直上渣洗工艺在普通热轧卷板（SPHC)生产中的应用

左欢 王绍华 （天津天铁冶金集团热轧板有限公司，河北涉县 056404)

直上渣洗工艺在普通热轧卷板（SPHC)生产中的应用

左欢 王绍华 （天津天铁冶金集团热轧板有限公司，河北涉县 056404)

介绍了天铁热轧板公司应用直上渣洗工艺生产SPHC的过程。通过转炉出钢过程中直接进行渣洗，同时吹氩精炼以促进夹杂物上浮和净化钢液，然后直接进行连铸，可解决提炼过程易增碳和增硅的问题，钢水流动性好，同时降低了冶炼成本。

炼钢 钢水 渣洗 吹氩 夹杂物 应用

1 前言

天铁热轧冶炼SPHC原工艺路径为：铁水脱S→180 t转炉→钢包底吹氩→LF炉外精炼→板坯连铸机→热轧，钢水经LF精炼可获得较高的钢水质量和洁净度。为了进一步降低SPHC钢的生产成本，在保证钢的洁净度及质量的前提下，采用直上渣洗工艺。该工艺在出钢过程进行渣洗，然后吹氩精炼促进夹杂物上浮，不经过LF精炼，直接上连铸浇注，既不改变原有的炼钢-连铸生产工艺布置，又满足了快节奏生产的需要，有效地解决了精炼过程中易增碳、增硅等问题，而且降低了LF精炼工序的电耗、渣料消耗等冶炼成本，钢水流动性好，产品性能优良，完全满足用户质量要求。

2 工艺流程及直上渣洗料的作用机理

2.1 技术装备条件

天铁热轧主要生产设备目前有两套铁水脱S装置,两座180 t转炉,平均出钢量为195 t，最大出钢量200 t，两座吹氩站，两座LF精炼炉,一座RH精炼炉，两台板坯连铸机，一条1 750 mm热连轧生产线。

2.2 工艺路径

天铁热轧生产SPHC直上渣洗工艺路径为：铁水脱S→180 t转炉→出钢渣洗→钢包底吹氩→板坯连铸机→热轧。

2.3 直上渣洗料的作用机理

渣洗料熔点特别低，加入钢包后，极易溶解，成渣速度快，通过高温钢流冲击和底吹氩强搅拌，使渣洗料乳化成小渣滴。由于渣和夹杂物界面张力远小于钢液与夹杂物之间的界面张力，所以钢中的夹杂物很容易被与它接触的渣滴所吸收，以异相大颗粒（渣滴)为媒介吸附夹杂物，同时促进夹杂物碰撞聚合，再通过吹氩的浮力搅拌间接促进夹杂物碰撞聚合，从而促进夹杂物上浮排除。降低了钢中的硫、氧和非金属夹杂物含量，从而达到净化钢液、提高钢水质量的目的，渣洗料配比见表1。

表1 渣洗料配比 /%

3 直上渣洗工艺应用

3.1 铁水预处理

要求冶炼SPHC钢的铁水全部经过铁水预处理,目标硫含量要求小于0.010%,脱硫后必须将铁水表面渣扒净，以减轻转炉脱硫负担。

3.2 转炉终点控制

要求一次倒炉，终点 [C]含量控制在0.04%～0.06%，钢水氧含量≤800×10-6，终点[C]不宜控制太低否则钢中氧含量过高，钢中夹杂物增多，还造成钢水增氮等，影响钢水质量。终点P≤0.015%，S≤0.020%入炉铁水[S]经铁水预处理一般在0.010%以下，但由于废钢及炉料带入等原因，终点 [S]一般在0.010%～0.025%的范围;终点温度要求开浇1 675℃～1 695℃连浇1 660℃～1 690℃，个别炉次副枪过程测试后发现温度不足，应直接把温度做合适，不得再次下枪吹炼，防止严重增氮。

3.3 出钢渣洗

3.3.1 渣洗料加入时机

渣洗料在出钢过程中加入，加入过早或过迟都会对渣洗料的乳化效果产生影响，天铁热轧转炉出钢时间在5～8 min范围内，选择出钢开始1～2 min加入渣洗料，充分利用出钢过程中高温钢流的冲击和强大的底吹氩气搅拌，使渣洗料迅速熔化，与钢水充分接触，能达到良好的吸附夹杂效果。若出钢下渣，可视下渣情况在出钢完毕后补加渣洗料。

3.3.2 渣洗料加入量

渣洗料的用量严重影响渣洗效果，为使渣洗料能够获得较好的效果和较低的成本，确定渣洗料加入量为3～5 kg/t钢，视终点氧含量而定。见表2。

表2 渣洗料加入量的确定

3.3.3 加料顺序和底吹压力控制

出钢过程先加渣洗料和顶渣灰（300 kg/炉)，再加铝饼、铝铁和中碳锰铁，加料过程采用大气量搅拌，氩气压力控制在0.7～1.0 MPa，加料完成后调节压力为0.4～0.7 MPa软吹，直至出钢完毕。

3.4 下渣的控制

下渣后，炉渣中的Si、P易被还原进入钢液中，而转炉终渣SiO2含量高，是钢水回Si的来源之一。因此，必须严格控制转炉下渣量。天铁热轧转炉采用挡渣塞、挡渣标双挡渣出钢，挡渣球补充挡渣，出钢前必须加挡渣塞，出钢3/4～4/5加挡渣标，保证挡渣成功率在90%以上，必要时带钢流起炉，转炉下渣厚度控制在50 mm以下。

3.5 吹氩操作

到站吹氩3 min后取样、定氧，吹氩压力0.4～0.7 MPa，以保证测试结果的准确性。根据定氧结果，向钢水中补充铝线，出站前[Als]控制在0.035%～0.045%。补充铝线结束后，需要进行8～15 min的软吹氩搅拌,吹氩压力控制在0.2～0.4 MPa，以钢包液面微动为标准，底吹上方钢水裸露直径小于100 mm。吹氩完毕后温度控制在1 590℃～1 600℃。

4 效果分析

4.1 出钢温降

固态的渣洗料会吸收钢水热量，增加转炉出钢温降，这就需要提高转炉终点温度，温度升高会增加转炉炉衬的侵蚀、钢铁料消耗等。为了弥补温度损失，渣洗料中添加了发热材料——部分金属铝，其与氧反应过程会放出一定的热量，可以实现对钢水温降的补偿，以减少渣洗对出钢温降的影响，故渣洗料对出钢温降的影响小[1]。渣洗、未渣洗出钢温降比较如表3所示。渣洗后的液态产物覆盖于钢液表面，能起到良好的保温和防止二次氧化作用。

表3 渣洗、未渣洗出钢温降比较

4.2 顶渣成分

渣洗后钢包渣流动性良好，经过约15 min的软吹氩不结壳，表明渣洗料熔点较低。吹氩后渣样基本上是绿色或墨绿色玻璃渣，无气孔或少气孔，有良好的致密度。未渣洗、渣洗钢包渣成分如表4所示。从渣样分析结果来看，渣洗后的钢包渣达到了良好的渣洗效果，渣样的碱度在8～26之间，比未渣洗钢包渣的平均碱度提高了10.11，渣洗后渣中的（FeO%+MnO%)控制在了1%～2%以内，渣中的SiO2%控制在5%以下，表明渣洗料具有较高的碱度和较强的还原性。加入渣洗料后，形成了高碱度、低熔点、低氧化性的钢包渣，为吸附钢水中的脱氧产物创造了比较好的条件，达到了精炼钢液的目的。

表4 未渣洗和渣洗后钢包渣成分对比 /%

4.3 抑制回硅

在炼钢温度下，钢中[Al]的增加使渣中的SiO2与钢中[Al]反应易造成回硅。反应式为：

上式推导得出：

由此可知,在炼钢温度和钢中铝含量确定时,a2（Al2O3)/a3（SiO2)的值和a[Si]成反比[2]。通过增加渣中Al2O3的含量和降低渣中SiO2的含量，使a2（Al2O3)/a3（SiO2)值增大，a[Si]值相应降低，从而达到抑制回硅的目的。

渣洗料中Al2O3含量≥25%，使渣中Al2O3含量明显提高。降低渣中SiO2有两种途径，一是减少出钢下渣，二是减少原材料带入，渣洗料中SiO2含量控制在7%以内，有效地控制了原材料带入的SiO2含量，所以渣洗料的抑制回硅效果明显。天铁热轧采用SPHC直上渣洗工艺比过LF工艺硅超内控炉数明显减少。

4.4 脱氧、脱硫

由表5可知，氩站钢水平均氧活度为8.5×10-6,而未经渣洗的氩站钢水平均氧活度为12×10-6，渣洗工艺降低了氩站钢水氧活度3.5×10-6，说明渣洗工艺处理可有效地降低钢水氧活度。

表5 吹氩站测定的氧活度 /×10-6

根据脱硫的热力学条件和脱硫的动力学条件可知，在出钢温度一定的情况下，高Ca0活度、强还原性、良好的搅拌是构成出钢快速深脱硫的三大要素。渣洗料及配合使用的顶渣灰保证了钢包顶渣具有高碱度、强的还原性，而且渣洗后钢包渣良好的流动性和出钢过程中良好的底吹搅拌，保证了出钢渣洗过程良好的脱硫效果。最高脱硫率达到39.5%，平均脱硫率为24.5%。

4.5 可浇性

渣洗工艺较好的吸附Al2O3夹杂物的能力，保证了连铸的顺利浇注，天铁热轧SPHC连浇炉数达到了14炉，浇次平均更换水口4根，极少出现水口结瘤甚至断浇的现象。

4.6 生产成本

采用该工艺生产的SPHC钢与经LF炉精炼处理的SPHC钢相比，节约了Al制品、Ca线、渣料、电极电耗等成本，吨钢成本降低30元以上。

5 产品质量

5.1 铸坯内部质量

总共取低倍试样4块，通过做低倍试样检验发现，铸坯内部裂纹、中心偏析和中心疏松情况良好。见表6。

5.2 钢卷力学性能

采用直上渣洗工艺的SPHC钢卷力学性能相对稳定，屈服强度在270～325 MPa范围内，抗拉强度在365～400 MPa范围内，延伸率在37.5%～45.5%之间，冷弯试验结果良好。

表6 低倍试样检验结果

6 结论

6.1 天铁热轧生产SPHC采用直上渣洗工艺可以满足产品质量要求。

6.2 渣洗具备了脱氧、脱硫、抑制回硅等功能，能够提高钢水质量，还具备温度补偿功能，能实现直接上连铸，节约了精炼成本，加快了生产节奏。

6.3 经渣洗工艺的钢水能够充分吸附夹杂物，达到净化钢液的目的，流动性好，可以保证连铸钢水的顺利浇注。

[1]廖乾红，郑卫民，金进文.直上钢水渣洗工艺的应用实践[J].浙江冶金，2008（3)：21-22.

[2]李云，李宏，徐志荣.SPHC钢LF炉精炼过程的抑制回硅与脱硫研究[J].钢铁，2007（2)：28-30.

Application of Direct Slag Washing Process in SPHC Production

Zuo Huan,Wang Shaohua

The process of the application of direct slag washing process in the SPHC production of Tiantie Hot Rolling Mill is explained.The molten steel is washed by slag directly during converter tapping,argon is injected to refine the molten steel and to promote the inclusions floating and purify the liquid steel,and the rinsed steel is then casted directly on caster for producing SPHC.The process can solve the problem of picking up of carbon and silicon during steel refining and ensure good fluidity and lower the production cost.

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（收稿 2011-10-08 责编 崔建华)

左欢，2007年毕业于内蒙古科技大学冶金工程专业，现在天铁热轧板公司炼钢作业部从事转炉炼钢工作。