采用海绵钛替代钛铁制备含钛钢的AOD炉冶炼实践

兰广泽， 刘明生

（山西太钢不锈钢股份有限公司炼钢一厂， 山西 太原 030003）

山西太钢不锈钢股份有限公司（全文简称太钢）炼钢一厂为不锈钢专业生产单位，于1983年建成中国第一台18 t AOD炉，1985年建成我国第一台立式板坯连铸机。AOD炉在1999年和2004年先后两次进行改造、扩容至45 t。经过30余年的实践，积累了丰富的经验，创造了巨大的经济效益。2004年，与奥钢联合作进行技术改造后，实现了AOD智能炼钢。主要冶炼钢种包括304系列、316系列、321系列、耐热钢、双相钢、镍基合金等200余种不同牌号钢种[1]。

1 现有321生产工艺

太钢炼钢一厂不锈钢生产线为90 t超高功率电弧炉，3座45 tAOD炉，1座45 tLF炉，1座立式板坯连铸机。AOD炉由于炉容量较小，多连浇过程中生产节奏紧张，LF炉处理时间只有30～35 min，不具备LF炉加钛铁合金化的条件。基于现有生产条件AOD冶炼含钛钢，钛的合金化采用炉内合金化的方式。321系列不锈钢冶炼工艺流程为：EAF电炉—AOD炉—LF炉—CCM连铸[2]。90 tEAF化钢初钢水条件见表1。

表1 电炉初钢水条件

AOD冶炼流程：扒渣站扒渣—45 t AOD兑钢—氧化期，在氧化期升温脱碳的同时进行合金化调整—采用硅铁进行预还原，加入量计算按二级计算机控制—还原分析后扒渣量大于85%—造新渣—钛合金化—出钢。

2 海绵钛与钛铁对比

海绵钛和钛铁成分对比情况见表2。

表2 低氮钛铁与海绵钛成分

从成分来看海绵钛的纯净度要高于普通钛铁，其中海绵钛铁氮含量和硅含量远低于普通钛铁。海绵钛易于减少从还原到包中氮含量的增量，对减少氮化钛夹杂物的产生、提高钢水纯净度有积极作用。同时易于控制包中硅含量，为生产高钛、低硅、低氮的800系列镍基合金提供了较好的资源。

海绵钛比重较轻，如果从LF炉加入不易于钛的合金化，由于AOD炉底吹搅拌能力远大于LF炉搅拌能力，所以较于普通钛铁，海绵钛更适于在AOD炉加入与现工艺相匹配。

海绵钛与钛铁形貌对比见如图1。

图1 海绵钛与钛铁的形貌对比

3 利用海绵钛进行工艺试验

使用海绵钛进行AOD炉内合金化的试验基于普通321系列不锈钢的冶炼控制，调整过程温度控制、减少供氧总量和降低氧化期的渣量。

1）氧化期吹炼模式见表3。

表3 氧化期吹炼气体流量

氧化期进行合金化调整，氧化终点温度控制在1 690～1 710℃之间。

2）氧化期加入石灰量在3～4 t，还原期根据碱度适当补加石灰，碱度控制在1.8。

3）扒渣后加入强脱氧剂铝粉调渣0.5 kg/t，同时调渣呈黄白色后进行吹氩操作，纯吹氩时间不少于3 min。

4）调渣后由炉外加入海绵钛铁，同时出钢包落入出钢位，进行包内吹氩，进行无氧化保护。

4 试验效果

该工艺在AOD三个炉次上均进行了试验，对本次试验与随机选取的加入钛铁冶炼321炉次进行过程温度控制对比及平均钛的收得率、硅耗、还原到包中增硅量、产品氮含量和铸坯氧含量进行比较，结果如图 2、表 4。

图2 过程温度对比图

表4 试验炉次与使用普通钛铁炉次平均指标对比

5 结语

研究结果表明，在保证相同成分组成的情况下，采用海绵钛进行合金化，可以稳定提高收得率，减少合金调整量，益于降低AOD终点温度，特别是钢中氮含量进一步降低，对减少氮化钛夹杂物的产生，提高钢水纯净度，具有较好的效果。