铝镇静钢铸坯生产工艺优化

2022-06-23高石

世界有色金属 2022年1期

高石

（天津市产品质量监督检测技术研究院检测技术研究中心，天津 300232）

生产实践发现含铝较高钢种的钢水可浇性差，出现了结晶器液面出现巨大波动、烧大包水口等，铝镇静钢加工完成后表面出现缺陷问题，钢水产出率大幅度降低，直接影响加工进度。

针对铝镇静钢铸坯生产质量问题，即钢中酸溶铝[Als]含量大于等于0.006%时钢水可浇性变差[1]，本文考虑从多方面入手，采用联合控制的方法来提高铸坯表面和内部质量。因此，对三个批次铝镇静钢生产工艺进行试验，通过逐步优化生产工艺的方法实现提高铸坯质量的目的。

1 试验材料及方法

选用工业常用铝镇静钢作为试验钢，依次在三个批次上进行生产工艺调整试验，生产工艺简图如图1所示。

图1 生产工艺简图

批次A：按常规工业生产流程进行生产，即转炉→中间包→连铸机等；

批次B：在批次A的基础上控制出炉碳含量、出钢温度、吹氩控制、喂Ca-Si线等关键参数；

批次C：进一步优化，验证批次B工艺可行性。

生产试验情况：

（1）批次A生产试验

由于含铝较高钢种的钢水可浇性差，首先必须解决在浇注过程中水口絮流问题。生产关键数据及絮流问题如表1所示。

表1 批次A生产关键数据

对试样进行低倍检验，照片如图2和3所示，分析结果如表2所示。

图2 炉号3连铸坯低倍照片

图3 炉号4连铸坯低倍照片

表2 批次A铸坯低倍检验结果

在钢水浇注过程中，常因水口堵塞而导致浇注中断或失败。根据文献报道[2，3]，导致铝镇静钢在浇注过程中发生水口结瘤的主要原因为钢水中氧化夹杂物Al2O3的存在，该夹杂物的特点是高熔点且难熔。因此，要解决水口结瘤堵塞问题，就要降低钢中氧含量，从而减少难熔Al2O3夹杂的产生。

通过分析生产关键数据可知，出现生水口结瘤的部分冶炼炉中的钢水，钢碳的产出率不高，存在严重絮水口的部分炉钢，产出钢碳占比分别为百分之0.062、百分之0.056。而从铝的产出情况可以推断出，5炉、6炉钢水铝的产出量不足，尤其是铝的产出量只达到百分之4.3、百分之5.84，这也表明转炉炉后钢的水氧化率超标，转炉终点钢水氧量急剧上升，脱氧合金化后废物量增加[4]。另外，转炉终点碳含量对铝镇静钢产出也产生不利影响。加工时，若钢水中碳含量低于规定标准值，可在一定程度上提升终点氧含量，脱氧产物数量持续增长。产出铝镇静钢过程中，严格控制转炉。

当钢中铝含量一定时，随着向钢水中喂入Ca-Si线，钢中钙含量增加，钙将不断地将铝从Al2O3夹杂物中置换出来，并沿如下路线Al2O3→CaO·6Al2O3→CaO·2Al2O3→CaO·Al2O3→12CaO·7Al2O3改变夹杂物性质，而且熔点不断降低，形成低熔点的夹杂物，从而避免或减轻水口结瘤的发生。

研究批次A生产关键数据，7炉的水口结瘤现象较为明显，因Ca-Si线折断，喂线长度可达66米，其钢中钙铝比仅为0.02。钢中钙铝比在0.09以上时，钢中的Al2O3类夹杂物才能获得较好的变性。由此可见在生产[Als]高的钢时，对钢水进行钙处理，并保证钢中一定的钙铝比是非常重要的。

（2）批次B生产试验

在对批次A生产工艺总结的基础上，又进行了批次B生产试验。在控制终点碳含量、终点钢水温度、喂Ca-Si线等方面均作出调整，添加精炼工艺，控制吹氩制度等。加入精炼吹氩的目的在于，使出钢脱氧时形成的脱氧产物绝大部分已进入渣中，提升钢水洁净。生产关键数据及浇注情况，如表3所示，通过调整工艺，浇注过程顺利，没有出现絮流的现象。

表3 批次B生产关键数据

分别对炉号3、5、7进行了电子显微镜检测分析，结果见表4。通过电镜观察，通过精炉加工后，钢水中仅有少量杂质物质，纯度较高。从钢中夹杂物的电镜数据可知，可以观察到的杂质物质大小多为10μm左右，其中一部分钢夹杂物大小不超过3μm。查明喂线前与喂线后杂质物质中所含钙铝情况，完成喂线后夹杂物中钙铝含量达到的要求标准。铝镇静钢生产完成喂线处理后三氧化二铝的处理更加彻底，产出一定量的钙铝酸盐。