★钢水LF炉精炼成分稳定控制的措施

钢水LF 炉精炼成分稳定控制的措施

陈永金覃强周汉全

（转炉炼钢厂）

刘川俊

（技术中心）

摘要：总结稳定控制150 t LF 炉精炼钢水中C、Si、Mn、P、S、Al、Ti、气体等的措施及其效果。

关键词：钢水精炼；LF 炉；稳定；C；Si；Mn；P；S；Al；Ti；气体

1 前言

随着柳钢高附加值钢种的不断开发以及客户要求的不断提高，确保连铸钢水成分在一个小的范围内波动，保证连铸坯成分的连续性和稳定性，最终实现材质性能的稳定，显得日益重要。尤其是在精炼处理过程中钢水成分的精确控制。

目前，柳钢通过LF 精炼炉一般能控制w（C）在±0.02 %，w（Si）、w（Mn）在±0.03%，w（S）、w（P）≤目标值。在LF 精炼炉实现钢液成分的精确控制，必须遵循下列原则：钢液脱氧良好；造好精炼渣；取样具有代表性；钢水质量；准确的合金成分；在线快速分析。2成分稳定控制措施

2.1 钢中C 的控制

在精炼过程中，LF 电极、钢包内衬特别是渣线部位的侵蚀等都是增碳过程。LF 电极增碳主要是由于大电流的冲击造成电极端部剥落，加热过程中大幅度升温飞溅的钢渣粘附于电极，电极质量或操作原因造成电极掉块等造成[1]。因此为了避免上述因素造成的碳控制失误，要做到如下控制：

（1）注意观察精炼过程，若发现电极高度突然下降或钢液面漂浮有电极头，要将其造成的增碳进行考虑，并在调碳过程中适当减少增碳剂使用量。

（2）尽量避免在LF 炉大幅度升温，尽量减少电极长时间通电，且每次通电时间要求不超过10 min。停止通电后待钢水成分、温度搅拌均匀后再次通电。避免长时间通电引起钢水表面过热，过度侵蚀、冲刷钢包砖造成的增碳。

（3）选用合理的造渣制度，尽早营造还原性气氛，并使炉渣泡沫化，降低电极与物料之间的摩擦侵蚀以及大块物料的飞溅。造渣过程中，合理布料，减少萤石使用量，从而降低萤石对钢包砖的强烈侵蚀。

（4）选用合理的吹氩强度，保证钢水迅速传质、传热，避免大吹氩对钢包的冲刷。

（5）保证电极质量，减少处理过程中电极侵蚀。

（6）加强操作如接电极、放电极紧固等，减少并避免电极误操作。

（7）取样前，留意顶渣状态，避免形成电石渣在炉渣化透后造成钢液增碳。

（8）事故钢水回精炼炉升温时，需考虑覆盖剂增碳量。

（9）精炼过程中，需补加大量高碳合金如高碳铬铁、高碳锰铁等进行成分调整时，应考虑加入合金后的增碳量。

此外，在转炉出钢脱氧合金化的过程中，由于加入增碳剂，有一部分碳粒混入钢渣中，使熔渣变稠甚至硬化、结壳，在LF 炉送电处理过程中，混入渣中的碳粒逐渐进入钢液而使钢液增碳。为解决这一问题，采取了炉前按钢种下限碳含量控制，减少转炉下渣量，优化石灰加入量和LF 炉第一次通电结束后中强搅3～5min后取样的措施，确保LF 炉碳含量命中钢种成分设计要求。

2.2 钢中Si 的控制

在高温、强还原性、二氧化硅含量高和高还原性炉渣条件下，会发生回硅反应[1]。因此，在精炼工序钢水Si 含量能否稳定控制在预定范围内，主要取决以下因素：转炉终渣成

分和下渣量、LF炉的脱硫负荷、钢包顶渣的化学成分、钢包顶渣成渣路线与钢水中酸溶铝含量的合理匹配等。

2.2.1 低硅控铝系列

低硅控铝系列，Al 起主要脱氧作用。此外，Ti、Ca 元素与O 结合能力都比Si 要强。因此，它们均可将SiO2中Si 置换出来，发生回硅反应。为了避免Si 失控，采取的主要措施：

（1）根据钢种成分设计特点、出钢下渣量，确定各工序合理的石灰加入量，保证炉渣碱度及良好流动性，从而降低二氧化硅活度。

（2）出钢过程严禁加铝系合金。如必须加铝铁，应在合金化前加入少量进行弱脱氧，使其第一时间与钢水中氧发生反应，而不会上浮至表面将渣中SiO2还原。

（3）合金量比较大的低硅钢种，应尽可能减少合金中含硅量。并由炉前与调度提前联系，要求使用铝钢用罐。

（4）严格控制使用含硅较低的精炼渣和改质剂等造渣原材料，避免钢水增硅。同时，造渣过程中的顶渣脱氧剂尤其是铝粒要分散加入，避免局部脱氧过深而增硅。

（5）在满足夹杂物上浮要求、温度符合浇注要求的情况下，尽量减少通电时间。

（6）减少精炼过程脱氧加铝量，钢水到站后将w钢水（A）l 调至0.01%～0.03 %，即可满足脱硫要求。Al 控制过高，既增加了钢中酸溶铝的损失，又会导致钢液回硅趋势增加。

（7）事故钢水待精炼期间，严禁加入任何脱氧剂，如钢芯铝、铝粒、改质剂、精炼渣等。待生产节奏正常后，方可进行调渣、控铝。

（8）规范吹氩制度，避免全程大吹氩，减少渣钢间回硅反应。

（9）保证一定的渣厚并选择合适的钙线喂入点，控制好喂线量和喂线速度，减少或避免钢液“沸腾”造成钢水回硅。

2.2.2非低硅控铝、不控铝系列

非低硅控铝系列，在调整硅时，尽可能在炉渣变白后加入；非低硅不控铝系列，采用硅锰合金进行成分调整时，注意增硅量。此外，渣面需加强脱氧，减少钢中硅烧损。采用硅钙钡强化脱氧、硅钙线进行钙处理时，增硅量也需考虑。

2.3 钢中Mn 的控制

在LF 处理过程中，特别是在强还原性渣工艺条件下，渣中MnO 将会被还原进入钢水中，出现精炼过程中的“回锰”现象。回锰量主要取决于钢包渣中的MnO含量和顶渣的还原性，并且发生在LF处理前期、造白渣结束这一时期。

因此，在LF 进行合金微调时，必须根据转炉终点氧化性、出钢下渣量、LF 处理工艺状况等预判回锰量，尽量在渣面脱氧结束、回锰反应基本结束后再调整锰，尤其是对于锰含量范围非常窄的钢种一定要注意。

2.4 钢中P 的控制

钢中P主要决定于转炉终点P 含量和出钢过程下渣量，LF 精炼过程基本不承担去P 任务。在LF 造白渣处理过程中，由于强烈的还原性气氛，钢包渣中的P2O5基本全部被还原进入钢水中。而在出钢过程由于加入顶渣，渣量增加，降低了渣中的P2O5含量，同时由于钢包渣中的氧化性氛围降低，发生回磷。因此有效地控制出钢下渣量、降低转炉渣中的P2O5含量、降低转炉终点钢水中的P 含量是控制钢中P 含量的重点。在减少精炼过程回磷方面，主要是增加石灰加入量，保证顶渣碱度，降低渣中五氧化二磷活度等，这些措施对抑制回磷的作用比较有限，往往需要牺牲精炼工艺的完整性，尤其是冶炼低硫控铝系列的钢种。

2.5 钢中S 的控制