低磷低硫H08A钢的研制

2019-10-31供稿付华FUHua

金属世界 2019年5期

供稿|付华 / FU Hua

内容导读

以提升H08A钢优质品比例为契机，开展低磷低硫H08A焊条用钢研制工作。炼钢厂采用双渣炼钢法，在低温时倒渣，提高冶炼碱度，实现脱磷率平均达到94%。脱硫不仅关注铁水脱硫和钢水脱硫，还要加强回硫的控制，要求铁水经脱硫处理后，扒渣达到镜面效果，加入废钢均是精料废钢，生产前落实入炉料含硫情况，规范转炉操作减少转炉残留渣。采取这些措施后，在原来H08A的基础上，磷含量和硫含量(质量分数)满足不大于0.007%的要求，完成低磷低硫H08A的研制。

本钢北营钢铁(集团)股份有限公司(简称北营公司)从2009年开始生产焊条用钢H08A，通过长期实践及工艺优化，产品质量控制水平已达到稳定状态。但客户又提出新的要求，在原来H08A的基础上，要求P质量分数和S质量分数由不大于0.025%降低到不大于0.007%，根据炼钢的现有设备水平和工艺，很难生产出低磷低硫H08A钢[1]，因此需要开展低磷低硫H08A焊条用钢研制工作。

生产流程

H08A钢生产工艺路线：高炉铁水→铁水预处理→顶底复吹LD转炉→炉后吹氩→LF精炼炉→连铸+电磁搅拌。

H08A钢磷硫控制措施

炼制

◆ 转炉脱磷

一般转炉实际脱磷率为90%左右，只能从高炉铁水磷含量和优化转炉脱磷工艺两方面进行考虑，北营公司现有装备脱磷任务只能在转炉工序完成，应着重优化转炉脱磷工艺。

◆ 脱磷原理分析

转炉内的脱磷反应主要有熔池反应：2[P]+5[O]=P2O5，渣钢反应：P2O5+3(CaO)=3CaO·(P2O5)。

衡量转炉脱磷限度指标：

其中，ω1(P)指渣中磷质量分数，ω2(P)指钢中磷质量分数。LP越大说明钢中磷转移到渣中的磷越多，高的LP值对炼低磷钢有利。

复吹转炉脱磷经验式：

从式(2)可以看出，T越低，LP越大；ω(Fe)越高，LP越大；ω(CaO)越高，LP越大。脱磷的有利热力学条件是低温、高氧化性、高碱度炉渣。

因铁水温度为1300℃左右，出钢温度最低1600℃左右，由图1可以看出，1350℃时，LP为924；1600℃时，LP为91。LP值越大时容易去磷，所以转炉准备采用双渣法冶炼，1350℃(低温)时倒渣，将脱磷渣倒去，脱磷效果最好，但实际生产时一般控制在1380～1410℃最佳。由图2可以看出，随ω(Fe)提高，LP增大；ω(Fe)为12%～18%，LP为600～900。由图3可以看出：随碱度ω(CaO)增加，LP增加。所以每炉钢在兑铁前加入白灰2 t，随废钢加入约3 t氧化铁皮，同时保证全铁、碱度、低温3个条件，转炉吹炼前期采用“双渣法”进行脱磷。

◆ 工艺实施

优化工艺后对钢水进行检测，结果如图4所示。

从图4(a)可以看出，入炉铁水磷质量分数为0.102%～0.117%；从图4(b)可以看出，转炉终点一次倒炉磷质量分数为0.005%～0.011%，经二次点吹处理炉后磷质量分数为0.004%～0.007%。转炉一次脱磷率为90%～96%，平均脱磷率为94%。由图4(b)可以看出：冶炼8炉钢在LF精炼炉阶段有3炉无回磷现象，有5炉回磷为0.001%～0.002%。从实际数据来看，实际控制工艺已达到设计工艺水平。

◆ 脱硫

低硫钢生产的关键环节为铁水脱S+转炉控S+钢水精炼脱S。冶炼时，根据北营公司现有装备，脱硫任务主要是在铁水预处理阶段进行喷颗粒镁脱硫，其次是转炉防止回硫和LF精炼脱硫。

铁水脱硫和钢水脱硫容易受到关注，而回硫的控制往往会被忽视。H08A冶炼过程控硫是本次工艺的难点，影响回硫因素有经预处理后铁水扒渣是否干净、废钢种类、转炉入炉料含硫总量情况[2]、转炉冶炼过程工艺参数等，所以要求铁水经脱硫处理后，扒渣达到镜面效果(减少铁水带渣量)，加入废钢均是精料废钢，生产前落实入炉料含硫情况(使用优质石灰、轻烧白云石)，规范转炉操作减少转炉残留渣[4]。

脱硫过程要求氧势低，无论是熔渣中氧化铁活度降低或是金属中氧活度降低，都有利于硫还原后进入渣中。冶炼H08A时为了达到脱碳目的采用有氧操作，所以转炉吹氧脱碳过程的渣中氧化铁和金属中的氧含量都不可能低，因此转炉阶段主要防止回硫，各工序实际脱硫情况如图5所示。

由图5(a)可以看出，高炉铁水中硫质量分数为0.030%～0.052%；由图5(b)可以看出，脱硫后铁水中硫质量分数为0.0035%～0.005%，转炉终点一次倒炉时硫质量分数为0.004%～0.009%，倒炉后硫质量分数为0.005%～0.008%，在转炉阶段有2炉无回硫现象，有6炉回硫的质量分数为0.001%～0.003%。LF精炼后硫的质量分数为0.003%～0.007%，此阶段脱硫效果不明显，只能脱掉硫的质量分数为0.001%～0.003%，有的甚至一点硫也没脱掉。