电工钢冶炼生产过程中的增碳分析

张军力 闫磊 豆成 张姝

摘 要：电工钢属于超低碳高硅高铝钢，该钢种的生产技术难点之一就是C含量的控制。冶炼过程中石灰原料、合金、耐材、连铸覆盖剂等都是造成电工钢增碳的重要影响因素。邯钢在开发电工钢的过程中，因C含量偏高问题遭到用户投诉。2014年专门针对此问题，将电工钢炼钢到连铸浇注生产过程涉及的原辅料进行了检测分析，查找出影响钢水增碳的关键影响因素，后续通过整改成功将中间包C含量由2013年以前的平均68.75ppm降低到了40ppm以下。

关键词：电工钢;冶炼生产;增碳分析

1 邯钢电工钢C含量控制情况

本数据为2010～2014年电工钢生产过程中连铸中间包成品样的C含量数据统计分析。从统计数据得出，2010～2013年连铸中间包成品样C含量平均值分别为85ppm、67ppm、61ppm、60ppm，4年的平均值为68.75ppm;2014年通过对钢水增碳进行攻关，成功将连铸中间包成品C含量控制到40ppm以下。

2 冶炼过程中C含量变化

电工钢的冶炼生产流程是：铁水预处理-转炉冶炼-RH真空脱碳、合金化-连铸浇注。从工艺流程看，钢水脱碳是从RH精炼进行的，也就是说钢水增碳应在RH精炼至后续的连铸过程进行分析。

本次共统计了2010～2013年中50炉电工钢在从精炼脱碳终点至中间包成品C含量的分布情况。由数据得出，钢水经RH深脱碳后，终点值在15～30ppm;出站后在17～32ppm，增C在2个ppm左右;钢水到达连铸平台坐包后，钢水C含量达到了20～40ppm，相对出站又增加了3个ppm;当钢水在连铸过程浇注时，钢水的C含量突然到了55～78ppm，平均增加了27个ppm。

从统计数据看，电工钢钢水经RH深脱碳后，钢水中C含量呈现逐渐递增的规律，其中在连铸中间包的增碳量最大。根据生产经验，判断钢水在RH脱碳终点到连铸座包过程中的增C主要是合金化增碳以及钢包渣线增碳，而从连铸坐包到中间包这个时段增C量最明显，具体原因有待进一步分析。

3 增碳过程检测与分析

针对上述电工钢冶炼生产过程中C含量变化规律，提出如下问题：

①如何证明钢水在RH脱碳结束到RH出站过程中的合金化增碳？

②如何证明钢水在出站到连铸坐包过程中的增碳是渣线或其他原因所致？

③是什么原因造成從座包到中间包这个过程中C含量增加如此明显呢？

针对第1个问题，可以通过检测硅铁、锰铁等合金中C含量来估算合金化增碳量。精炼冶炼期加入的各种合金辅料主要是铝块、电解锰铁、低碳硅铁，目的是为了脱氧和调整钢液成分。不同合金的C含量、加入量以及由此造成的增碳量见表1。从表中计算结果可以看出能引起钢水合金化增碳的主要是低碳硅铁，增碳在2.68ppm。

针对第2个问题，我们可对比下普通钢包和无碳钢包的使用效果。从厂家提供的材质书和检测结果看，无碳钢包的渣线处的C含量在5～，8%，而普通钢包的渣线砖的C含量在15～23%，无碳钢包渣线的C含量仅为普通钢包的三分之一。通过使用无碳钢包与铝镁碳砖钢包情况下，钢水从RH脱碳终点至连铸坐包过程增碳变化情况。可以得出，无碳钢包在此过程中仅增碳1个ppm，而普通钢包在这个过程中增碳在4个ppm。以上数据足以说明渣线处的C含量影响到了这个过程的钢水增碳。

针对第3个问题，我们可以根据对合金化、钢包渣线分析结果可初步判断，造成连铸坐包到中间包的钢水明显增碳的主要原因不是钢包渣线或合金化所致，需要对中间包涂料、覆盖剂（酸性层）、长水口和塞棒进行检测分析。通过连铸中间包涂料、覆盖剂、长水口和塞棒上下线含量检测结果。从检测得出，覆盖剂引起的增碳量为14.5ppm，引流砂引起的增碳量为11.6ppm，成为连铸最主要的增碳来源。

4 总结分析

根据以上的检测分析，可以判断造成电工钢冶炼生产过程增碳的的主要原因与硅铁合金、钢包渣线、中包覆盖剂和引流砂有关。其中低碳硅铁增碳为2.68ppm，钢包渣线增碳为4ppm，覆盖剂增碳为14.5ppm，引流砂增碳为11.6ppm，总计增碳达到2.68+4+14.5+11.6=32.18ppm。

5 采取措施

针对电工钢冶炼过程中增碳的关键影响因素，2014年制定如下控制措施：

①低碳硅铁要求C含量小于0.02%，做好上线前检测;

②采用无碳钢包，降低钢包渣增碳;

③引流砂采用3%以下的低碳材质，添加量控制在30kg/炉;

④中间包采用无碳的单层碱性覆盖剂。

通过采取上述措施，2014年电工钢冶炼过程中增碳量由原来的32.18ppm降低到了现在的15ppm左右。