連鑄鋼水快速精煉工藝實(shí)踐

1、2007年?duì)t外精煉年會(huì)論文集352007年7月LadleRefining2007AnnualmeetingProceedingsJuly.2007連鑄鋼水快速精煉工藝實(shí)踐杜松林12)吳堅(jiān)2)胡義貴2)高振波2)包燕平2)1）北京科技大學(xué)冶金與生態(tài)工程學(xué)院，北京100083；2）馬鋼第三鋼軋總廠，安徽馬鞍山，243000摘要本文通過(guò)在吹A(chǔ)r合金微調(diào)站加入Al脫氧和SiCa對(duì)夾雜物變性，選擇合適的造渣劑CaO—SiO2CaC2以及軟吹A(chǔ)r工

2、藝，可以在不影響連鑄機(jī)匹配的條件下（18分鐘內(nèi)）使鋼水中活度氧降低到20ppm以下，渣中的FeOMnO＜3%，而連鑄澆注時(shí)不會(huì)發(fā)生水口堵塞現(xiàn)象。滿足了馬鋼三鋼軋總廠從美國(guó)新引進(jìn)的使用油潤(rùn)滑澆鑄的小異形坯連鑄機(jī)對(duì)鋼水質(zhì)量和生產(chǎn)匹配的要求。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞精煉；脫氧；水口堵塞；鋼水鋼水經(jīng)過(guò)LF等精煉工藝之后，很容易使鋼的全氧、硫含量達(dá)到較低的水平，但是其精煉時(shí)間長(zhǎng)、成本高。另一方面，如果單純使用Al脫氧來(lái)降低鋼中氧含量，對(duì)Q235類鋼當(dāng)鑄坯中A

3、ls大于0.003%相應(yīng)的活度氧40~50ppm以下時(shí)[1]就有可能發(fā)生水口堵塞而澆鑄困難。對(duì)一些不需要深度精煉而又要求氧含量比較低的情況，就需要意中快速的脫氧精煉方法，來(lái)滿足高效生產(chǎn)的連鑄機(jī)對(duì)鋼水純凈度的某些特殊要求。文獻(xiàn)[2]報(bào)道了使用CaOAl2O3精煉劑處理，用來(lái)脫硫和脫氧，取得了脫硫率40%和一定的脫氧效果。僅僅使用精煉劑脫氧和造渣，其速度難以滿足轉(zhuǎn)爐與連鑄機(jī)的匹配的要求。本文所應(yīng)用的快速精煉工藝，是通過(guò)在吹A(chǔ)r合金微調(diào)站加入

4、Al和SiCa，選擇合適的鋼渣改質(zhì)造渣劑CaOSiO2，加上電石脫氧，可以在不影響連鑄機(jī)匹配的條件下（18分鐘內(nèi)）很快速的使鋼水中活度氧降低到20ppm以下，渣中的FeOMnO＜3%，而連鑄澆注時(shí)不會(huì)發(fā)生水口堵塞現(xiàn)象，滿足了馬鋼三鋼軋總廠從美國(guó)新引進(jìn)的使用油潤(rùn)滑澆鑄的小異形坯連鑄機(jī)對(duì)鋼水質(zhì)量和生產(chǎn)匹配的要求。1生產(chǎn)條件與檢驗(yàn)方法1.1生產(chǎn)條件1）50t復(fù)吹轉(zhuǎn)爐，平均出鋼量70t；2）底吹A(chǔ)r合金微調(diào)站，雙線喂線機(jī)；3）賀利氏在線定氧儀；

5、4）異形坯連鑄機(jī)，斷面為：43030090；32022085；5）油潤(rùn)滑澆鑄；6）鋼種SS400等。1.2所用的材料1）試驗(yàn)工藝分別采用Al線、SiCa線脫氧；2）兩種不同類型造渣劑，一種是CaOAl2O3質(zhì)（本文中稱作A），另一種是CaOSiO2質(zhì)（本文中稱作B），主要化學(xué)成分如下：表1造渣劑的主要成分Table1Mainchemicalcompositionofslaggingmixture成分渣系CaOAl2O3SiO2AlCaC

6、2A（%）24.1238.166.810.69B（%）40~50＜825~40若干2.3工藝流程轉(zhuǎn)爐出鋼→加入造渣劑→定氧、喂Al線→取渣樣觀察調(diào)渣→喂SiCa線→軟吹A(chǔ)r2結(jié)果與分析2.1脫氧1）使用Al脫氧。脫氧量與Al線喂入量之間的關(guān)系見(jiàn)圖1和式（1）。圖1實(shí)際生產(chǎn)的數(shù)據(jù)表明，Al脫氧效果穩(wěn)定，通過(guò)喂入的Al線量可以很好的預(yù)測(cè)脫氧量；但是，使用Al脫氧，當(dāng)鋼中Als含量大于0.003%時(shí)[1]，就可能發(fā)生水口堵塞，而無(wú)法澆鑄。在馬

7、鋼三鋼廠條件下，如果不和Ca聯(lián)合使用，Al線喂入量一般小于40m，對(duì)Q235類鋼，氧活度在40ppm以上。To=8.211.672L0.000115L2（S=10.1；R=80%）式中：To—脫氧量，ppmL—喂Ca線量，mJuly.20072007年?duì)t外精煉年會(huì)論文集?37?持高的氧化能力熔渣的堿度要增加。CaOSiO2渣系有利于形成高氧化能力的精煉渣，從而有利于（FeO）的去除和擴(kuò)散脫[O]。2）精煉渣成分的選擇，要考慮鋼水與渣之間

8、可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。由于[Ca]活度很低，這里主要考察可逆反應(yīng)：4[Al]3（SiO2）=2（Al2O3）3[Si]△G=719712.4114.66T當(dāng)鋼水中[Al]高時(shí)，使用高SiO2渣，精煉渣就會(huì)成為氧化源而污染鋼水，因而必須使用高Al2O3渣，限制渣中SiO2含量。當(dāng)鋼水中[Al]低時(shí)，尤其是需要限制[Al]含量時(shí)，必須控制精煉渣中的Al2O3的含量。也就是說(shuō)，精煉渣的選擇必須和所精煉的鋼種的化學(xué)成分相適應(yīng)。本工藝條件下，鋼水中

9、[Si]含量在0.150.27，[Al]在0.0050.008%，通過(guò)上式計(jì)算的精煉渣的合適成份為CaO4252%、SiO23035%，Al2O31328%。從CaOAl2O3SiO2的三元系相圖上的CaO、Al2O3的等活度曲線標(biāo)明[5]，以CaOSiO2為基礎(chǔ)的渣系，Al2O3的活度遠(yuǎn)比以CaOAl2O3為基礎(chǔ)的渣系低，適當(dāng)降低渣中Al2O3可能有利于Al2O3夾雜的吸收，防止水口堵塞。3）從造渣材料的價(jià)格看，CaOSiO2渣系較為

10、便宜?；谶@些因素，鋼種允許的條件下，優(yōu)先應(yīng)用CaOSiO2基精煉渣系，應(yīng)用CaOAl2O3基礎(chǔ)渣系也進(jìn)行了少量的實(shí)驗(yàn)。兩種渣系的比較，尚需進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)研究。2.2.2渣的調(diào)整在出鋼過(guò)程中加入1~2kgt的精煉渣，然后在合金微調(diào)站取渣樣，視渣子的狀況，分別加入石灰、電石或石英砂加以調(diào)整。表3渣況的調(diào)整Table3Theadjustmentofrefiningslag渣的黏度渣的顏色黏度大黏度小黑色墨綠色奶油色加入石英砂等加入石灰、電石等

11、加入SiFe粉、電石等電石等所希望的顏色2.3吹A(chǔ)r攪拌眾所周知，吹氬攪拌增加夾雜物的碰撞長(zhǎng)大幾率，是促進(jìn)鋼中夾雜物上浮的有效手段之一。理論上吹A(chǔ)r的時(shí)間越長(zhǎng)越好，但由于工藝條件等限制不可能太長(zhǎng)，要求不小于5分鐘吹A(chǔ)r的流量控制是保證軟吹效果的另一個(gè)重要參數(shù)。本工藝中前期需要大流量吹A(chǔ)r，以獲得良好的攪拌效果，以保證脫氧和造渣所需的動(dòng)力學(xué)條件。最后的軟吹要求鋼水不裸露、渣面微動(dòng)為佳。這就需要有良好的吹A(chǔ)r控制設(shè)備。2.4精煉效果1）鋼中

12、氧含量。根據(jù)需要的目標(biāo)值，按照式（1）確定Al線喂入量，按表2選擇喂CaSi線量?？梢詫撍械幕疃妊鹾苋菀椎慕档偷?0ppm以下，并且較為穩(wěn)定。2）渣中FeO、MnO。通過(guò)鋼水脫氧、使用CaC2去除渣中的FeO、MnO之后，渣子的氧化性大幅度降低。精煉前后渣的典型成分如表4。表4快速精煉后終渣的化學(xué)成分Table4ThefinalchemicalcompositionofslagafterrefiningquicklyCaOAl2O3

13、SiO2MnOFeO加入量（kgt）鋼包渣平均成分（%）38.68.925.25.8412.1處理后的平均成分（%）48.97.0531.851.271.712—33）水口堵塞情況應(yīng)用這種精煉工藝之后連鑄能夠正常澆鑄，水口堵塞率比常規(guī)工藝有所提高。這可能是由于過(guò)程中鈣含量的波動(dòng)、二次氧化等所因素造成的。表5兩種工藝水口堵塞率的比較Table5Thecomparisonoftheratioofnozzlecloggingwithnmalp

14、rocesswithrefiningquickly常規(guī)工藝，%快速精煉工藝，%0.070.0874）精煉后鋼水中的平均硫含量。精煉前后鋼中平均硫含量見(jiàn)表6。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，應(yīng)用這種工藝，在馬鋼工藝條件下，不具有脫硫能力。應(yīng)用CaOAl2O3渣系，文獻(xiàn)[2]的報(bào)導(dǎo)可以獲得20~40%的脫硫率。這可能與所使用的CaOSiO2系精煉渣，堿度比較低、氧位較高有關(guān)。表6精煉后的脫S情況Table6Theamountofdesulfur精煉前鋼水硫含