薄板坯连铸机生产SPHD钢的RH-LF双联工艺实践

席晓利，董继亮，冯慧霄，殷　楷，张　涛（.河北钢铁集团唐钢生产制造部，河北唐山0606；.河北钢铁集团唐钢热轧部，河北唐山0606；.河北钢铁集团唐钢技术中心，河北唐山0606）

薄板坯连铸机生产SPHD钢的RH-LF双联工艺实践

席晓利1，董继亮2，冯慧霄3，殷楷2，张涛1
（1.河北钢铁集团唐钢生产制造部，河北唐山063016；
2.河北钢铁集团唐钢热轧部，河北唐山063016；3.河北钢铁集团唐钢技术中心，河北唐山063016）

[摘要]针对唐钢热轧部RH直接使用FTSC（薄板坯连铸机）生产SPHD（冲压用热轧钢板及钢带）钢时钢水可浇性差的问题，开发出铁水预处理深脱硫→150 t顶底复吹转炉冶炼→RH脱碳精炼→LF白渣精炼→FTSC薄板坯连铸机生产SPHD钢的双联工艺。生产实践表明，该工艺有效地解决了脱氧、脱硫与回硅的矛盾，生产出的SPHD钢钢水成分及可浇性均能够满足要求。

[关键词]低碳钢；薄板；LF；RH；工艺；实践

1　引言

与常规板坯相比，FTSC薄板坯连铸机对钢水的可浇性要求更加严格，为此，唐钢热轧部（以下简称唐钢）试验了采用铁水预处理深脱硫寅BOF寅RH寅LF寅FTSC双联工艺生产SPHD钢。在双联工艺中，高炉铁水先经过铁水预处理喷镁深脱硫，使得其硫含量达到入炉要求；然后经顶底复吹转炉冶炼，使钢水具备合适的成分（低碳、高氧、低磷、低硫）及RH处理所需温度，同时，在转炉出钢过程加入适当的渣料造渣，再到RH进行深脱碳、去气、去夹杂物及调整成分温度；最后，进LF白渣精炼、微调钢水成分、精确控制钢水温度等，最终将符合要求的钢水运至FTSC薄板坯连铸机进行浇注。

2　铁水预处理工艺

2.1工艺设备

目前，唐钢拥有1座双工位铁水预处理站，应用了乌克兰单吹颗粒镁铁水脱硫技术，设计能力180万t/年。主要工艺设备参数见表1。

表1　唐钢铁水预处理工艺设备参数

2.2脱硫机理

颗粒镁喷入铁水后立即熔于铁水中，见式（1），溶解的镁和镁蒸气与铁水中的硫迅速反应生成MgS，见式（2）、（3）上浮进入渣中。在两个脱硫反应中，式（2）更为主要。

2.3脱硫控制

铁水预处理通过采取严格控制喷镁速度、增加插入深度、提高镁粉在铁水中的溶解度、镜面扒渣等技术措施，保证了入炉铁水[S]臆0.003%，间接降低了双联工艺中LF精炼脱硫负担。

3　转炉冶炼工艺

唐钢现有3座150 t顶底复吹转炉，理论上较低的出钢碳含量和较高的出钢温度可以为RH脱碳创造比较有利的条件，但为减少转炉炉衬耐候材料的侵蚀，提高转炉炉龄，同时考虑RH具备真空脱氧强制脱碳功能，故要求转炉高温带氧出钢，终点C约0.060%，终点温度1 670~1 700益，氧位控制在300伊10-6~800伊10-6。为了降低终点硫含量，保证转炉冶炼不增硫或者少增硫，除要求转炉使用优质低硫废钢及深脱硫铁水冶炼外，严格控制石灰、轻烧等造渣材料的硫含量在要求的范围内。为防止出钢过程回硫及保证顶渣熔化效果，要求出钢过程中加入石灰500 kg和熔渣剂100 kg，出钢完毕后后加入改质剂400 kg，将钢渣CaO/Al2O3提高至2.0以上，保证进RH后渣中FeO被稀释还原至10%以下。双联工艺各阶段典型渣样见表2。

表2　双联工艺各阶段典型渣样/%

4　 RH精炼工艺

4.1工艺设备

唐钢拥有1座双工位RH精炼炉，设计能力150万t/年，主要工艺设备参数见表3。

表3　唐钢RH精炼炉工艺设备参数

4.2过程控制

RH多功能精炼工艺主要包括：真空脱碳与超低碳冶炼技术、真空脱气与超低氮钢精炼技术、喷粉脱磷、脱硫技术、脱氧与夹杂物上浮技术和吹氧进行热补偿工艺[1]。该工艺中RH的主要任务为：深脱碳、低热补偿。按照统计，唐钢LF精炼冶炼低碳钢平均增碳量0.006%，FTSC薄板坯连铸机浇注低碳钢平均增碳量0.004%，故要求RH将碳处理至0.010%以下。在RH处理初期，碳氧反应剧烈，为防止真空槽内钢水喷溅，需控制真空度在4~10 kPa，待反应至碳氧反应较弱的脱碳中后期，需逐步将真空度升至最高67 Pa，以保证脱碳效果。如钢中碳含量较高需吹氧强制脱碳，为有效控制处理周期，要在RH循环3 min后的抽真空初期即进行吹氧作业，这样不仅补充了钢中氧含量，加速了脱碳过程，同时还提高了钢水温度。

唐钢LF精炼冶炼低碳低硅钢进站温度逸1 560益时，能保证精炼渣快速形成且具有良好的流动性；但RH出站钢水渣中FeO高氧化性强，如果进LF直接给电升温势必造成电极消耗增加，若要求RH出站温度较高，RH精炼被迫采用Al-O升温，钢中会生成大量Al2O3，造成后续处理困难。因此，综合以上几点：为缩短成渣时间、降低后续LF精炼给电升温电极增碳量、降低电极消耗及避免Al-O升温生成大量Al2O3，要求RH出站温度逸1 570益，以保证LF进站温度逸1 560益，且在RH精炼后期强调一次配铝，保证LF进站Als逸0.020%；钢水循环8 min后负压出站，保证钢中Al2O3夹杂物充分上浮。

同时，由于RH精炼没有脱硫功能，要求在冶炼前用一炉硫、磷较低的钢水涮真空槽，以防止真空槽氧化性冷钢熔化回硫、回磷。

5　 LF精炼工艺

5.1工艺设备

唐钢拥有1座双工位LF精炼炉，2座单工位精炼炉，设计能力450万t/年，主要工艺设备性能参数见表4。

5.2过程控制

LF精炼的冶金目的有：

（1）钢液温度满足连铸工艺要求。

表4　唐钢LF精炼炉工艺设备及参数

（2）处理时间满足多炉连浇要求。

（3）成分微调能保证产品具有合格的成分及实现最低成本控制。

（4）钢液洁净度能满足产品质量要求[2]。该工艺中LF的主要任务为：白渣精炼（FeO约1.0%）、微调钢水成分（浅脱硫、低控硅、窄控铝、少增碳、少增氮）、精确控制钢水温度（过热度25~40益）。根据LF精炼脱氧脱硫回硅反应式（1）、（2）、（3）可以看出，须先进行钢液、钢渣脱氧，然后脱硫，而此过程中要使用大氩气量强烈搅拌以促进钢渣间反应，故容易造成钢中硅含量超标问题，因此合理解决脱氧、脱硫与回硅的矛盾是控制钢中硅含量提高钢种命中率保证钢水可浇性的关键。

5.2.1回硅及可浇性控制

采取的控制措施：

5.2.1.1渣量控制

为保证LF精炼埋弧效果及脱硫需要，唐钢LF精炼冶炼低碳低硅钢参考渣料用量为：石灰2 000 kg、萤石600~700 kg，考虑到SPHD脱硫负担轻、控硅任务重，故要求LF精炼造渣加入石灰1 000 kg、萤石300 kg，即保证了埋弧的效果，同时又降低了原料中带入的SiO2量。

5.2.1.2脱氧控制

通过观察渣样颜色掌握脱氧的程度，渣样颜色变化依次为：亮黑寅浅暗黑寅蜡黄寅浅黄寅暗白寅明白，渣颜色变至暗白前，可采用大氩气流量下铝粉、铝线同时加入的方式，但要注意铝粉加入时要分散度大、避免堆积，至渣颜色变至暗白时，必须采用分步控制氩气流量、分步加料的方式，即加料时采用小流量控制、加料后采用短暂性大流量控制、再转至小流量控制下取渣样和钢样，总体控制原则为终渣颜色偏暗白、过程Als臆0.020%。5.2.1.3可浇性控制

经分析RH直上SPHD可浇性差的主要原因有两个：一是产生了大量的Al2O3且滞留在钢中未去除；二是钢渣氧化性高浇注过程中，二次氧化严重再次生成大量Al2O3。为此双联工艺中可浇性控制的整体思路为：少产生、少滞留、避免二次氧化。主要措施为：出站渣中FeO约1.0%（渣样见表3），出站钢中氧位约8伊10-6，避免钢渣氧不平衡造成浇注过程二次氧化；对钢中Al2O3进行变性处理，采用翻腾较弱的Ca-Al线避免钙处理过程中二次氧化严重；采用全程吹氩保证钢中时时具备夹杂物附着上浮所需的氩气泡，同时，要求钙处理后静吹时间逸8 min，保证变性的夹杂物上浮充分；出站Ca/Als按照0.12控制，保证浇注过程中正常烧损生成的Al2O3也能充分变性。

5.2.2增碳、增氮控制

LF精炼加热过程中钢水与电极接触是增碳的主要原因，减少电极增碳的控制措施有：进站温度逸1 560益，保证总体给电时间10~15 min；合理控制给电过程中底吹氩搅拌量，减轻钢水对电极冲刷。

按照统计单独经RH直上的SPHD与单独经LF直上的低碳低硅钢中包氮含量平均低5伊10-6左右，由此可以看出RH精炼脱氮效果较好，故双联工艺中钢水增氮控制主要是指LF精炼增氮及连铸浇注增氮，LF精炼过程增氮的原因有：电弧区电离增氮、还原性钢液与空气接触增氮、原材料增氮。控制增氮的主要措施为：合理控制渣层厚度，保证埋弧效果；炉盖扣严，保证冶炼过程的密闭性；合理控制冶炼后期氩气量，保证钢水液面不裸露，唐钢SPHD钢成分见表5。

表5　唐钢SPHD钢成分/%

6　连铸工艺

连铸区域主要任务为控制增氮量臆5伊10-6，即做好大包到中包的保护浇注。具体的控制措施为：大包长水口碗部“保护性”清理要干净，视其侵蚀情况及时更换，保证其密闭性；浇注过程覆盖剂要求“黑渣”操作；氩气流量的大小随钢流的大小和水口的新旧程度随时调整，以长水口周围的中包液面微微翻起为宜。

7　结论

唐钢采用双联工艺成功的生产出SPHD钢，且钢水成分及可浇性均能满足要求。双联工艺中由于应用了LF精炼，较好的均摊了其它各工序的负担，使得合理解决脱氧、脱硫与回硅的矛盾是工艺实践的关键。双联工艺要求对生产组织的时序性要求高，且较RH直上成本要高，为此，有待进一步综合测算，逐步提高。

参考文献

[1]刘浏.RH真空精炼工艺与装备技术的发展[J].钢铁，2006，41 （8）：11.

[2]李晶.LF精炼技术[M].北京：冶金工业出版社，2009:12.

PracticeofRH-LF Duplex Processfor SPHD SteelProduced by FTSC

XIXiao-li1,DONG Ji-liang2,FENG Hui-xiao3,YIN Kai2and ZHANG Tao1
(1.Tanggang Production and Manufacturing Department,HebeiIron and SteelGroup,Tangshan, HebeiProvince063016,China;2.Tanggang HotRolling Department,HebeiIron and Steel Group,Tangshan,HebeiProvince063016,China;3.Tanggang Technology Center, HebeiIron and SteelGroup,Tangshan,HebeiProvince063016,China)

AbstractIn orderto solve the problem ofpoor castability ofliquid steelin SPHD steelproduction with FTSC caster directfrom RH,Tanggang Hot Rolling Department developed a duplex process，molten iron pretreatment and deep desulfurization寅150 t top and bottom blowing converter melting寅RH decarburization and refining寅LF refining with white slag寅casting with flexible thin slab caster（FTSC），for SPHD steelproduction.Production practice showed thisprocesseffectively settled the contradictoriesamong deoxidization,desulfurization and silicon pick-up and the composition and castability ofthe produced SPHD steelcould meetthedemand.

Key wordslow carbon steel;thin slab;LF;RH;process;practice

作者简介：席晓利（1983—），男，工程师，主要从事炼钢质量管理工作，E-mail：xixiaoli826@163.com。

收稿日期：2014-09-15修回日期：2014-10-09