攀鋼低硫高強(qiáng)耐腐蝕鋼爐外精煉技術(shù)的應(yīng)用

1、2007年?duì)t外精煉年會(huì)論文集112007年7月LadleRefining2007AnnualmeetingProceedingsJuly.2007攀鋼低硫高強(qiáng)耐腐蝕鋼爐外精煉技術(shù)的應(yīng)用冉孟倫1)李軍2)1)攀枝花鋼鐵（集團(tuán)）有限公司新鋼釩提釩煉鋼廠，攀枝花6170002）攀枝花鋼鐵（集團(tuán)）有限公司鋼鐵研究院，攀枝花617000摘要本文介紹了攀鋼采用LF爐工藝生產(chǎn)低硫高強(qiáng)耐腐蝕鋼的一些爐外精煉處理技術(shù)的綜合應(yīng)用，以及為經(jīng)濟(jì)高效生產(chǎn)該系列鋼

2、所新開(kāi)發(fā)的新材料（VT線(xiàn)）的使用情況及效果。并對(duì)攀鋼采用LF爐工藝生產(chǎn)的低硫高強(qiáng)耐腐蝕鋼的實(shí)物質(zhì)量進(jìn)行了簡(jiǎn)要描述。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞爐外精煉；精煉渣；渣洗；吹氬；鈣處理；堿度引言近年來(lái)，中國(guó)鋼鐵工業(yè)取得了巨大的進(jìn)步和發(fā)展，各大鋼廠在追求規(guī)模效益的同時(shí)，更注意追求鋼鐵產(chǎn)品的質(zhì)量。其中，因低硫高強(qiáng)耐腐蝕鋼具有較好的綜合性能，具有多行業(yè)廣泛應(yīng)用的前景而成為各大鋼廠爭(zhēng)先研制的鋼鐵產(chǎn)品?；谏鲜鲈颍输撚?000年開(kāi)始開(kāi)發(fā)低硫高強(qiáng)耐腐蝕鋼，經(jīng)過(guò)不斷的

3、研究和工藝技術(shù)優(yōu)化，目前已具備了規(guī)模、穩(wěn)定的生產(chǎn)能力，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。為保證該系列鋼具有低硫、高強(qiáng)、高韌、高塑、低屈強(qiáng)比、低脆性轉(zhuǎn)變溫度、有明顯的屈服點(diǎn)、優(yōu)良的焊接性和耐腐蝕性等較高的綜合性能，在過(guò)程工藝控制上提出了嚴(yán)格的要求，爐外精煉技術(shù)的選擇和應(yīng)用顯得尤為重要。1低硫高強(qiáng)耐腐蝕鋼工藝路線(xiàn)低硫高強(qiáng)耐腐蝕鋼生產(chǎn)工藝流程如下：鐵水預(yù)處理→120噸LD轉(zhuǎn)爐→擋渣出鋼→脫氧合金化、鋼渣改質(zhì)→爐后底吹氬精煉→LF爐底吹氬精煉、調(diào)

4、溫、合金化、微釩鈦氮處理和鈣處理→板坯連鑄→步進(jìn)式加熱爐→高壓水除鱗→粗軋（寬度自動(dòng)控制）→熱卷箱（恒溫）→高壓水除鱗→6機(jī)架精軋（厚度自動(dòng)控制，厚度范圍4.012.0mm）→層流冷卻（卷取溫度自動(dòng)控制）→卷取→精整分卷（切板）確定好工藝路線(xiàn)后，在既定的工藝條件下，Q450NQR1的技術(shù)難點(diǎn)主要集中在精煉工序的硫、釩、鈦、氮控制和熱軋工序的氮強(qiáng)化作用最佳化和組織控制，本文主要從精煉工藝控制方面介紹該系列鋼的生產(chǎn)控制。2低硫高強(qiáng)耐腐蝕鋼主

5、要爐外精煉技術(shù)的應(yīng)用2.1爐外脫硫技術(shù)要規(guī)模生產(chǎn)低硫高強(qiáng)耐腐蝕鋼，僅通過(guò)控制鐵水硫含量來(lái)保證成品硫≤0.008%是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因此，必須研究在高硫含量條件下的精煉脫硫工藝。2.1.1脫硫精煉工藝的選擇在該系列鋼的開(kāi)發(fā)中，為提高規(guī)模生產(chǎn)效益，取消了RH精煉處理工藝，因此，必須充分發(fā)揮LF爐的各種冶金功能，LF爐工序工藝操作較為復(fù)雜，包括鈣處理、微釩鈦處理、吹氬精煉處理、溫度和成分控制等，LF爐工序節(jié)奏相對(duì)緊張，如采用LF爐脫硫工藝不能滿(mǎn)足

6、生產(chǎn)需要，因此，只能選擇爐外“渣洗”脫硫工藝。根據(jù)國(guó)內(nèi)外一些較大型轉(zhuǎn)爐鋼廠（＞120噸轉(zhuǎn)爐）采用轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程“渣洗”脫硫的經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)鋼種不同，平均脫硫率一般能控制在30%50%的范圍，特別適用于生產(chǎn)節(jié)奏比較快的轉(zhuǎn)爐廠。采用此方法后，以前必須經(jīng)過(guò)LF精煉處理的一些鋼種，現(xiàn)改為只進(jìn)行吹氬處理，就能滿(mǎn)足成品鋼水成分的要求，降低了精煉成本[1]～[3]。2.1.2精煉渣的選擇在鋁鎮(zhèn)靜中，脫硫反應(yīng)一般按下式進(jìn)行。CaO23[Al][S]=(CaS

7、)13(Al2O3)ΔG0＝3148767.53T從上述反應(yīng)式可以看到，要獲得良好的脫硫效果，應(yīng)提高鋼包渣的CaO活度和鋼水中[Al]含量，提高脫硫反應(yīng)溫度，同時(shí)降低渣中Al2O3活度。鋁在脫硫過(guò)程中的作用不僅在于生成穩(wěn)定的脫硫產(chǎn)物，更重要的是降低鋼水及鋼包渣的氧勢(shì)，提高反應(yīng)速率。日本川崎正藏通過(guò)理論計(jì)算得到具有200以上Ls的最佳鋼包渣組成為60％CaO－8％SiO2－32％Al2O3。同時(shí)大量文獻(xiàn)研究表明，降低鋼包渣氧化性July.

8、20072007年?duì)t外精煉年會(huì)論文集?13?中基本不采用。碳粉是一種較為清潔的還原劑，是電爐或LF精煉中的常用還原劑，但因可能造成鋼水增碳，使用量受到限制。電石因其良好的還原性和價(jià)格優(yōu)勢(shì)，在電爐冶煉和鋼包精煉中得以廣泛應(yīng)用，同時(shí)在精煉過(guò)程中使用電石還有利于形成泡沫渣，減少精煉過(guò)程的吸氣，其還原產(chǎn)物CaO有利于提高鋼包渣堿度，增強(qiáng)脫硫效果，但用量過(guò)大易出現(xiàn)鋼－渣難以分離和增碳的現(xiàn)象。金屬鋁是鋼包精煉中應(yīng)用最為普遍的還原劑，不僅能夠有效還原

9、渣中FeO、MnO，且還原產(chǎn)物Al2O3會(huì)促進(jìn)鋼包渣的熔化，但價(jià)格昂貴，使用量過(guò)大，會(huì)使生產(chǎn)成本壓力過(guò)大?；谏鲜隹紤]，對(duì)鋼包渣的還原處理采用金屬鋁配合鋁錳鐵的技術(shù)方案。還原劑的加入量依據(jù)鋼包渣FeO、MnO含量及還原反應(yīng)式計(jì)算得到，還原處理的具體方案見(jiàn)表2。表2出鋼過(guò)程中脫氧材料的加入量Tabel2Oxygenationmaterialadditionintapping脫氧材料加入量，Kg鋁塊FeMnAl2006002.1.4渣料、脫

10、氧材料加入方法及脫硫精煉工藝的確定日本及寶鋼在生產(chǎn)低硫鋼時(shí)，均采取了兩次加入精煉渣的措施，即出鋼過(guò)程加入部分精煉渣，LF精煉前分析鋼包渣成分，根據(jù)分析結(jié)果補(bǔ)加精煉渣，將鋼包渣成分控制在適宜的范圍內(nèi)?？紤]到攀鋼無(wú)爐渣快分手段，加之LF精煉工藝復(fù)雜、精煉時(shí)間較短，為保證精煉渣的熔化和連鑄生產(chǎn)的要求，確定精煉渣和脫氧材料的加入方法和相應(yīng)的精煉工藝。⑴利用鋁塊脫氧及優(yōu)化加入方式鋁的比重小，且極易形成Al2O3保護(hù)膜，延緩脫氧速度。因此，用鋁塊脫

11、氧時(shí)，有相當(dāng)部分的鋁（被Al2O3保護(hù)膜包裹）極易上浮并富集在鋼渣界面，加速了氧化性渣的還原反應(yīng)。采用“出鋼前在鋼包底部加入足量的鋁塊，出鋼過(guò)程中，隨鋼流快速、均勻地加入1000kg高堿度精煉渣，出鋼13時(shí)，定量加入600kg鋁錳鐵”的工藝，一方面利用了鋁脫氧上述特性，改善了成渣條件，降低了渣中（SiO2）；另一方面使鋼水在整個(gè)出鋼混沖中都保持低氧活度。與通常在出鋼1323加入脫氧材料相比，脫硫效果明顯改善。⑵保持一定量的[Als]根據(jù)

12、脫硫反應(yīng)式，脫硫過(guò)程需通過(guò)保證一定量的[Als]來(lái)獲得低氧勢(shì)和消耗脫硫產(chǎn)生的氧，以使反應(yīng)式向右進(jìn)行。因此，在出鋼過(guò)程中經(jīng)過(guò)一次脫氧后，在小平臺(tái)根據(jù)鋼水氧活度喂入鋁線(xiàn)，然后又在LF站加熱前根據(jù)小平臺(tái)[Als]補(bǔ)加鋁丸（或喂鋁線(xiàn)），從而保證了一定量的[Als]，也保證了成品[Als]的穩(wěn)定性。⑶鋼包底吹氬爐后小平臺(tái)和LF爐均采用全程吹氬模式，底吹氬可改善鋼渣界面反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)條件，充分利用脫氧合金化后鋼液的低氧勢(shì)來(lái)提高混沖脫硫效果，同時(shí)可以促

13、進(jìn)夾雜的聚集和上浮，提高鋼水純凈度。當(dāng)然，吹氬的同時(shí)要避免鋼液裸露，以防止鋼液二次氧化。2.2微釩鈦氮處理技術(shù)2.2.1釩微合金化技術(shù)低硫高強(qiáng)耐腐蝕鋼采用了釩微合金化來(lái)保證強(qiáng)度，主要是由于含釩鋼有以下幾個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)：⑴釩鋼澆鑄時(shí)的橫裂紋傾向小，鑄坯表面質(zhì)量好[5]。⑵熱軋軋制負(fù)荷相對(duì)較小，適合于規(guī)模生產(chǎn)。軋制厚度為3mm時(shí)，在860℃，含0.03%Nb鋼的流變應(yīng)力比含0.09%V的鋼的流變應(yīng)力約高出84%，熱軋工藝更容易控制[6]。⑶釩

14、在奧氏體和鐵素體中固溶度較大的差異，使釩的沉淀強(qiáng)化作用較為突出，即使終軋溫度較低，釩在奧氏體中的析出量也不會(huì)超過(guò)10%。而鐵素體內(nèi)釩碳氮化物最佳析出溫度發(fā)生在600℃，正是通常的卷取溫度范圍，含釩鋼可在顯微組織為“多邊形鐵素體少量珠光體”的條件下提高強(qiáng)度，從而保證鋼板有明顯的屈服點(diǎn)[6]。生產(chǎn)實(shí)踐表明，鋼中每增加0.01%釩，屈服強(qiáng)度增加10MPa左右；⑷含釩鋼具有良好的焊接性，加入釩可以改善熱影響區(qū)的韌性[6]。2.2.2微鈦處理技術(shù)

15、含釩鋼是通過(guò)在軋制過(guò)程中不斷的再結(jié)晶獲得細(xì)小的奧氏體晶粒，從而達(dá)到細(xì)化鐵素體晶粒的目的。因此，釩鋼的軋制一般要求高的再加熱奧氏體晶粒粗化溫度和低的奧氏體再結(jié)晶溫度。為了進(jìn)一步細(xì)化晶粒、提高釩的沉淀強(qiáng)化的作用，獲得更加理想的性能指標(biāo)，還進(jìn)行了微鈦處理。與釩鋼相比，通過(guò)微鈦（0.01%左右的鈦）處理的VTi鋼具有以下優(yōu)點(diǎn)：⑴再加熱奧氏體晶粒粗化溫度提高到12001300℃[6]。⑵奧氏體再結(jié)晶溫度低[7]。這說(shuō)明與釩鋼相比，VTi鋼更容易獲