if钢顶渣控制分析

线性缺陷（sliver）是影响IF钢表面质量的主 要原因。关于其组成，不同钢厂的认识相对统一， 主要是大型的Al2O3夹杂和保护渣。因此，冶炼IF 钢的关键是控制钢液洁净度和Al2O3夹杂。钢包顶 渣改质和使用优良的中包覆盖剂是提高钢水洁净 度的重要手段。本文对比了不同厂家顶渣改质的 效果，分析了顶渣改质的机理。现场试验研究了 不同的顶渣改质效果对IF钢产品表面质量的影 响，对比了不同的中包覆盖剂对IF钢表面质量的 影响，希望通过以上分析为IF钢生产提供参考。
2020 年第 1 期
LYS Science-Technology& Management
IF 钢顶渣控制分析
刘钊 1 隋亚飞 2 赵如 2 刘彭 2
（1.涟钢 210 转炉厂；2.涟钢技术中心）
摘 要 本文详细论述了 IF 钢顶渣改质和中包覆盖剂对钢液洁净度的作用机理，试验研究了顶渣改质和中 包覆盖剂对 IF 钢线性缺陷的影响。理论显示 RH 顶渣的 C/A 比应在 1.5~2.0 之间，顶渣改质的 T.Fe 含量低于 5%最好，其次是在 5%~10%之间。然而现场试验结果表明 DR07 外板 2、3 级线性缺陷指数和渣的 C/A 比有 明显对应关系，但是和渣中 T.Fe 的对应关系不明显。浇铸 IF 钢中间包使用碱性覆盖剂时，冷轧卷线性缺陷 发生率显著低于使用酸性覆盖剂和双层覆盖剂的工艺。 关键词 IF 钢；顶渣；覆盖剂；洁净度
图 3 RH 纯循环和钢液镇静时顶渣氧化钢液的机理
1.2.2 CaO/Al2O3 比的影响 精炼渣各组元的活度对于精炼渣的脱氧、吸
附夹杂物等有着直接的影响。其中对于铝脱氧的
IF 钢而言，最重要的指标是 CaO/Al2O3 比（C/A 比）。C/A 比影响洁净度的机理有三个方面。
首先 C/A 比最直接的影响就是 Al2O3 的活度， CaO-FeO-Al2O3-6%SiO2 四元渣系中的 Al2O3 的等 活度变化如图 4 所示。在渣中相同的 Al2O3 含量 下，随着 C/A 值的增加，Al2O3 活度逐渐降低。 例如，Al2O3 含量为 30%，C/A 比为 1.7 时的 Al2O3 活度约为 0.005，C/A 比为 1.0 时，Al2O3 活度约 为 0.04。铝脱氧过程中，钢液的自由氧的含量是 由渣中的 Al2O3 活度、钢中的 Al 含量和温度共同 决定的。根据计算，当渣中 Al2O3 活度从 1 降低 到 0.1 时，钢中自由氧能够降低 3~4ppm。所以， 渣的 C/A 比首先会直接影响钢中的自由氧含量。
1 顶渣改质研究
1.1 改质效果
首钢最初生产汽车板时采用顶渣不改质的工 艺，产品表面质量较差。随着生产水平的不断提 升，愈发感觉到顶渣不改质存在诸多不足。转炉 出钢后对钢包渣不进行改质，渣中 FeO 含量在 8%~16%范围内，其对钢液二次氧化作用会一直 持续到连铸结束，对钢液洁净度造成严重影响。
RH 精炼结束后很长的镇静时间，钢液中微小夹 杂物仍然难以上浮去除，此条件下钢液还会被高 FeO 含量的炉渣二次氧化。为此，首钢开发了“强 改质”工艺，要求炉后加入足够量改质剂，将 RH 进站钢包顶渣 T.Fe 降低到 4%以下，RH 出站时 额外加入改质剂。图 1 显示改质以后钢中全氧和 夹杂物含量都明显减少，汽车钢板生产带出品降 低了 30%以上[1]。
的 FeO 活度为 0.3，C/A 比为 1.7 时的 FeO 活度 约为 0.1。在同样的 FeO 含量下，不同的 C/A 比 导致的 FeO 的氧化效果可以差 3 倍。所以，C/A 比会通过影响 FeO 活度而间接影响顶渣对钢液的 氧化。
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图 1 首钢京唐顶渣改质效果
涟钢科技与管理
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钢液铝损减小 30%~40%，RH 结束时钢液全氧小 于 20×10-6，铸坯表层夹杂物数量密度从 5.66 个 /mm2降低到 2.96 个/mm2，IF 钢洁净度显著提高。
图 2 邯钢的顶渣改质效果 日本钢管公司的检测结果显示经过渣脱氧处 理后，超低碳钢的表面缺陷指数下降 80%。新日 铁通过将顶渣中 T.Fe+MnO 含量降低到 4%~6%， 冷轧板的表面缺陷可降低到传统水平的 1/6[5]。
图 4 C 会影 响 渣中 FeO 的 活 度 ， CaO-Al2O3-FeO 三元系中的 FeO 等活度线如图 5 所示。由图可知 FeO 含量 20%，C/A 比为 1.0 时
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邯钢控制渣中 FeO 含量低于 15%，且将 C/A 比控制在 1.5~1.8 之间，SiO2 含量 4%~6%，顶渣 优化后钢中全氧含量明显降低，如图 2 所示[2]。 马钢和钢研院对比了改质和不改质工艺，发现顶 渣改质可以有效降低炉渣氧化性、改善钢水洁净 度，改质工艺中的铸坯簇状夹杂物类型单一，数 量和尺寸较小，优于不改质工艺。北京科技大学 在首钢的试验发现[3-4]，使用铝质改质剂降低炉渣 氧化性，必须加入足量石灰以保证顶渣吸收 Al2O3 夹杂的能力。通过提高改质剂加入量，RH 进站 FeO 含量可以从 13%~16%降低到 0.77%，
1.2 改质机理
钢包顶渣改质的基本思路是对炉渣进行脱氧， 降低顶渣的氧势，并调整炉渣的碱度和流动性， 促进其对 Al2O3 夹杂物的吸附。 1.2.1 T.Fe 的影响
由于 IF 钢超低碳的要求，转炉终点都是沸腾 出钢，钢液和炉渣中都有较高的氧。在 RH 精炼 和镇静过程中顶渣中的氧会氧化钢液中的[Al]、 [Ti]等元素，生成氧化物夹杂，进而造成水口堵 塞和冲棒，最终引起线性缺陷。尤其是钢包加盖 以后，由于顶渣温度升高，渣-钢间的反应更彻底。 顶渣氧化钢液的机理如图 3 所示，RH 纯循环时 反应的限制性环节是炉渣边界层 FeO 的扩散，钢 液镇静时反应的限制性环节是钢液一侧[O]的传 递。因此为了降低炉渣对钢水的氧化，必须减少 渣中的 FeO 含量。