合金加完后根据转炉终点情况加入一定量的钢水精炼剂。此脱氧工艺可以较稳定的控制钢水中的 AlS含量。再采用定氧仪计算出钢水中的 AlS含量。根据 AlS含量加入 Si Ca 线进行钙处理，使钢水中w( Ca) / w( Al) 控制在0． 08 ～ 0． 12。

3． 4 氩站工序时间控制情况

与 LF 精炼相比，氩站工序时间较短，不利于脱氧产物的排除。虽然通过脱氧前移工艺，有利于大型夹杂物的排除，但在工序时间的控制上仍是关键控制点。考虑到氩站温降的影响，将氩站工序时间由 11 min 延长到 15 min。不仅要求保证钢水进站后 2 min 的大流量吹氩，还要保证钙处理后 5 min 的软吹时间。确保夹杂物的有效排除。同时，还要做好钢包的保温工作。

3． 5 保护浇铸情况

1) 采用大包长水口保护浇铸工艺，并在长水口内加密封圈预防钢水吸气。2) 采用先上大包保护管后再开浇的浇铸工艺。3) 要求大包后期的敞浇时间控制得尽量短，同时严格控制钢包下渣量。4) 中间包采用双层渣保温和加强吸附夹杂能力。

3． 6 生产效果

1) 通过生产实践，钢中 w( AlS) = 0． 03 % ～0． 05 % ，w ( Ca ) = 0． 003 0 % ～ 0． 004 5 % ，w( Ca) / w( Al) 控制在0． 08 ～ 0． 12，钙处理前钢中w( S) ≤0． 020 % ( 如表 1、表 2 所示) ，未发生水口严重堵塞现象。

吹氩站精炼含铝钢的生产实践2

2) 氩站出站钢水中的氧化夹杂物含量与 LF处理后的相当。重钢生产含铝钢( 如船板钢 B、A32 等) LF 出站钢水中的氧化物总质量分数的一般在0． 003 % ～ 0． 005 %。如图 1 所示，统计 30炉钢的氧化物总质量分数均在0． 006 % 以内，钢水的洁净度满足一般优质钢的质量要求。

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