提高热轧窄带钢Q355B连续冶炼能力的生产实践

2021-01-04张庆峰刘洪银

山东冶金 2020年6期

王利，张庆峰，刘洪银，郝帅

（山钢股份莱芜分公司，山东济南271104）

1 前言

在莱钢620 mm 生产线生产窄带低合金钢Q355B产品的过程中，其薄弱环节为转炉对连铸钢水的持续供应能力不足。其原因是转炉高温出钢，导致转炉炉衬侵蚀严重，使得转炉每连续冶炼40～60 炉就需进行补炉操作。采用向炉衬侵蚀严重部位投掷或喷补耐火材料的方法进行补炉，经过1～2 h 的炉内高温烧结后，补炉料能与转炉炉衬有紧固的结合，从而增加转炉炉衬厚度，提高转炉炉衬的抗侵蚀性［1］。但对转炉进行补炉的行为降低了转炉连续冶炼的能力，使转炉的钢水产量降低，严重制约窄带低合金钢Q355B生产效率的提升。

2 成分优化设计

Q355B 低合金高强度热轧钢带作为莱钢620 mm 窄带线的高效产品，前期化学成分设计采用了中碳、高锰（1.3%）并加入少量V（约0.01%～0.02%）微合金化的成分方案，其成分如表1 所示。转炉出钢过程需添加大量硅锰等合金，且Q355B不进行LF 精炼，无法通过LF 炉通电提温，出钢后添加合金量大、温度损失较大，只能采取转炉高温出钢的方法来弥补冷合金加入、炉后吹氩等环节的温降，导致转炉平均出钢温度达1 665 ℃，转炉出钢温度统计如图1所示。

表1 工艺优化前Q355B熔炼成分（质量分数） %

图1 成分优化前转炉出钢温度统计

以前期研究及生产实践为基础［2-3］，对Q355B窄带钢的化学成分进行优化，通过减少出钢时合金加入量，降低转炉出钢温度，来达到减少炉衬侵蚀，提高单批次冶炼炉数及产能的目的。相较于优化前，将Mn含量降低0.6%，增加0.02%的C、0.01%的V；受620 mm 轧线现场冷却工艺所限制，≤3.0 mm的薄规格产品加入0.005%～0.015%的Nb，＞3.0 mm 的厚规格产品加入0.01%～0.02%的Nb，进行Nb、V 复合微合金化，以此来保证产品的各项力学性能符合标准及用户要求。Q355B 工艺优化成分设计如表2所示。

表2 Q355B工艺优化成分设计（质量分数） %

根据理论计算，预计成分优化后的Q355B热轧窄带钢，硅锰、钒氮、铌铁等合金加入总量降低约10 kg/t钢，增碳剂增加约0.2 kg/t钢。合金料的显著减少对转炉出钢温度的降低具有十分积极有效的作用。合金加入量变化如表3所示。

3 生产试制

热轧窄带钢工艺流程为：铁水预处理→转炉冶炼→吹氩→连铸→620 mm窄带成材。

在莱钢炼钢老区1#炉，对优化后的Q355B进行了生产试制冶炼。成分优化后转炉出钢温度情况统计如图2所示。与前期相比，转炉出钢温度有显著降低的趋势。经计算，平均出钢温度在1 650 ℃左右，且基本控制在1 665 ℃以下。

表3 Q355B工艺优化前后合金加入量 kg/t

图2 成分优化后转炉出钢温度统计

在620 mm 窄带生产线对试制钢坯进行轧制，轧制规格为2.0～4.85 mm。在轧制过程中，控制终轧温度在880 ℃以下，卷取目标温度控制在680 ℃。轧制成材产品的各项力学性能如表4所示。由表4可以看出，成分优化后的Q355B各项力学性能均符合相关标准要求。相较于优化前，厚度≤3.0 mm的产品平均屈服强度提高了约25 MPa，厚度＞3.0 mm的产品平均屈服强度提高了约21 MPa。抗拉强度和伸长率在优化前后相当。

表4 合金优化前后Q355B力学性能统计

4 成分优化效果

由于转炉持续供应高温钢水的冶炼能力不足，经统计，成分优化前，在生产Q355B 的过程中，每生产50 炉左右就要进行浇次更换；由合金含量高的Q355B钢种更换为合金含量低的Q235B、Q195等钢种，更换浇次的时间约为1.5 h，降低了生产节奏，限制了Q355B 连续冶炼能力。成分优化后，Q355B 连浇炉次可达120 炉，可持续生产较高等级的Q355B钢种，Q355B单浇次产量由1 500 t提高到3 500 t。全年预计Q355B 热轧窄带钢生产能力可提高5万t，提高了高附加值钢种的产量。