板坯含铝钢钙化处理工艺研究

2021-05-20张盛梁

中国金属通报 2021年4期

张盛梁

（福建三宝钢铁有限公司炼钢厂，福建漳州 363000）

在全市上下掀起“大抓工业，抓大工业”热潮之际，我公司积极响应号召，经过市场调研及实地考察，对比各产品的优劣情况，决定投建一条最高年产能可达200万吨的耐腐蚀热轧卷板生产线，该生产线将极大的丰富公司产品多样化，提高公司的市场竞争力。自2018年5月开始施工，经过一年的建设，于2019年6月投产。在投产之初，生产钢种主要以Q235B、Q195为主，随着设备磨合及人员培养日趋成熟，该生产线已经具备生产更高规格、高附加值产品[1-4]。

随着轧材用途越来越广且向高附加值产品延伸，客户对轧材性能要求也越来越高，使炼钢对成分及钢中【O】、【N】等气体含量的控制难度大大增加。为确保铸坯质量以及产品的加工性能，生产工艺由控氧向控铝方向转变，即以生产含铝钢为主。目前含铝钢生产需急需解决的问题：①含铝钢浇铸过程絮流严重，本质是钢中夹杂物控制问题，由于钢水絮流造成生产顺行、产品质量、中包包龄等受到严重制约；②钙处理工艺的加入量和加入速度控制问题；③钙处理工艺的加入时机问题。本文主要摸索板坯含铝钢钙化处理工艺的实践性与可行性，为炼钢厂板坯连铸生产提供实际指导[5-8]。

1 关键工艺研究

1.1 CaO-SiO2-Al2O3三元相图研究

CaO-SiO2-Al2O3三元相图（图1）在冶金上的应用非常广泛，CaO、SiO2、Al2O3三种物质的不同组成可以得到不同熔点、不同吸附能力。的炉渣。在本项目中，为使钢包渣具有较低的熔点、较强的吸附能力，通过调节CaO、SiO2、Al2O3三种物质的比例，以达到目标渣系（图1黄色区域），从而达到去除夹杂、提高钢水纯净度的目标。

1.2 含铝钢水口堵塞原因研究

水口堵塞主要是固态的钙铝酸盐或者纯的硫化钙恶化了氧化铝夹杂，能够在水口烧结和结块。氧化铝夹杂、钙铝酸盐和硫化钙夹杂在连铸期间结团成块，堵塞铸机中间包水口，形成铸流的早期中断。水口堵塞迟早取决于钢中夹杂的数量，有可能在开浇后几分钟内完全就堵塞水口。分析水口堵塞物发现，典型的成分就是固态钙铝酸盐，主要组成为Al2O3和CaO。

图1 CaO-SiO2-Al2O3三元相图

1.3 脱氧与脱硫作用

钙是炼钢中常用的脱氧剂，由于钙与氧具有极强的亲和性，因此具有很强的脱氧能力，常用于钢水的深度脱氧。在氧含量较低的钢水中（氧含量低于10ppm时），钙也有较强的脱硫效果，在本厂的含铝钢生产中，钢中氧均控制在3ppm以内，因此钙处理具有较强的脱硫效果。

1.4 变质作用

钙对钢中夹杂物的变质具有显著作用。钢中加钙后可以使氧化物、硫化物夹杂转变成外包CaS的低熔点钙酸盐复合夹杂物，从而改善钢的质量。当Ca/S＞0.3时，可将钢中部分条状的硫化物夹杂转变为球状的CaS或（CaS、Mn）S夹杂；当Ca/S＞1.25时，钢中硫化物夹杂可完转变为球状夹杂物，变质后的双相夹杂物内心为铝酸钙，外面包CaS或（Ca、Mn）S，对钢基体润湿性低、界面能高、接触角大，故成球形。

1.5 合金化作用

在合金化方面的作用如可消除铸钢中的魏氏组织、细化晶粒、提高淬透性、善冲击韧性、对元素晶界偏聚的影响等。

2 关键工艺操作控制

2.1 氧化物夹杂形态控制

图2 底吹模式设定

图3 钢包底吹控制画面

为控制钢中氧化物夹杂形态，要对钢水进行钙处理，把串簇状Al2O3转变为球形的铝钙酸盐，以消除钢中Al2O3的不利影响。随着钙处理程度的加深，CaO含量的增加，夹杂物沿着Al2O3→CaO·6Al2O3→CaO·Al2O3→CaO·Al2O3→（CaO·Al2O3）饱和→（xCaO·yAl2O3）+液态→CaO饱和的顺序转变，通过控制合适的钙处理程度，得到液态铝酸钙12CaO·7Al2O3，达到解决水口堵塞问题的目的。根据现场实践总结确定各造渣料加入量及钙线加入量/速度如表1所示。