沙钢180t转炉自动炼钢控制工艺的建立与实践

以副枪系统和二级冶金模型为基础,通过优化原材料条件,建立转炉加料、底吹搅拌和供氧等吹炼过程自动控制工艺,以及优化系统操作参数和模型参数等措施,实现了180t转炉自动化炼钢,转炉出钢命中率由25%提高到83%以上,且吹炼过程稳定,转炉生产周期缩短了4min,终渣全铁质量分数平均降低了2.4%,提高了转炉炼钢的金属收得率。

铝矾土代替萤石造精炼渣的可行性研究

研究了铝矾土代替萤石造精炼渣的可行性。采用Thermo-Calc软件计算的LF精炼过程的热力学平衡结果表明:1 600℃时炉渣由萤石造渣的液固两相渣转变为铝矾土造渣的液态渣,钢水的脱氧和脱硫效果基本不变。生产试验结果表明:铝矾土造精炼渣时钢水平均脱硫率比萤石造精炼渣时提高了7.7%。

低磷低硅铁水180t复吹转炉冶炼高磷钢的工艺优化

在统计分析了转炉前期炉渣碱度和钢水温度,终点炉渣碱度、终渣全铁含量和终点钢水温度对脱磷率影响的基础上,优化了0.29％ Si,0.085％P铁水180t复吹转炉的高磷钢冶炼工艺.200炉冶炼结果表明,通过使用低枪位使钢水快速脱碳升温,控制前期炉渣碱度≥2.2、终点炉渣碱度2.8～3.2,终点炉渣全铁含量≤17％,转炉出钢温度1 650 ～1 680℃,可控制脱磷率≤60％,终点钢水磷含量均值为0.035％.

提高转炉出钢碳含量的生产实践研究

转炉采用终点低拉碳法生产中高碳钢，钢水氧含量高，后续脱氧难度大、钢中夹杂物多。基于降低生产成本和提高钢水洁净度的双重目的，进行了提高中高碳钢出钢碳含量的可行性分析及生产实践。通过优化供氧枪位和改进加料方案，实现了吹炼前期高效脱磷、中后期强化脱磷并抑制脱碳，将转炉单渣操作的出钢碳含量由原来的平均0．06％提高到0．10％-0．20％范围内，钢水磷含量控制在0．016％以下。

沙钢管线钢LF精炼的低成本深脱硫工艺

根据沙钢对管线钢的生产需求及制造成本的控制,结合LF钢包精炼深脱硫的相关理论,开发了适用于管线钢的深脱硫精炼渣和低成本深脱硫工艺。使用该工艺,可完全不使用CaF2,只需使用石灰、铝脱氧产物和转炉下渣即可完成造渣,减少了石灰的消耗,降低了生产成本。180tLF生产实践表明:该工艺可将管线钢的硫含量稳定控制在10×10-6以下,精炼平均脱硫率高于85%。同时,该精炼渣具有较强的夹杂物吸附能力,精炼终点的非酸溶铝含量为(20～100)×10-6。

X70管线钢的夹杂物控制

通过工厂试验研究了X70管线钢冶炼过程中钢包顶渣成分、软搅拌的氩气流量以及浇铸温度对铸坯洁净度的影响；应用超声波C-Scan探测铸坯中的大型夹杂物（100μm以上）；并用扫描电镜对铸坯中夹杂物的成分进行了分析。试验结果表明：当氩气流量为15m^3／h左右时，软搅拌能有效地去除钢水中的小型夹杂物；当钢包顶渣的氧化性降低且w（CaO）／w（Al2O3）控制在1．8左右，软搅拌的氩气流量从30m^3／h降至15m^3／h，浇铸温度适度升高时，铸坯中的大型夹杂物指数明显降低。电镜扫描结果显示，铸坯中夹杂物主要为CaO·xAl2O3＋CaS，其心部为铝酸钙（大部分夹杂物w（CaO）／w（A1203）=0．75～1．10），外面裹有一层硫化钙。

ER70S-6焊丝钢LF脱氧与夹杂物控制

通过热力学计算和工厂试验研究了ER70S-6钢LF精炼过程中钢水脱氧和夹杂物的控制。用扫描电镜和能谱仪(SEM/EDS)分析了钢水中夹杂物的形貌、成分和尺寸。计算结果表明:Si-Mn合金脱氧后,钢水中的溶解氧质量分数在40×10-6以上;通过控制钢包渣的成分可将钢水中的溶解氧质量分数降到10×10-6以下。试验结果表明:在精炼过程中钢水中大于20μm的夹杂物比例从22.3%降到6.1%;精炼结束后钢水中的夹杂物主要为球形的CaO-Al2O3-SiO2-MnO-Ti2O3夹杂物,89.8%的夹杂物熔点都小于1 600℃。生产数据显示:成品中w(T.O)平均为24.5×10-6,满足下游客户的要求。

减少渣量的转炉工艺研究与实践

通过对转炉前期倒渣时机和吹炼工艺参数的研究,开发了一种减少渣量的转炉炼钢工艺。该工艺的转炉吹炼过程分2个阶段,分别是脱磷期和脱碳期,脱磷期结束后倒除部分富磷渣,然后进行小渣量脱碳,吹炼终点保留脱碳渣用以下一炉脱磷。实践结果表明:与常规冶炼工艺相比,减少渣量操作工艺的转炉石灰消耗由26 kg/t降至17 kg/t以下,轻烧白云石消耗由13 kg/t减少到9 kg/t以下,降低了转炉生产成本;吹炼终点钢水w(P)控制在0.008 0%～0.018 2%,平均为0.012 6%。

SPHC热轧卷表面翘皮缺陷的控制

对SPHC热轧卷表面翘皮缺陷形貌、分布规律及相应成分进行了分析。结果表明,结晶器保护渣卷入是引起SPHC热轧卷表面翘皮缺陷的主要根源。通过改进生产工艺,减少Al2O3夹杂含量,提高钢水可浇性,结合对塞棒氩气流量和保护渣黏度的调整,结晶器器液面波动控制在±3 mm以内,减少了结晶器卷渣,使因翘皮缺陷引起的产品改判率由15%降低至7%以下。

Q345B厚板坯连铸轻压下工艺的优化

针对生产中出现的厚规格Q345B板材厚度中心分层缺陷进行了调查分析,结果表明:板材中心分层是由于连铸坯中较为严重的中心疏松在后期轧制过程中未能轧合所致。进一步对Q345B连铸坯轻压下工艺调查发现,实际凝固终点位置比模型计算值靠后,且凝固末端扇形段压下率低,不足以补偿其凝固收缩,从而形成较为严重的中心疏松缺陷。在调查分析基础上,通过将该规格连铸坯轻压下区间后延并加大轻压下量,增加了凝固末端压下率,降低了连铸坯中心疏松和中心偏析程度,从而彻底解决了板材中心分层问题。

不同RH冶炼工艺对低碳铝镇静钢洁净度的影响

对比分析了生产低碳铝镇静钢采用RH两种不同处理模式的工艺特点和洁净度差异，结果表明：工艺路线1的RH到站渣中w（T．Fe＋MnO）：5％～12％，而工艺路线2的RH到站渣中w（T．Fe＋MnO）稳定控制在2％以内，工艺路线1精炼过程中w（Al5）损失较工艺路线2高约54×10^-6；工艺2夹杂物有效去除时间平均为64min高于工艺路线1的45min工艺路线1结晶器钢水w（T．O）较工艺路线2高13×10^-6工艺路线1结晶器钢液中的夹杂物分布面积比高于工艺路线2，同时工艺路线1钢水样中，尺寸在5“m以上的夹杂物占10．6％，高于工艺路线2的3．6％。针对不同RH精炼工艺分别提出了相应的优化措施。

转炉双渣冶炼工艺优化

通过对转炉冶炼过程的平衡计算及脱磷规律的研究，优化了转炉双渣工艺。实践表明：在满足钢种要求的出钢钢水成分前提下，将铁水比由84％提高到88％，转炉终点出钢温度可稳定控制在1680℃以上；前期炉渣w（MgO）控制在6％～8％，碱度控制在1．6～1．8，终点炉渣碱度控制在3．5～4．0，转炉终点磷质量分数基本可控制在0．02％以下，达到了生产冷轧基板对转炉出钢要求温度高、磷含量低的工艺指标。

180t RH真空脱碳基本规律探索

探讨了江苏沙钢集团有限公司180 t RH真空脱碳的基本规律,分析了钢液初始条件、真空室内压力、提升气体流量和吹氧时机等工艺参数对脱碳过程的影响。结果表明,沙钢180 t RH脱碳过程分为3个阶段,阶段1和阶段3的脱碳速率常数非常小,阶段2的脱碳速率常数最大,是脱碳的关键阶段。降低钢水初始w(C)/w(O)和w(C)·w(O),有利于缩短阶段1、提高阶段2的脱碳速率常数。提高抽气速率,阶段2的脱碳速率常数增加;随着达到最高真空度的时间缩短,终点碳含量呈降低趋势。脱碳的中后期吹氧或者在处理7 min后将提升气体流量由113 m3/h提高到150 m3/h,对脱碳过程无明显的影响。

一种低碳铝镇静钢用无氟低熔点深脱硫渣系

基于铝镇静钢脱硫的热力学理论开发了一种无氟低熔点深脱硫渣系,其基础渣系为CaO-Al2O3-SiO2,成分为:w(CaO)=57%～62%,w(SiO2)=5%～10%,w(Al2O3)=29%～36%。实际应用时,基础渣占总渣量的85%～95%,渣中w(MgO)和w(T.Fe+MnO)分别控制为10%和1.5%以下。将该渣系用于SPA-H耐候钢的精炼生产中,当钢水的初始w(S)<160×10-6时,终点w(S)可控制在20×10-6左右,脱硫率达到75%以上,渣量从15 kg/t降低到10 kg/t,有效降低了钢包精炼的脱硫成本。

转炉吹炼过程炉渣的变化及其对脱磷的影响

通过化学成分、微观形貌以及物相等的分析,研究了转炉吹炼不同阶段形成的炉渣成分和矿物相特点。结果表明,转炉吹炼前期炉渣与终点炉渣相比,碱度、全铁含量以及活性氧化钙含量较低,P2O5含量较高,磷分配比较低。凝固后的前期炉渣和终点炉渣中主要存在3种相:MgO-(FeO+MnO)固溶体相、CaO-FeO固溶体相和2CaO·SiO2-3CaO·P2O5固溶体相。炉渣中的磷主要存在于2CaO·SiO2-3CaO·P2O5相中。吹炼前期增加炉渣中氧化铁含量和液态渣比例有助于提高磷分配比,吹炼后期控制炉渣碱度,提高炉渣中2CaO·SiO2的比例可促进脱磷反应的进一步发生,提高磷分配比。

Q345钢精炼过程夹杂物成分的变化

通过工业试验研究了Q345钢在钢包精炼过程和RH处理过程中夹杂物成分的变化。结果表明:通过与高碱度、低氧化性渣的反应,钢水中的大部分Al2O3夹杂物转变为具有较低熔点的CaO-Al2O3-MgO夹杂物。研究了RH处理后钙的加入量对夹杂物成分的影响。结果表明:当钢包顶渣的成分控制在w(CaO)=50%～55%、w(CaF2)=5%～8%、w(Al2O3)=25%～30%、w(SiO2)=5%～8%、w(MgO)=5%～10%、w(FeO)<1%,经过钢包精炼和RH处理,每吨钢水中加入0.12 kg钙后,钢水中夹杂物的平均成分处于低熔点(≤1 500℃)区。

RH真空深脱碳工艺的优化

通过对RH到站钢液的初始条件、吹氧时机、真空室抽气制度和提升气体模式等的优化,开发了180 t RH真空炉的快速高效脱碳工艺。控制RH到站w（C）=（250~500）×10-6,w（O）=（300~650）×10-6;适当快速降低真空室压力低于150 Pa;RH到站时w（C）/w（O）〉0.66时,在脱碳前期进行强制吹氧脱碳;提升气体使用模式为1.0G m3/h（0~4 min）,0.8G m3/h（4~6 min）,1.0G m3/h（6 min以后）。工业试验结果表明：运用新工艺,脱碳处理15 min后,大部分炉次钢包内钢液的w（C）〈15×10-6。

Q235钢2步脱氧工艺的理论分析及生产试验

为实现Q235钢种节能降本的目的，分析了该钢种原工艺的冶炼特点，通过铝、硅、锰复合脱氧的热力学计算，提出了“转炉出钢加硅、锰和少量铝弱脱氧＋LF补铝终脱氧”的2步脱氧工艺。经Thermo-Calc热力学软件计算整个体系的平衡状态，精炼结束钢水中的氧含量（w（O）：1×10^-6）和硫含量（w（S）=1．5×10^-6）均达到钢种要求，理论上验证了新工艺的可行。经180t LF试生产，精炼结束钢水w（Alt）=0．004％～0．015％，w（T．O）=（20~35）×10^-6，w（S）〈0．012％，满足工艺要求，钢水浇铸性能良好，脱氧成本可降低4．2元／t。