影响普碳钢可浇性因素分析与实践

朱继衡， 张太生

（安阳钢铁股份有限公司， 河南 安阳 455000）

影响普碳钢可浇性因素分析与实践

朱继衡， 张太生

（安阳钢铁股份有限公司， 河南 安阳 455000）

通过对普碳钢生产过程中炼钢各工序关键工艺控制参数的数据分析，找出了影响普碳钢可浇性的主要因素和临界点，并针对要因优化制订了有效的工艺制度，取得了明显的改进效果。

普碳钢 可浇性 分析

普通碳素结构钢（以下简称“普碳钢”），由于其氧化性强以及外来夹杂物进入，在浇注过程中经常出现钢中夹杂物多，影响钢水质量，甚至影响到连铸工序的可浇性，造成漏钢等生产事故。据统计，因普碳钢可浇性差造成的漏钢、回炉等生产事故占总事故的66.89%，严重影响了工序的生产稳定顺行，所以必须对普碳钢可浇性差的产生原因进行研究分析，并采取针对性措施加以解决。

1 数据分析

1）统计样本数。13 216炉，共109个浇次。

2）以普碳钢可浇性差指数（以下简称“指数”）为评价参数，分析炼钢过程各工艺关键控制参数对普碳钢可浇性的影响，目标指数控制在1.0以下。

2 影响因素分析

2.1 出钢终点碳含量

由碳氧平衡积可知，出钢终点碳含量越高，钢中氧含量越低。统计分析得出，出钢终点碳对普碳钢可浇性差有影响，其指数随出钢终点碳含量的升高而降低，说明在较低的出钢终点碳时，钢水脱氧不足钢中氧含量高，出钢终点碳每降低0.01%，指数上升高0.145，如图1所示。

2.2 钢中 m（Mn）/m（Si）

钢中 m（Mn）/m（Si）越高钢渣流动性好，易于流动排除。统计分析得出，钢中 m（Mn）/m（Si）在 2.60以下时，指数随着钢中 m（Mn）/m（Si）的降低骤然升高，可浇性变差，但大于3.0影响不大，如图2所示。

图1 出钢终点碳与指数关系图

图2 钢中m（Mn）/m（Si）与指数关系图

2.3 拉坯速度

对于定径水口拉速控制工艺，拉坯速度越高意味中间包液面越高，夹杂物在中间罐内停留时间长，容易排除。统计分析得出，当拉坯速度约低于2.90m/min，指数迅速升高，可浇性变差，如下页图3所示。

图3 拉坯速度与指数关系图

2.4 拉坯速度波动

连铸机拉坯速度波动越大，说明中间包液面及流场稳定性越差，对夹杂物的排除不利。统计分析得出，指数随着拉坯速度波动的降低即浇注稳定性的提高而减小，可浇性有所改善，且在负偏差时斜率绝对值大，即下炉拉速突然增加更容易影响普碳钢的可浇性，如图4所示。

图4 拉坯速度与指数关系图

2.5 浇注温度

钢水浇注温度越高，钢水黏度越低，流动性越好，有利于夹杂物的上浮，反之不利于排除[1]。统计得出，在浇注温度较低时（约低于1 532℃），指数明显升高，正常浇注温度条件下影响不大，如图5所示。

图5 浇注温度与指数关系图

3 普碳钢生产工艺制度的优化

3.1 冶炼成分控制

根据以上数据的统计分析结果，优化设计普碳钢冶炼成分及钢中 m（Mn）/m（Si）控制标准，见表 1。

3.2 冶炼终点控制

为控制终点钢中氧含量，控制出钢终点碳小于0.08%，当出钢终点碳每降低0.01%脱氧剂补加量增加0.17 kg/t。同时为满足连铸浇注温度要求，控制转炉终点出钢温度为1 635～1 665℃。

表1 普碳钢冶炼成分及钢中m（Mn）/m（Si）控制标准 %

3.3 连铸浇注工艺控制

为发挥连铸中间包冶金工艺功能，中间包液面控制必须大于600 mm，最低液面不低于450 mm，连铸机拉坯速度不小于3.2 m/min，炉与炉拉速波动控制在±0.2 m/min，浇注温度控制在1 530～1 550℃[2]。

4 应用效果

通过对普碳钢生产过程中关键工艺控制参数的优化，普碳钢可浇性得到了很好的改善。其中，m（Mn）/m（Si）不合比率由优化前的0.66%降低到0.32%，转炉出钢终点碳质量分数由优化前的0.072%，降低到0.086%。浇注过程的稳定性明显提高，合格率由优化前的88.71%提高到96.17%，平均拉坯速度由3.27m/min提高到3.56 m/min。漏钢事故率由0.51%降低到0.01%，事故回炉由0.09%降低到0。

5 结论

1）通过优化普碳钢生产过程关键工艺控制参数，普碳钢可浇性得到了很好的改善，漏钢事故率和生产事故回炉大幅降低。

2）统计分析得出，出钢终点碳对普碳钢可浇性差有影响，指数随出钢终点碳含量的升高而降低，说明在较低的出钢终点碳时，钢水脱氧不足钢中氧含量高。

3）钢中 m（Mn）/m（Si）和拉坯速度对普碳碳可浇性影响较大，当钢中 m（Mn）/m（Si）在 2.60 以下时或拉坯速度低于2.90 m/min时，指数随着钢中m（Mn）/m（Si）和拉坯速度的降低骤然升高。

4）拉坯速度波动在低于-0.20 m/min或大于0.20 m/min，对指数有影响，且负偏差时斜率绝对值更大即影响更大。

5）钢水浇注温度只有在低于1 532℃时，指数才明显增加，正常浇注温度影响不大。

[1] 孙毅杰，刘晓峰，高祝兵，等.钢水可浇性引起连铸机非计划断浇原因分析[J]，四川冶金，2010，32（6）：38-42．

[2] 茅洪样，胡东艳.连铸过程中水口堵塞机理及其预防对策[J].武汉科技大学学报（自然科学版），2000，23（2）：1 117.

（编辑：苗运平）

Analysis of Factor Influencingthe Casting of Carbon-steel and Practice

Zhu Jiheng,Zhang Taisheng
（Anyang Iron&Steel Co.,Ltd.,Anyang Henan 455000）

Based on the data analysis of key process control parameters in each process ofsteelmaking of carbon-steel production,the main factors influencing the casting of carbon-steel and the critical point are found out.According to the essential factors,effective technological system is formulated and optimizedwith significant improvement.

carbon-steel,casting,analysis

TG250.3

A

1672-1152（2017）04-0081-03

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.04.31

2017-07-25

朱继衡（1976—），男，河南安阳人，1997毕业于辽宁科技大学钢铁冶金专业，工程师。

第二作者简介：张太生（1971—），毕业于鞍山科技大学材料工程专业，研究方向：质量管控与品种创效，高级工程师。