45钢工艺研究

转炉吹氩精炼４５钢工艺研究
为适应竞争日趋激烈的钢材市场，我公司积极组织开发附加值较高的钢铁产品，以提高生产利润，增强抵御市场风险能力。

我公司炼钢厂８０ｔ转炉车间在炉外精炼设备ＬＦ炉还没有建好的条件下，利用现有的工艺装备，进一步优化生产工艺，通过提高钢液纯净度，成功的开发了４５优质碳素结构钢，极大的增加了我公司的产品竞争力。

４５钢是用途广泛的优质碳素结构钢，具有较高的强度和较好的切削加工性，经适当热处理后，可获得一定的韧塑性和耐磨性，适合制造各种机床、汽车、拖拉机、舰船等的零部件。

生产４５钢在冶金质量控制上的重点和难点是：（１）钢的纯净度；（２）钢中碳元素成分窄范围控制；（３）钢中低磷、硫控制；（４）良好的表面质量和内部质量。

一、工艺装备
工艺装备如下：
（１）８０ｔ氧气顶吹转炉１座，设计年产量８２万吨。

（２）钢包底吹氩装置１套。

（３）喂线装置１套。

（４）五机五流全弧形小方坯连铸机１台
（铸坯断面１５０ｍｍＸ１５０ｍｍ）。

二、工艺流程及主要控制点
工艺流程为：
１０８０高炉铁水－９００吨混铁炉－８０吨顶吹转炉－包内脱氧合金化－在线底吹氩气－挡渣出钢－包内喂线合金化和碳芯线成分微调－吹氩精炼－１５０ｍｍＸ１５０ｍｍ小方坯连铸机－检验－计量－轧钢厂。

工艺路线中主要控制点：
（１）转炉终点碳的控制采用高拉补吹法，要求终点０．１０％≤【Ｃ】≤０．２０％，【Ｐ】、【Ｓ】≤０．０２０％，终渣必须化透，控制ＦｅＯ≤１５％。

（２）成品成份按中限控制，碳按中下限控制，并保证较高的锰硅比与锰硫比，出钢前根据终点【Ｃ】控制情况预先向钢包内加入硅铝钡，当终点碳小于０．１０％时，按５０～７０／炉加入；当终点碳在０．１０％～０．１５％时，按４０～５０／炉加入；当终点碳
大于０．１５％时，按３０～４０／炉加入。

出钢时必须采用挡渣出钢，严禁包内下渣，以提高合金和增碳剂的吸收稳定性。

（３）全部采用钢包在线底吹氩气加炉后离线吹氩精炼工艺，出钢完毕炉后吹氩精炼时间≥４分钟，在条件允许的情况下应尽量延长精炼时间。

吹氩时向包内喂入相当于０．４～０．６ｋｇ／ｔ硅钙的硅钙线。

精炼过程中适时在钢包取参考样分析，成分不在控制范围要进行补加合金料或喂碳线等方法进行成分微调，精炼后测温，取成品样。

（４）出钢温度控制在１６８０－１７００℃，中包温度控制在１５１０－１５４０℃。

（５）采用大包和中包全过程保护浇注工艺。

（６）中间包液面不低于６００ｍｍ，采用低熔点的４５钢专用低碳保护渣。

（７）结晶器冷却水控制在１３０～１５０ｍ３／ｈ。

二冷水流量控制在１０～２０ｍ３／ｈ，零段、一段强冷，二段弱冷。

（８）拉速控制在２．０ｍ／ｍｉｎ～２．２ｍ／ｍｉｎ。

（９）产品执行标准和检化验标准均按国家有关规定执行。

三、性能检验
２００６年４至６月份，我们共进行了四次冶炼，连铸坯表面质量经过人工检验，完全符合ＹＢ／Ｔ２０１１－２００４标准要求，表面质量人工检验合格率达到１００％。

对连铸坯每两炉随机抽查进行低倍组织检验，从检验结果分析来看：总体效果较好，低倍组织所有数据指标均符合国家标准要求。

其中虽然部分中间裂纹缺陷评级为３．０级，但均达到国家标准要求，标志着我公司４５钢完全试炼成功。

因此，从８月份开始，４５钢即正式成为我公司正常生产的钢种。

四、应引起重视的关键控制点
在４５钢的四次试炼即以后的正式冶炼中，经跟踪检验，钢坯的各项性能指标均符合要求，产品售后跟踪调查反映质量指标较好。

虽然４５钢开发试验比较成功且已投入正常生产，但是在此过程中我们发现仍然存在一些问题，需在今后的操作中引起重视：１、成品成分【Ｃ】含量不能稳定控制。

由于炉前操作水平的差异及炉况差异等影响，造成转炉吹炼终点碳命中率较低，终点拉碳出现高低不稳。

终点碳控制差异较大容易引起增碳剂吸收率发生较大变化，进而对成品成分【Ｃ】含量的稳定控制造成很大影响。

终点碳控制较高，增碳剂用量减少，碳的吸收率比较稳定，但是会导致终渣比较粘，终点时钢中【Ｐ】
较高，成品钢中【Ｐ】不易达到控制目标，且终点样代表性不强。

因此，终点碳控制应采用高拉补吹法（一倒拉碳应控制在０．１２％至０．２０％，二倒拉碳应控制在０．１０％左右）。

这样一方面可保证终点钢中【Ｐ】达到控制目标，另一方面可保证终点样代表性比较强，再则高拉碳能保证终点碳含量比较高，可稳定碳的吸收率，易于实现对成品成分【Ｃ】含量的稳定控制。

虽然终点碳控制应采用高拉补吹法，易于实现对成品成分【Ｃ】含量的稳定控制，但是却延长了冶炼周期；因此实际生产中为保证炉机平稳衔接，一般采取一次倒炉，终点碳控制在０．１０％左右。

如果将现在使用的高锰合金换成含碳量较高的碳锰合金，则即使是出现拉碳较低的情况，也可以实现对成品成分【Ｃ】含量的稳定控制。

２、终点温度必须控制在１６８０℃至１７００℃，以保证出钢过程包内钢水温度足够高，钢水能够快速将碳粉熔化吸收，提高碳粉的吸收率。

另一方面，向钢包内加入的脱氧剂、硅铝钡等不能在出钢前全部加入钢包内，应留一部分在加完增碳剂后再加入，从而尽量提高出钢前期钢包内钢水温度，促进碳粉的熔化吸收。

３、出钢过程使用在线底吹氩气精炼与出钢挡渣操作是保证成品碳含量稳定控制的又一重要因素。

由于没有使用精炼炉且钢包内出钢量较大，所以只有在出钢过程中进行在线底吹氩气搅拌，才能保证增碳剂快速、均匀、稳定的被钢液吸收，稳定增碳剂的吸收率。

如果挡渣效果差，则会导致增碳剂大量被炉渣吸收，严重降低增碳剂的吸收率。

４、由于钢包尺寸越大，夹杂物上浮时间越长，因此，在保证炉机正常衔接的条件下增加精炼时间，对夹杂物的去除有显著影响。

故要在出钢后进行钢包底吹氩气精炼，且精炼时间要求必须≥４分钟，保证钢水成分和温度均匀。

５、连铸拉钢过程中有部分炉次出现中间包水口结瘤现象，经分析是由于这些炉次在转炉钢水合金化时加入了过量硅铝钡而导致钢水中酸熔铝含量过高，大颗粒的Ａｌ２Ｏ３夹杂物附着在中间包水口周围，从而出现中间包水口结瘤现象。

因此，在使用硅铝钡进行预脱氧时，必须根据终点钢水氧化性来合理制定硅铝钡的加入量。

６、由于试生产时转炉生产节奏慢，转炉和连铸生产衔接不稳定，使得中间包液面出现较大波动，有时会发生液面较低，大包保护套管下部露出中间包液面的情况发生，导致钢水二次氧化，起不到保护浇注的效果。

因此，连铸机拉速不能过大，且尽量保证炉机正常衔接，
保证中间包液面稳定在６００ｍｍ以上。

７、要保证拉速平稳，尽量使用自动配水，从而避免出现缩孔、脱方等铸坯缺陷。

通过优化转炉－吹氩精炼－连铸各工艺控制点的操作，在不使用精炼炉设备的条件下，采用转炉－吹氩精炼－连铸工艺成功开发了４５钢新产品。

无论是从钢水的质量、还是从钢坯、钢材的表面质量、内部质量、力学性能方面，都较好的符合了各类标准要求。

通过开发４５钢新产品，更好的满足了顾客需求，增强了公司的市场竟争力，特别是为以后开发和冶炼特殊钢积累了经验，为后来Ｈ型钢产品的开发奠定了坚实的基础。