中型优质H 型钢LF 精炼工艺优化实践

中型优质H型钢LF精炼工艺优化实践

赵圣功

(山东钢铁股份有限公司莱芜分公司，莱芜；271104)

摘要：为提高莱钢中型H型钢钢水洁净度及产品质量，炼钢厂通过开发新型转炉渣改质剂、研究快速铝脱氧技术、优化LF精炼渣系、研究硼微合金化技术、优化钢水夹杂物去除工艺，缩短了精炼周期，实现了炉机匹配，满足了优质H型钢的质量要求，提高了钢水洁净度，稳定了轧材性能。

关键词：H型钢；铝脱氧；渣系

0 前言

莱钢炼钢厂老区4号转炉—4号LF炉—4号连铸机生产线，主要配套中型H型钢生产，如Q345C、Q345D、Q345EL等一系列抗低温冲击优质H型钢。由于H型钢轧制断面不规则，对钢水的洁净度要求较高。4号转炉冶炼及4号连铸机浇注周期较短(平均25min)，LF 精炼时间紧迫，生产中常因工序衔接紧张，LF快速造白渣困难，夹杂物上浮时间难以保证，铸坯质量波动较大，质量控制能力不够强，不利于开发高端H型钢产品。为此，莱钢炼钢厂对供H型钢品种钢的4号转炉—4号LF炉—4号连铸机生产线进行工艺优化，研究LF 快速精炼法，以提高生产节奏及钢水洁净度，满足高附加值品种钢的生产要求，从而提升公司利润上升空间。

1 生产线主要概况及存在问题

1．1 生产线主要概况

炼钢厂老区4号转炉—4号LF炉—4号连铸机是国内最高效的大矩形坯H型钢生产线，公称吨位60t，但冶炼周期仅25min，年产量120万t。工艺流程为：铁水预脱硫—混铁炉—4号转炉(60t氧气顶吹转炉)—4号LF精炼炉(60t)—4号连铸机(3机3流矩形坯连铸机)。1．2 存在的主要问题

此生产线在生产品种钢过程中，由于传统的LF精炼工艺周期较长，无法与转炉冶炼及连铸浇注周期相匹配，不能大批量生产，因此每次只能采用压钢方式进行小批量(不足500t)生产。4号连铸机全流满包浇注周期为25min，而4号LF精炼炉无法在较短的时间内达到较好的脱氧、脱硫及夹杂物去除效果。炉—机生产节奏难以匹配，钢水“三恒”浇注稳定性较差，铸坯质量波动，无法满足批量生产要求。具体如下：

1)LF精炼周期30～40min，品种钢生产批量小(小于500t)。

2)LF精炼渣(FeO+MnO)≥2．0％，R<2．5。

3)成品硫在0．015％～0．025％，全氧含量60～100ppm。

4)硼合金回收率低，平均仅有35％，硼成分波动大，轧材低温冲击功不稳定，部分炉次不合格。

2 工艺优化措施

2．1 开发新型转炉渣改质剂

供中型H型钢4号转炉—4号LF炉—4号连铸机生产线主要生产中低碳钢(Q345C、Q345D、Q345EL、D级钢、DH36及一些欧标钢种)，对碳的要求较为严格。因此改质剂选择要避免增碳。同时结合生产实际，认为降低钢包顶渣的(FeO)含量和钢水含氧量并提高钢水脱硫率是改质工艺的关键。

综合考虑上述条件，自主开发了Al基钢包顶渣改质剂，本着高效实用、成本低廉、环境友好的原则，最终确定钢包顶渣改质剂的组成成分，见表1。

在出钢脱氧合金化完毕后，将改质剂加入到钢包顶部，参考加入量50～100kg/炉次，在钢包到达4号吹氩位采用氩气搅拌，保证改质剂的充分熔化和有效地参加反应，对钢水提前进行预脱氧、脱硫，缩短精炼前期成渣时间。

2．2 LF单次集中快速铝脱氧技术的研究

2．2．1 单次集中铝脱氧机理

氧气顶吹转炉出钢钢水自由氧含量较高，采用铝脱氧如果以一批方式加入钢液，主要形成Al2O3簇夹杂物，这些夹杂物尺寸大，碰撞结合力大，很容易浮出进入渣中，只有少量紧密簇状物和单个Al2O3颗粒滞留在钢液中，其尺寸小于30μm。如果以两批或多批方式加入，会出现一些板型Al2O3夹杂物，夹杂物颗粒小，尺寸在5～20μm，上浮去除较为困难，所以加入铝时应尽可能快地单次集中加入，以减少小的有害Al2O3夹杂物的数量。

2．2．2 铝脱氧方式

改变以往的硅钙钡、硅铝钙钡脱氧，采用铝质脱氧剂脱氧。尽管铝有很强的脱氧能力，但在高氧位时，因其密度小，在出钢过程中加入易在钢水表面燃烧，利用率极低，加之其价格高，因此并不经济。所以选择在出钢完毕钢水到达吹氩位时，在低氧位条件下加入(顶渣改质后的钢水氧位变低)，采用钢包喂铝线法可使铝迅速溶于钢液，显著提高铝回收率，脱氧效果良好。为缩短精炼时间，确保含铝夹杂物充分排除，在精炼进站前一次性喂入一定量的铝线(Φ12mm，Al≥98％，米重330g／m)进行强脱氧，以减少难以去除的板型Al2O3夹杂的产生。

2．3 钙处理工艺

2．3．1 钙处理机理

经铝脱氧的钢液中存在的Al2O3夹杂物多数熔点很高，在连铸温度下呈固态，很容易在中间包水口处聚积引起堵塞，因此向铝脱氧的钢液中加入钙，能够改变铝氧化物夹杂的形态。钙是强脱氧剂且沸点低，进入钢液后很快成为蒸汽，在上浮过程中与钢中氧作用生成钙的氧化物。钙处理过程中，随着夹杂物中钙的增加，夹杂物将沿着Al2O3-CaO·6Al2O3-CaO·2Al2O3-12CaO·7Al2O3-CaO·Al2O3-3CaO·Al2O3的路线改变性质[1]。各钙铝酸盐夹杂物的性质，见表2。

根据表2可以看出，CaO和Al2O3生成的五个中间相性质差异较大，应控制钢中钙含量，避免生成中间相CaO·6Al2O3、CaO·2Al2O3、CaO·Al2O3而生成液相12CaO·7Al2O3，有利于夹杂物上浮，12CaO·7Al2O3熔点很低(1415℃)，而且密度小，在钢液中集聚上浮排入炉渣，就可以使大量的这类脱氧产物在进入中间包之前从钢液中上浮去除，不仅可以减轻中间包水口堵塞问题，保证连铸顺利进行，改善钢液的浇铸性能，而且可以提高钢水清洁度、改善钢的质量。

2．3．2 钙处理方式

1)为有效减少粉剂包芯线(硅钙线、钙铁线)中有害元素(S、P、C、Si)带入钢液，提高钙回收率，降低生产成本，同时满足脱氧、脱硫、改变夹杂形态、促进夹杂物上浮、净化钢液的目的，采用实芯纯钙线(理化指标见表3)对钢液进行钙处理。