含硫铝脱氧钢可浇性工艺技术研究与应用

2020-09-17张振祥

山西冶金 2020年4期

张振祥

（山西太钢不锈钢股份有限公司，山西太原030003）

用铝脱氧的钢液中存在的氧化铝夹杂物，熔点高、液态钢中呈固态，在连铸过程中很容易在水口出聚集，引起堵塞。通过向铝脱氧钢中喂入CaSi线，改变铝氧化物夹杂的形态，形成低熔点的钙铝化合物，改善钢液的浇铸性能。但在生产初期经过钙化处理的钢水仍然在浇铸过程中，发生连铸水口结瘤，提不起拉速，更换水口、水口烧眼等现象时常发生；导致断浇。通过系统调查、原因分析和工艺改进实现了高硫钢水的高效连浇。

1 工艺流程及主要装备

试验研究采用的生产工艺流程为：电转炉冶炼一LF精炼一VD一圆坯连铸。各工序的主要装备条件如表1。

表1 炼钢系统主要设备

试验钢种为BM重载车轮钢。成分见表2。

2 水口结瘤形貌及原因分析

表2 钢的牌号及化学成分 %

2.1 水口结瘤典型形貌

观察断浇后水口的形貌发现：在连铸浇铸的过程中，钢水中的非金属夹杂物在水口内壁慢慢聚集结瘤，造成水口堵塞，如图l所示。

图1 水口结瘤处扫描电镜和能谱分析图

2.2 原因分析

分析水口结瘤物的扫描电镜（图1）可知，结瘤物主要为高熔点的CaS类夹杂物及部分Al2O3。主要原因钢水中Al2O3钙化不足造成Al2O3絮流；VD喂S线增硫和喂CaSi线进行钙化处理的时间间隔过短，生产硫化钙；喂入CaSi线的数量过多，多余的Ca与S反应生成CaS。

3 工艺改进措施

3.1 控制电转炉终点碳，降低LF钢水初始氧含量

降低电转炉终点碳，可以有效降低初炼钢水中的溶解氧，降低精炼过程的脱氧负担和减少钢水中的脱氧产物的生成量，减少钢水中的夹杂物。

3.2 电转炉终点碳控制

1）工艺采取炉壁氧枪供氧、铁水溜槽兑铁工艺。

2）采用炉壁氧枪定枪位、定流量。氧枪流量：2 300～2 500 m3/h。

3）变铁水兑入量，控制炉内碳含量的平衡，最终实现理想的终点碳控制。炉内余碳按0.8%～1.0%控制，炉内兑铁15 t开吹，开吹后吹氧与兑铁同步，确保炉内余碳0.8%～1.0%均衡。

4）兑铁结束后兑铁水结束后，根据终点碳的要求控制吹氧总量，终点碳控制0.2%～0.4%。

3.3 精炼炉快速造白渣

根据电转炉通报每炉终点控制信息，LF在送电后加入碳化钙快速造渣，通过蘸渣观察炉渣还原性，对进站钢水质量进行综合判断后加铝丸脱氧处理，加入足量脱氧剂和渣料，形成高碱度的脱氧、脱硫渣，根据合金成分要求进行合金调整和还原，继续调整渣料，控制还原渣组分R=m（CaO）∶m（SiO2）=3.5～4.5，MI=R∶m（Al2O3）≈0.25～0.35，控制w（FeO）＜0.5%。形成脱氧能力较强的白渣，且白渣保持时间大于25 min。精炼白渣主要为四元渣系，炉渣具有良好的流动性，具有吸附夹杂物能力及脱氧脱硫能力。

3.4 VD处理工艺优化

VD工序的主要任务是通过真空处理脱气、通过喂线手段完成夹杂物的变性处理和成分控制，通过氩气软搅拌完成夹杂物的上浮去除。真空状态下钢水吹氩搅拌效果是去除钢水夹杂物的关键，特别是对Al2O3等夹杂物的去除有良好的作用。工艺标准：高真空度（≤67 Pa）下保持时间≥15 min，氩气参考流量150～200 L/min。在VD破真空后，进行喂线处理，进行硫含量的控制和夹杂物的变性处理。工艺标准：喂硅钙线与喂硫线间隔时间≥5 min，喂线量120～130 m（目标w（S）=0.020%）根据硫线回收情况适当补加硫线，喂线处理结束后进入软搅拌模式。软搅拌工艺标准：在保证钢液不裸露前提下软搅拌时间：15～25 min。