Stw22低硅低碳鋼的開發(fā)

1、本文投稿的簡況：1. 李良 （1975） 男 漢族 大學(xué) 1999畢業(yè)于鞍山鋼鐵學(xué)院鋼鐵冶金專業(yè) 工程師 現(xiàn)在四川川威集團技術(shù)中心從事新產(chǎn)品開發(fā)工作2. 聯(lián)系電話：威遠）3. (E-mail:lllxl_001)4. 圖片及其他問題貴單位可做相應(yīng)處理5. 本文如貴單位不擬采用，請及時通知，便于其他處理6. 感謝你的評審和指導(dǎo)低硅低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼Stw22熱軋帶鋼的開發(fā)李 良 川威集團技術(shù)中心 四川內(nèi)江 642469摘 要：介紹了川威集團研發(fā)Stw22熱軋帶鋼生產(chǎn)工藝過程控制情況。脫氧合金化采用二步處理，強調(diào)吹氬控制和鋼水用鈣對夾雜變性處理，有效地解決了連鑄澆注水口結(jié)瘤問

2、題，保證連鑄生產(chǎn)順行。在950軋制時，采用提高粗軋壓下量，精軋壓下量1020，控制層流冷卻速度和卷取溫度，有效提高了鋼帶表面質(zhì)量和組織性能要求。關(guān)鍵詞：低硅低碳；鈣處理；二步法脫氧；保護澆注Low silicon low-carbon aluminum calm steel Stw22 hot strip developmentLI LiangSichuan chuan wei group technology center neijiang Sichuan 642469Abstact：Introduced the Sichuan chuan wei group researches and

3、develops the Stw22 hot strip production process control situation. The deaeration alloy uses two steps processing, emphasized blows the argon control and the molten steel to mixes with denatured processing with the calcium, has effectively solved the continuous casting casting drainage opening bunch

4、ing problem, the guarantee continuous casting production along the line. When 950 rolling, uses enhances the rough rolling depress the quantity, the finish rolling depress quantity 10%20%, the control laminar cooling rate and the volume takes the temperature, improved the steel belt surface quality

5、and the organization performance requirement effectively.Key words：low silicon low-carbon；Calcium processing；Two step deaerations；Protection casting引言STW22屬于低硅低碳鋼深沖鋼，該鋼具有良好的抗拉性、延展性，冷軋再加工性能，有較好市場需求前景。但該鋼碳、硅成份控制較低，終點鋼水氧性強，采用鋁鎮(zhèn)靜強制脫氧，連鑄中包水口極易結(jié)瘤，造成澆注困難。川威集團為不斷提高產(chǎn)品市場份額和提高核心競爭力，公司于2005年5月專門進行了課題攻關(guān)，經(jīng)過多次方案調(diào)整

6、優(yōu)化了煉鋼及熱軋工藝，并先后生產(chǎn)6個批次，熱軋帶鋼各項力學(xué)性能、組織情況完全符合國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，取得良好效果。1. Stw22煉鋼生產(chǎn)工藝設(shè)備情況1.1工藝路線：鐵水預(yù)處理轉(zhuǎn)爐連鑄熱軋1.2設(shè)備情況1）.三座70t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，四孔拉瓦爾氧槍。2）.氬站平臺采用鋼包底吹氬，并設(shè)有頂吹氬裝置，三臺多功能喂線機。3）.板坯連鑄斷面150mm×(400850mm)，立彎式連鑄機，大包長水口、中包浸入式全程保護澆注。2.STW22鋼的化學(xué)成份和性能要求2.1化學(xué)成份控制（見表1）表1 Stw22鋼化學(xué)成份控制 CMnSiPS0.070.150.300.050.0250.0202.2力學(xué)性能

7、要求屈服強度（s）要求：370Mpa 抗拉強度（b）要求：470Mpa延 伸 率（5）：526% 冷 彎： 彎面無裂紋3.Stw22鋼的試生產(chǎn)工藝情況3.1原輔材料情況鐵水從混鐵爐出來后，經(jīng)KR攪拌脫硫處理后進轉(zhuǎn)爐，其指標(biāo)如表2表2 鐵水指標(biāo)情況項目CSiMnPS渣量溫度范圍3.84.20.40.70.250.450.1500.0080.512501320石灰采用活性石灰，經(jīng)本廠豎窯燒制而成，指標(biāo)如表3表3 活性石灰指標(biāo)情況項目CaOSiO2活性度ml生燒率塊度mm范圍852.0290520703.2轉(zhuǎn)爐工序控制冶煉工藝要求及終點控制采用一拉一補方式出鋼，一倒溫度控制16101640，一倒碳0

8、.150.30，一倒后加入一定量活性石灰，同時加大底部供氬強度以加強熔池攪拌來降低金屬及爐渣氧化度。終點及出鋼控制以高拉補吹工藝配合氬氣后攪，使鋼水中氧的濃度及碳含量進一步降低，從而使出鋼終點碳含量在0.05以下情況下，鋼水中的氧的濃度僅在500900PPM范圍，為穩(wěn)定脫氧、控制酸溶鋁打下基礎(chǔ)，終點控制如表4。表4 轉(zhuǎn)爐終點鋼水控制要求項目CPS溫度要求0.050.0150.01216501670脫氧合金化按CO平衡濃度積的計算，當(dāng)鋼水終點碳在0.05以下，鋼水O急劇升高。該鋼由于終點碳控制0.05，成品硅控制0.05，因此，其終點鋼水氧化性極強是該鋼特點，如何能有效脫氧，控制鋼中O在較低的水

9、平，同時如何有效去處鋼液中夾雜物含量，保證連鑄澆注順行以及帶鋼成品內(nèi)部的夾雜物水平顯得十分關(guān)鍵。在轉(zhuǎn)爐出鋼預(yù)脫氧用鋁塊810kg/爐；在出鋼前加入調(diào)渣劑2Kg/t；然后在出鋼過程中加入2Kg/t；出鋼1/3時開始加入中碳錳鐵，出鋼2/3時加入鋁錳鐵、硅鋁鋇鈣；鋼包下渣量70mm，出鋼后用鋁粒5kg/爐頂渣處理，如下渣量偏大，加大頂渣處理鋁粒量。 氬站處理因Stw22未走爐外精煉（LF）工藝路線，因此氬站吹氬、酸溶鋁（Als）、鈣處理變性等處理對于保證連鑄澆注順行、去除鋼液中Al2O3等夾雜、提高鋼水純凈度至關(guān)重要。1） 氬站對吹氬控制機理吹氬是成為均勻成份和溫度，去除夾雜的一個重要手段。低硅低

10、碳鋼的吹氬處理，要求是相當(dāng)嚴(yán)格的，處理必須適當(dāng)，避免鋼水過多的裸露在空氣中，并盡量減少鋼液與鋼包表面熔渣接觸；其次必須控制吹氬時間，圖1表明了吹氬時間與鋼水收得率的關(guān)系，當(dāng)吹氬時間大于6分鐘，鋁的收得率就低于20，為保證鋼中酸溶鋁，就必須補加鋁，這樣又影響了鋼水的純凈度，連鑄難以順利進行。鋁收得率 吹氬時間 min3020100369 圖1 鋁收得率與吹氬時間關(guān)系2）鋼中酸溶鋁（Als）的保證：由于Stw22采用強脫氧元素鋁，保證了從出鋼、澆注、凝固全過程的氧含量穩(wěn)定控制在5PPm以下，使鋼中Als控制在穩(wěn)定的水平，在熱軋能起到了細化晶粒、改善韌性作用。加入的鋁部分形成Al2O3或Al2O3復(fù)

11、合夾雜物，部分固溶鋼中，隨著加熱或軋制后隨冷卻條件的不同在晶界析出AlN，部分繼續(xù)固溶于鐵素體中。所以穩(wěn)定控制酸溶鋁至關(guān)重要，但酸溶鋁也不能控制過高，鋼中過高的Als在連鑄澆注時易造成水口結(jié)瘤，而且鋼中鋁的收得率較低，鋼中的Al2O3夾雜物含量急劇增加，這在我們開發(fā)初期表現(xiàn)較為突出。鋼中酸溶鋁對夾雜物總量的影響在現(xiàn)代潔凈鋼研究中一般把鋼中的全氧TO作為鋼水潔凈與否的一個重要指標(biāo)，全氧與夾雜物總量存在線性關(guān)系，如圖2所示。夾雜總量 ×10-6TO/×10-64015051525102035302510圖2 TO與夾雜物總量的關(guān)系要降低鋼中的夾雜物總量，最主要的是降低TO，可以

12、通過調(diào)整鋼中的Als來控制鋼中夾雜物總量。鋼中Al與TO的關(guān)系是復(fù)雜的，常壓下，Al的脫氧能力可以通過下式來進行計算：2Al+3O（Al2O3）GRTlnKRTln（aAl2O3/a2Al a2O） （1）lnK64000/T20.57根據(jù)式（1）可知，隨著鋼中酸溶鋁的增加，溶解氧也明顯降低，也就是說，鋼中Als對夾雜物也有明顯的影響，相互線性關(guān)系如圖3所示。夾雜總量 ×10-6Als/×10-640150.010.030.050.020.04353025010圖3 Als與夾雜物總量的關(guān)系由此可見鋼中Als控制過高或過低都會引起夾雜物含量的增加，控制好Als是降低夾雜物的

13、一個關(guān)鍵因素。酸溶鋁控制過低時，會增加溶解氧的含量，不但會造成鋼中氧化物的增加，還會影響鋼的組織性能。隨著Als的提高，一方面可以是溶解氧迅速的降低到較低水平；但同時澆注較高的Als會增加鋼的二次氧化，增加鋼中的Al2O3夾雜數(shù)量，由于在澆注時二次氧化生成Al2O3夾雜無法完成變性處理和及時上浮，對連鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量較大影響。綜合上述情況和在實踐操作經(jīng)驗看，在Stw22鋼中酸溶鋁控制目標(biāo)200400ppm較為適宜。通過目前生產(chǎn)實踐摸索，按照方案制定的加鋁標(biāo)準(zhǔn)（表5），根據(jù)定氧值調(diào)整好終脫氧8ppm，酸溶鋁命中率較高，達95以上。 表5 喂鋁量標(biāo)準(zhǔn)出鋼量定氧量（ppm）與加鋁量（kg）60t8pp

14、m810ppm1115ppm1620ppm不喂鋁線182022根據(jù)公式（1）和以上相關(guān)數(shù)據(jù)，對酸溶鋁的相關(guān)研究表明只有控制鋼中酸不溶鋁的含量，即Als/Al90，也就是說酸不溶鋁的含量小于10，才能達到鋁脫氧的效果，否則鋼中的TO和夾雜物含量是不會得到有效降低。2） 對鋼水進行鈣處理機理討論Ca加入鋼液中后，一般先與鋼液中氧作用形成CaO，CaO與Al2O3作用，形成復(fù)合鈣鋁酸鹽（mCaO·nAl2O3），含CaO很高的鋁酸鈣夾雜物中硫的平衡濃度很高，并能降低鋼中的硫含量，在鋼液冷卻凝固過程中，夾雜物中的硫的溶解度降低，CaS析出，形成一個CaS環(huán)圍鋁酸鈣的復(fù)合夾雜物。通常MnS不能

15、全部轉(zhuǎn)變成CaS，只有在超低硫（S0.003%）鋼中才有可能將MnS全部轉(zhuǎn)變成CaS，但是只要有10%左右的MnS轉(zhuǎn)變成CaS就會明顯提高鋼的性能。 在用Ca對鋼水進行處理時，將鋼中Al2O3變性生成低熔點低密度鋁酸鈣，同時在澆注前沒有CaS（熔點2400） 生成，防止水口結(jié)瘤，是鈣處理的最佳結(jié)果，但在實際生產(chǎn)中幾乎是難以實現(xiàn)的。但將Al2O3轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕煞纸咏?2CaO·7Al2O3的低熔點復(fù)合鋁酸鈣鹽是可能的。鈣加入鋼液后是生成鋁酸鈣（CA6、CA、CA2、C3A、液態(tài)C12A7），還是生成CaS，與鋼水中Al、S、Ca、鋼液溫度以及鋼中Ca/Al等有關(guān)。A、鈣加入量控制鈣加入量

16、不足，析出物呈白色，主要成分為Al2O3、CaO 6Al2O3(CA6)、CaO 2Al2O3(CA2)和MgO Al2O3；鈣加入量過多，析出物呈黑色，主要成分為CaS。如果鋼中硫很少，鈣加入量過多，雖不會形成CaS，但會使塞棒腐蝕加劇。鋼中Ca控制在1530PPm較合理。同時，在進行鈣處理的時候，必須注意在處理后不能過分吹氬，否則會造成鈣的大量燒損，同時，處理完后到連鑄澆注前，保證有1525分鐘的鎮(zhèn)靜時間，讓夾雜物充分上浮。B、鋼中Al、S含量影響鋼中臨界Al、S含量可用如下反應(yīng)式計算。3 CaS+ 4（CaO·2Al2O3）=7（CaO·Al2O3）+2Al+3S15

17、CaS+33(CaO·Al2O3)=4(12CaO·7Al2O3)+10Al+15S可見，S含量取決于Al含量，鋼液中Al和S的含量必需低于上述反應(yīng)式中的平衡含量，才能將Al2O3控制在12CaO·7Al2O3與CaO·Al2O3之間，相關(guān)的計算結(jié)果見圖4?？芍?550時，當(dāng)Al=0.04%，S應(yīng)小于0.007%；當(dāng)Al=0.015%，S要低于0.013%，在鋼中可以生成低熔點12CaO·7Al2O3與CaO·Al2O3鈣鋁酸鹽夾雜。 C、 鋼液溫度 從圖4中AlS含量關(guān)系也可看出，鋼液溫度高時，可提高鈣處理時鋼中臨界Al、S含量，

18、也就是說在鋼液溫度較高時，鋼中Al、S較高時，也能生成低熔點12CaO·7Al2O3與CaO·Al2O3鈣鋁酸鹽夾雜，同時沒有CaS生成。D、鋼中Ca/Al影響鋼中AlCa平衡按如下反應(yīng)平衡式計算： 3（CaO）+2Al=（Al2O3）+3Ca 在1600時K=%Ca3/%Al2=4.57×10-4（渣中aCaO、aAl2O3活度按標(biāo)態(tài)計算）?？梢姰?dāng)鋼中%Ca3/%Al24.57×10-4時 ，才能將Al2O3變形處理夾雜類型控制在12CaO·7Al2O3與CaO·Al2O3間。由于鋼中溶解Ca不易準(zhǔn)確測出，Als使用不方便，一般用C

19、a、T Al計算在鋼中比值。有關(guān)研究表明，鋼中Ca/T Al達到0.09左右時，鋼中Al2O3類夾雜物能獲得較好的變性處理。圖4 鋁酸鈣與AlS含量關(guān)系3.3連鑄工序控制整個連鑄工藝采用全程保護澆注，中包使用堿性涂料中包，堿性中包覆蓋劑，中包液面高度保持在8501000mm之間，延長鋼水從鋼包出來到結(jié)晶器的時間，保證鋼水在中包內(nèi)繼續(xù)得到凈化處理，結(jié)晶器使用低碳高鋁鋼專用保護渣，結(jié)晶器液面自動控制。耐火材料烘烤要求中包離線小中火烘烤24小時，保證耐材干燥，生產(chǎn)前1小時中包、塞棒、浸入式水口在線大火烘烤，中包烘烤溫度1000。拉坯工藝控制表6 拉坯工藝控制要求拉速 m/min中包溫度1.11550

20、12154515501.3154015451.415351540根據(jù)斷面大小對拉速有適當(dāng)微調(diào)。二冷制度川威煉鋼廠3#板坯鑄機二冷噴嘴采用氣霧冷卻，根據(jù)噴嘴在各段的分布情況及Stw22鋼種特性，設(shè)定比水量1.1kg/t鋼，從現(xiàn)場看，連鑄坯的冷卻效果良好，鑄坯表面質(zhì)量良好，無角部橫裂紋等缺陷。3.4熱軋工序溫度控制出爐溫度溫度控制1200，精軋溫度：870，卷曲溫度680。壓下控制在設(shè)備能力允許的情況下盡量提高壓下率、縮減軋制道次、縮短軋制周期、提高作業(yè)率。粗軋時壓下率不低于20，以保證軋后晶粒不均，精軋成品道次和成前道次的壓下率不宜過大，一般成品道次的壓下率大約為10左右，成前道次不大于20，以

21、得到良好的板形和均勻的組織性能，。冷卻制度采用層流后段冷卻，從終軋溫度緩慢冷卻到卷取溫度。4.鋼帶質(zhì)量狀況4.1鋼帶力學(xué)性能鋼帶力學(xué)性能穩(wěn)定，強度波動較小，塑性好，冷軋性能好，具體見下表表7 鋼帶力學(xué)性能表項目s （MPa）b（MPa）5（）冷彎d=2a范圍值3203653704402937合格平均值35841134合格設(shè)定值37047028合格 4.2金相分析、組織及夾雜評級情況批號金相組織顯微組織評級晶粒度珠光體%非金屬夾雜物評級游離滲碳體珠光體帶狀組織級別硫化物類氧化鋁類硅酸鹽類球狀氧化物粗系細系粗系細系粗系細系粗系細系5090060447F+P+游離滲碳體1.0A/0.0A8.5（邊緣

22、）/0.00.00.00.02.00.00.01.510.5（中間）5090060454F+P+游離滲碳體1.0A/0.0A8.0（邊緣）/0.00.00.00.00.00.00.51.510.0（中間）從上表可以看出：A.夾雜D類球狀氧化物夾雜物級別1.5級。夾雜D類主要是用鈣對鋼水處理后鋼中鈣鋁酸鹽球化（變性）的夾雜物，此類夾雜熔點相對較高，在鋼水底吹氬攪拌時，容易聚集張大并上浮。在控制方面，通過保證軟吹氬時間，另外注意了減少鋼水的大翻時間，延長喂鈣鐵線后靜置時間，使夾雜充分張大和上浮，從而減少鋼中夾雜數(shù)量。B.帶鋼成品游離滲碳體級別1.0A。游離滲碳體數(shù)量明顯影響冷軋鋼板的深沖性能，Stw22冷軋薄板標(biāo)準(zhǔn)要求小于2.0級 。母材中的游離滲碳體在冷軋時不會在數(shù)量上發(fā)生變化，因此在STW22母材中游離滲碳體數(shù)量和級別應(yīng)嚴(yán)格控制。游離滲碳體數(shù)量和熱軋終軋溫度以