邯钢一炼钢厂开发45号钢实践

邯钢一炼钢厂开发45号钢实践

唐恒国闫小平杨学书李玉晨

摘要：介绍了邯钢一炼钢厂开发45号钢的生产历程,阐述了为提高钢种命中率及铸坯质量所采取的配套工艺措施,对影响45号钢的热加工性能的因素进行了一些探讨。

关键词：45号钢转炉保护浇铸LF精炼炉

Practice on Development of 45 Steel in No.1

Steelmaking Plant of Handan Iron & Steel Co. Ltd.

Tang Hengguo Yan Xiaoping Yang Xueshu Li Yuchen

(Handan Iron & Steel Co. Ltd.)

Abstract：Introducing the process of developing 45 steel in No.1 Steelmaking Plant of Handan Iron & Steel Co. Ltd., some process measurements adopted to increase hit rate of steel grades and improve strand quality are presercted in this paper. Some discussions are taken upon the effects of hot workability of 45# steel.

Keywords：45# steel converter protecting casting LF refining furnace▲

1 前言

中小转炉(30t以下)冶炼45#钢相对于电炉具有成本低的优势,但是由于中小转炉受装备水平影响,普遍存在装入量不稳定、操作不易控制等缺点,如果没有与之配套的工艺手段,其命中率和铸坯质量便得不到有效保证［1］。

邯钢一炼钢厂自1996年开始开发45号钢,受当时工艺条件的限制,钢种命中率只有60%左右,钢材的热顶锻合格率不到50%。通过长达三年多的艰苦攻关,先后采取了铁水预脱硫、LF钢包精炼炉精炼处理以及连铸全封闭保护浇注等多种措施,命中率和铸坯内在质量逐步提高,钢材的各种性能也得到明显提高。目前,45号钢命中率可以达到99%以上,钢材的热顶锻合格率大于85%,基本可以满足市场的需要。

2 主要装备及铁水条件

2.1 铁水条件

w(C)-4.1～4.3% w(Si)-0.5%～0.9% w(Mn)-0.1%～0.2%

w(P)-0.05%～ 0.09% w(S)-0.025%～0.05%

2.2 主要装备

600t混铁炉1座

氧气顶吹转炉20t×3

LF钢包精炼炉35t×2

矩形坯175mm×225mm两台

ROKOP小方坯连铸机120mm×120mm、150mm×150mm两台

3 开发过程

3.1 工艺方案

随着我厂装备水平的不断提高,冶炼经验的不断积累,冶炼45号钢先后采用过三种不同的生产工艺方案:

(1)第一种方案:高炉→转炉双渣冶炼→连铸敞开浇注→一轧钢厂或四轧钢厂;

(2)第二种方案:高炉→转炉单渣冶炼→LF钢包精炼炉喂线处理→

连铸敞开浇注→一轧钢厂或四轧钢厂;

(3)第三种方案:高炉→铁水预脱硫→转炉单渣冶炼→LF钢包精炼

炉精炼处理→连铸全封闭保护浇注→一轧钢厂或四轧钢厂。

3.2 各方案的特点

3.2.1 第一种方案

最初开发45号钢转炉采用终点高拉补吹的方法,力争将碳在炉内拉到合适,少用或不用增碳剂。但这样做存在四个问题:

(1)由于终点碳高,倒炉时钢渣还原很快,易造成钢水炉内回磷;

(2)终点倒炉钢渣还原快使得渣子非常粘稠,给测温取样带来很大困难;

(3)工人操作水平不同,靠炉口火焰判断炉内碳含量存在一定偏差,造成反复倒炉取样,延长了冶炼周期;

(4)由于终点拉碳较高、压枪时间偏短,终点取样很难有代表性,样勺跑碳量也不易准确估计,在计算增碳量时容易出现偏差,致使［C］不能准确命中钢种要求范围,严重影响钢种命中率。

为了解决终点倒炉回磷的问题,我们采用留终点渣倒前期渣的方法,比较有效地解决了这个问题。但这样以来延长了冶炼周期,其它几方面问题仍没有得到解决,钢种命中率依然较低。

转炉钢水经吹氩处理后直接到连铸浇钢。ROKOP连铸机采用敞开式浇注,这种浇注方法增加了钢水吸气量和钢中二次氧化产物,污染了钢液。轧制后的圆钢综合性能合格率偏低,只能满足以切削加工状态交货。

3.2.2 第二种方案

为了提高品种钢命中率和铸坯内在质量,我厂先后新上两台35tLF

钢包精炼炉。自此冶炼45号钢的工艺路线改为:转炉单渣冶炼→LF钢包精炼炉喂线处理→连铸敞开浇注。与第一种工艺路线不同的是:

(1)转炉采用一次拉碳到0.20%(质量百分数)以下出钢增碳的方法。终点拉碳降低,使得倒炉时钢渣还原速度减慢,钢渣具有了一定流动性和氧化性,较好地解决了终点炉内回磷问题,还在一定程度上缩短了冶炼周期;同时由于终点碳控制降低、压枪时间能够保证30s以上,使得终点炉内钢液搅拌更均匀、取样更具代表性,能够较准确地判断炉内碳含量,转炉成分命中率有了较大幅度提高;

(2)为了改善钢水可浇性和钢中夹杂物形态,提高铸坯内在质量,钢水在浇铸前需在精炼炉进行喂线处理。钢包在进行底吹氩的同时,向每吨钢中喂入5m(1kg)的Ca-Si线。

经LF炉喂线处理,轧制后的圆钢性能合格率有了较明显提高。但由于连铸仍采用敞开式浇注,以及其它一些工艺环节对钢水造成的二次污染没有得到有效解决,钢中大型夹杂物含量仍然较高。同时由于个别炉次拉碳偏低,出钢增碳量过大,钢中气体含量升高,部分铸坯表面出现针孔。致使轧制后的圆钢热加工合格率一直在60%左右徘徊。

3.2.3 第三种方案

为了不断满足用户对产品性能的要求,进一步提高钢种命中率,彻底解决钢材热加工合格率偏低的问题。我们在第二种工艺方案的基础上又采取了以下措施:

(1)为了减轻转炉脱硫任务,当铁水w(S)≥0.030%时在铁水包中进

行脱硫处理;

(2)精炼炉增上风动送样和化学成分屏幕显示装置。这样大大提高了信息反馈速度,从取样到成分显示只需5min;

(3)在化学成分能够做到快速反馈的基础上,LF炉除对钢水喂Ca-Si 线外,还针对以往碳成分命中率偏低的事实增上了碳线。同时又增上了块度为10～30mm的硅铁、锰铁。使得钢包在进行底吹氩的同时可以对碳、硅、锰三个元素进行成分微调,并可造还原渣将电极加热对钢水进行进一步精炼;经过精炼,钢水中［O］可控制在(20～30)×10-6,根据需要,w(C)可增加0.01%～0.10%,w(Mn)可增加0.01%～0.06%,w(Si)可增加

0.01%～0.04%,钢水温度均匀,流动性变好,连铸中包温度可降低10℃。

(4)改变了以往的浇注方法,将传统的敞开式浇注改为全封闭式保护浇注。具体方式为:钢包到中间包采用长不口保护钢流,长水口和钢包下水口接缝处采用氩气保护;中间包钢液面加履盖剂保护;中间包到结晶器采用浸入式水口保护钢流,浸入式水口和中间包水口接缝处也采用氩气保护;结晶器钢液面加专用保护渣。

(5)改变中间包包衬材质,将原来的硅质绝热板改为碱性镁质涂料,减少由中间包带入钢水的夹杂物数量。

LF炉精炼处理配合连铸全封闭保护浇注及中间包衬材质的改变有

效地降低了钢水二次吸气量,减少了铸坯内夹杂物含量和表面针孔,铸坯表面质量和内在质量都有较明显提高。这使得轧制后的钢材综合性能有了大幅度提高［2］。

向钢包中喂硅钙线有效提高了钙的收得率,使钢水得到进一步深脱氧。钢中Ca/Al平均达到0.72,Ca/S平均达到0.27。硅钙合金具有脱氧、脱硫、改变钢中夹杂形态的作用。钙与钢中的脱氧产物结合形成低熔点的复合夹杂物,有效改善了钢水的流动性。硅钙线对钢水的脱氧脱硫作用