馬口鐵工藝研究及連鑄技術(shù)交流

1、馬口鐵工藝路線研究馬口鐵工藝路線研究郭幼永、鄭濤、張義春郭幼永、鄭濤、張義春唐山國豐鋼鐵有限公司唐山國豐鋼鐵有限公司 國豐公司馬口鐵自國豐公司馬口鐵自2009年試生產(chǎn)大部分產(chǎn)品采用雙年試生產(chǎn)大部分產(chǎn)品采用雙聯(lián)工藝，隨著鋼材市場競爭聯(lián)工藝，隨著鋼材市場競爭日益激烈，成本壓力逐漸加日益激烈，成本壓力逐漸加大，因此第一煉鋼廠于大，因此第一煉鋼廠于2010年年7月進行馬口鐵單、雙聯(lián)工月進行馬口鐵單、雙聯(lián)工藝對比試驗，本文對本次試藝對比試驗，本文對本次試驗階段成果進行對比分析。驗階段成果進行對比分析。前前言言目錄目錄 一、裝備條件和工藝路線一、裝備條件和工藝路線 二、馬口鐵化學(xué)成分控制標(biāo)準(zhǔn)二、馬口鐵化學(xué)

2、成分控制標(biāo)準(zhǔn) 三、冶煉工藝研究三、冶煉工藝研究 四、雙聯(lián)與單聯(lián)工藝操作過程對比四、雙聯(lián)與單聯(lián)工藝操作過程對比 五、總結(jié)五、總結(jié) 一、裝備條件和工藝路線一、裝備條件和工藝路線1 1、裝備條件、裝備條件 第一煉鋼廠120噸系統(tǒng)擁有雙工位單噴鈍化鎂脫硫站1座，單包處理能力125噸；120噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐2座；130噸雙工位LF爐兩座；130噸雙工位RH-TOP真空精煉爐1座；2機2流R6.5m板坯連鑄機2臺，中間包容量55噸，澆注斷面1807001300mm2。 2、馬口鐵工藝簡介、馬口鐵工藝簡介原馬口鐵雙聯(lián)工藝：原馬口鐵雙聯(lián)工藝：脫硫扒渣轉(zhuǎn)爐出鋼輕脫氧LF精煉升溫RH高氧位進站處理板坯澆注；雙聯(lián)調(diào)整

3、工藝：雙聯(lián)調(diào)整工藝：脫硫扒渣轉(zhuǎn)爐出鋼輕脫氧LF精煉脫氧造渣、升溫RH低氧位進站處理板坯澆注；經(jīng)經(jīng)LF單聯(lián)工藝：單聯(lián)工藝：脫硫扒渣轉(zhuǎn)爐出鋼脫氧LF精煉脫氧造渣、升溫、鈣處理板坯澆注一、裝備條件和工藝路線一、裝備條件和工藝路線二、馬口鐵化學(xué)成分控制標(biāo)準(zhǔn)二、馬口鐵化學(xué)成分控制標(biāo)準(zhǔn)牌號牌號化學(xué)成分化學(xué)成分% %C CSiSiMnMnP PS SAlsAlsMRT3-BAMRT3-BA0.100.100.0150.0150.020.020.450.450.550.550.020.020.0180.0180.0100.0100.0650.065MRT4-BAMRT4-BA0.0950.0950.0150.

4、0150.020.020.450.450.550.550.020.020.0180.0180.0100.0100.0600.060三、冶煉工藝研究三、冶煉工藝研究 隨著采用雙聯(lián)工藝（轉(zhuǎn)爐LFRH）和全脫硫鐵水冶煉，溫度控制和P、S超標(biāo)等問題得到有效控制，但仍有部分問題有待解決。（一）雙聯(lián)冶煉工藝路線暴漏出的問題該產(chǎn)品研發(fā)初期，為保證鋼水潔凈度，采用了LF+RH精煉，但LF+RH雙聯(lián)精煉時，頂渣氧化性強，鋼水二次氧化嚴(yán)重?zé)o法進行鈣處理對夾雜物變性，鋼水可澆性差。三、冶煉工藝研究三、冶煉工藝研究1 1、RHRH鋼水凈循環(huán)時間對夾雜物控制的影響鋼水凈循環(huán)時間對夾雜物控制的影響 簇狀A(yù)l2O3是在鋼中

5、溶解氧含量很高時向鋼液加入足夠量的鋁脫氧生成的，簇狀A(yù)l2O3與鋼液間濕潤性很差由鋼液中上浮去除的很快。鋼中存在簇狀A(yù)l2O3夾雜物，說明RH終脫氧后鋼水循環(huán)時間不足。三、冶煉工藝研究三、冶煉工藝研究2 2、改渣工藝對水口絮流的影響、改渣工藝對水口絮流的影響 RH精煉改渣后鋼包渣（FeO+MnO）在3.5614.45%，氧化性波動較大。 精煉結(jié)束改渣，由于沒有促進夾雜物上浮的驅(qū)動力，產(chǎn)生的Al2O3夾雜部分不能被鋼包渣吸附，存在于鋼渣界面，澆注后期絮流幾率大于澆注前起和中期。采用雙聯(lián)澆次澆鑄過程每澆次至少更換三根浸入式水口連澆爐數(shù)平均8爐，水口絮流現(xiàn)象嚴(yán)重，結(jié)晶器液面波動相對較大，中包澆鑄異常

6、降級率接近6% 。四、雙聯(lián)與單聯(lián)工藝操作過程對比四、雙聯(lián)與單聯(lián)工藝操作過程對比轉(zhuǎn)爐終點控制指標(biāo)轉(zhuǎn)爐終點控制指標(biāo) 雙聯(lián)工藝調(diào)整前后對轉(zhuǎn)爐操作的影響不大，各項指標(biāo)控制也均比較穩(wěn)定 ；LF單聯(lián)工藝要求轉(zhuǎn)爐鋼水出站氧含量控制在50-100ppm，前幾爐鋼到LF精煉氧含量偏高約200ppm左右，致使LF精煉脫氧調(diào)整時間長，不利于生產(chǎn)節(jié)奏穩(wěn)定控制和鋼水質(zhì)量改善，此澆次后續(xù)鋼水降低了轉(zhuǎn)爐出站氧含量，精煉生產(chǎn)較為穩(wěn)定 。工藝工藝終點控制終點控制轉(zhuǎn)爐出站轉(zhuǎn)爐出站LF進站進站C%T O ppmC%Mn%T O ppm雙聯(lián)調(diào)整工藝雙聯(lián)調(diào)整工藝0.0716454370.0630.3441570162LF單聯(lián)工藝單聯(lián)工

7、藝0.06816524740.070.4131560122四、雙聯(lián)與單聯(lián)工藝操作過程對比四、雙聯(lián)與單聯(lián)工藝操作過程對比單聯(lián)單聯(lián)LF造渣工藝處理造渣工藝處理 馬口鐵在精煉造渣中，首先采用在轉(zhuǎn)爐出鋼時向鋼包配加頂渣,利用鋼水動能及鋼水顯熱將頂渣部分熔化,并進行終渣預(yù)脫氧。通過一定強度的吹氬攪拌,確保鋼包渣熔化,減少了在LF加入的渣量,縮短了化渣時間。鋼包到達工位后,加入剩余的石灰、精煉劑、螢石等造渣料,并適當(dāng)增大氬氣流量。在進行供電前精煉渣已基本形成,加熱造渣期間加入鋁粉、鋁渣球復(fù)合脫氧劑，進行渣的脫氧，同時用石灰和螢石來調(diào)整渣的堿度、流動性,確保在前期盡快形成白泡沫渣。在鋼水加熱到一定溫度后，加

8、入精煉調(diào)渣劑，在溫度高的情況下，調(diào)渣劑迅速熔化，發(fā)泡，渣層厚度迅速上升，保證了埋弧效果，同時有利于綜合脫氧劑的脫氧效果 。單聯(lián)工藝加入的頂渣對鋼包內(nèi)原始渣起到改質(zhì)及預(yù)脫氧的作用，從整體造渣效果來看，單聯(lián)渣子氧化性和堿度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于雙聯(lián)工藝對鋼水的可澆注性也有了相應(yīng)的保證。四、雙聯(lián)與單聯(lián)工藝操作過程對比四、雙聯(lián)與單聯(lián)工藝操作過程對比單聯(lián)單聯(lián)LF造渣工藝處理造渣工藝處理 此表主要反應(yīng)得是單聯(lián)、雙聯(lián)精煉造渣工藝的差別，從整體造渣效果來看，單聯(lián)渣子氧化性和堿度要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于雙聯(lián)工藝。實踐證明,單聯(lián)工藝加入的頂渣對鋼包內(nèi)原始渣起到改質(zhì)及預(yù)脫氧的作用，使LF堿度提高,氧化性降低。調(diào)渣劑的加入保證了精煉渣層的厚度

9、，充分促進了鋁粉、鋁渣球綜合脫氧劑的脫氧效果，是鋼水出站的氧化性降低，堿度的提高加大了夾雜物上浮和吸收的幾率，對鋼水的可澆注性也有了相應(yīng)的保證。工藝工位SiO2CaORMgOFeOAl2O3MnOMnO+FeO單聯(lián)LF進站5.7444.687.788.173.7917.651.024.81LF出站5.1659.4711.767.821.0619.280.051.1雙聯(lián)LF進站6.9440.785.886.5112.3215.648.8921.21LF出站5.0249.119.7811.763.7221.513.537.25 單聯(lián)、雙聯(lián)工藝進站、出站渣樣的平均值對比單聯(lián)、雙聯(lián)工藝進站、出站渣樣的

10、平均值對比四、雙聯(lián)與單聯(lián)工藝操作過程對比四、雙聯(lián)與單聯(lián)工藝操作過程對比鋼水成分的控制鋼水成分的控制 通過單聯(lián)和雙聯(lián)工藝成分控制的比較，可見單聯(lián)工藝成份制相對不定，尤其是C含量偏差較大，主要是用碳粉調(diào)C精度較小。今后在調(diào)碳時需重點控制，在碳含量微調(diào)時可以采取打入碳線的方式來完成，其成分可以控制的更加準(zhǔn)確 工藝路線工藝路線C%C%Si%Si%Mn%Mn%P%P%S%S%Als%Als%雙聯(lián)雙聯(lián)0.1030.1030.0120.0120.470.470.0160.0160.0060.0060.0330.033單聯(lián)單聯(lián)0.0880.0880.0160.0160.4840.4840.0140.0140.

11、0050.0050.0330.033標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)（T4T4）0.08-0.110.08-0.110.020.020.45-0.550.45-0.550.020.020.0180.0180.010-0.0600.010-0.060單聯(lián)、雙聯(lián)工藝相比過程成分的控制對比單聯(lián)、雙聯(lián)工藝相比過程成分的控制對比四、雙聯(lián)與單聯(lián)工藝操作過程對比四、雙聯(lián)與單聯(lián)工藝操作過程對比鋼水成分的控制鋼水成分的控制 1、碳元素在、碳元素在LF控制控制 要想使碳含量符合內(nèi)控成分，在精煉冶煉上就要微調(diào)鋼水碳含量，其主要控制措施如下： 降低轉(zhuǎn)爐出鋼時的碳含量，保證精煉到站碳含量0.08%左右； 加強鋼包的管理，鋼包內(nèi)襯使用超低碳透

12、氣磚，降低鋼水侵蝕透氣磚 碳含量的上升； 接滑電極時要做好安全檢查確認(rèn)，檢查電極接頭處是否存在裂紋，避 免因電極的斷裂造成接頭墜入鋼水影響鋼水碳含量； 做好使用物料成分的檢驗，在加中碳錳鐵時嚴(yán)禁因錳含量的調(diào)整而 影響碳含量。四、雙聯(lián)與單聯(lián)工藝操作過程對比四、雙聯(lián)與單聯(lián)工藝操作過程對比鋼水成分的控制鋼水成分的控制 2、硅元素控制、硅元素控制 對于Si元素，在單聯(lián)工藝主要是在精煉完成造渣工作，造渣過程中會有相應(yīng)的鋁將渣中二氧化硅中的硅置換出來，溶解到鋼水中，便形成硅元素。 鋼水到LF爐進站溫度。鋼水進站溫度過低加熱時間長，長時間置換硅嚴(yán)重； 不良包況。非周轉(zhuǎn)的包的使用，會加大精煉上造渣難度，鋁粉加

13、入量過多時會置換硅嚴(yán)重； Ca處理方法不當(dāng)引起回硅。打線時做好線的確認(rèn)，避免出現(xiàn)線的錯誤而增硅； 爐渣堿度過低引起回硅，堿度過低時渣中SiO2含量偏高，加入鋁粉后會置換硅嚴(yán)重； LF爐反復(fù)通電引起回硅，電極反復(fù)加熱，電極與渣充分接觸，碳硅反應(yīng)劇烈； 鋼包透氣不良。四、雙聯(lián)與單聯(lián)工藝操作過程對比四、雙聯(lián)與單聯(lián)工藝操作過程對比精煉精煉Ca處理控制處理控制 水口絮流的現(xiàn)狀分析水口絮流的現(xiàn)狀分析 在澆注過程中如果發(fā)生鋼水吸氧現(xiàn)象，則鋼中的殘鋁會發(fā)生脫氧反應(yīng)，造成鋼液表面的Al濃度下降；并可能會生成少量FeO，這些FeO與Al2O3結(jié)合為一種鐵鋁尖晶石成分 (FeAl2O4熔點1780)，粘附到水口內(nèi)壁

14、上。由于鋁鎮(zhèn)靜鋼有較強的還原性，極易吸收空氣中的氧，發(fā)生二次氧化，生成Al2O3夾雜物和FeO，共同造成了水口堵塞。為了防止中間包第一爐發(fā)生水口結(jié)瘤，采取在大包開澆前向中包內(nèi)投加鈣鐵粉的處理措施，效果有時并不理想。因為Ca在鋼液中的溶解度很小，1550時僅為0.028%，溶解過程受邊界層擴散的限制，在局部達到飽和后，其余的鈣會變?yōu)檎魵庹舭l(fā)(沸點1460)，所以鈣的回收率很難保證。在連澆爐次發(fā)生結(jié)瘤時，加鈣鐵粉處理更不理想。除上述原因外，中間包內(nèi)的液態(tài)渣還容易將鈣鐵合金包裹，使其難以熔化，所以應(yīng)該提高精煉過程的鈣處理效果來保證鋼水的可澆注性。四、雙聯(lián)與單聯(lián)工藝操作過程對比四、雙聯(lián)與單聯(lián)工藝操作過

15、程對比精煉精煉Ca處理控制處理控制確定合理的鈣含量確定合理的鈣含量 對鋼水成分做統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)影響塞棒行程的因素只有鈣和鋁兩種成份比較顯著，其它合金元素的影響并不明顯。鋁的含量與塞棒行程呈現(xiàn)弱的正相關(guān)性，即鋁含量越高的爐次，越易發(fā)生塞棒行程上漲。而鈣呈強負(fù)相關(guān)，鈣越低行程越易上漲，鈣高則行程下降。對鈣和鋁的相對含量即Ca/Al比分析，則效應(yīng)更加明顯，鈣鋁比控制在一定范圍內(nèi)可避免結(jié)瘤現(xiàn)象。若保持塞棒開度穩(wěn)定，既不發(fā)生結(jié)瘤也不侵蝕塞棒和水口，鈣鋁比最好控制在0.050.08的范圍內(nèi)?？刂坪线m的鈣鋁比，可以在鋼水發(fā)生輕微的二次氧化時，鈣先于鋁發(fā)生脫氧反應(yīng)，對鋼水中的殘鋁有保護作用，減少了Al2O3的

16、生成和鋁的燒損；并且，鈣的脫氧產(chǎn)物能進一步與Al2O3結(jié)合為低熔點鋁酸鈣從而保證鋼水的可澆注性。四、雙聯(lián)與單聯(lián)工藝操作過程對比四、雙聯(lián)與單聯(lián)工藝操作過程對比連鑄工藝操作過程對比連鑄工藝操作過程對比1、澆注溫度控制澆注溫度控制項目項目鋼包鋼包到平臺到平臺出站出站待澆待澆時間時間澆注澆注周期周期中包溫度中包溫度中包溫中包溫要溫度要溫度溫度溫度溫度溫度度合格度合格5 5分分1010分分2020分分3030分分率率% %雙聯(lián)雙聯(lián)最大值最大值160016001594159416131613151539391567156715671567157415741574157466.67%66.67%MRT3最小

17、值最小值1595159515941594159515951 1323215501550155015501555155515551555平均值平均值1599159915941594160416047 7373715601560156115611563156315631563雙聯(lián)雙聯(lián)最大值最大值160016001593159315971597191943431568156815681568156815681567156757.14%57.14%MRT4最小值最小值1585158515881588156815681 1323215431543154115411539153915351535平均值平均

18、值1591159115911591158315839 9383815541554155415541554155415471547單聯(lián)單聯(lián)MRT4MRT4最大值最大值16001600160016001610161016164040157215721571157115711571156515650 0 雙聯(lián)工藝中包溫度合格率比單聯(lián)工藝高，但是工藝改進前期溫度控制不穩(wěn)定屬于正常現(xiàn)象。中包澆注溫度高主要原因為LF給溫高，從全工序溫度控制角度看較容易改進。 四、雙聯(lián)與單聯(lián)工藝操作過程對比四、雙聯(lián)與單聯(lián)工藝操作過程對比連鑄工藝操作過程對比連鑄工藝操作過程對比2、澆注狀態(tài)對比、澆注狀態(tài)對比四、雙聯(lián)與單聯(lián)工藝

19、操作過程對比四、雙聯(lián)與單聯(lián)工藝操作過程對比連鑄工藝操作過程對比連鑄工藝操作過程對比 2、澆注狀態(tài)對比分析、澆注狀態(tài)對比分析 1）雙聯(lián)工藝從中包開澆，水口就有絮流現(xiàn)象并且呈逐漸上升趨勢；從第三爐以后結(jié)晶器液位波動異常概率上升，開口度開始異常上升，被迫采取換水口措施繼續(xù)澆注；澆次第四包塞棒開口度開始絮流程度越嚴(yán)重，澆注狀態(tài)越不穩(wěn)定。 2）單聯(lián)澆次結(jié)晶器液位波動基本可以控制在正常范圍，并且塞棒開口度呈逐漸下降趨勢，說明水口沒有絮流現(xiàn)象，而是由于鈣處理鋼水侵蝕塞棒與水口導(dǎo)致開口度下降。 四、雙聯(lián)與單聯(lián)工藝操作過程對比四、雙聯(lián)與單聯(lián)工藝操作過程對比連鑄工藝操作過程對比連鑄工藝操作過程對比本次試生產(chǎn)工藝執(zhí)

20、行情況及連澆爐數(shù)本次試生產(chǎn)工藝執(zhí)行情況及連澆爐數(shù) 鋼種鋼種采取工藝采取工藝連澆爐數(shù)連澆爐數(shù)MRT3-BA雙聯(lián)調(diào)整工藝雙聯(lián)調(diào)整工藝9MRT4-BA雙聯(lián)調(diào)整工藝雙聯(lián)調(diào)整工藝7MRT4-BA經(jīng)經(jīng)LF單聯(lián)工藝單聯(lián)工藝12雙聯(lián)工藝澆注狀態(tài)差主要原因：連鑄水口絮流造成絮流的根源因素是Al2O3夾雜不斷在水口和塞棒處絮集，澆次前期因絮集物量較少且有一定存儲空間，不會使夾雜物沖下，影響結(jié)晶器液位波動，當(dāng)澆次后期隨著絮集物大量增加，流通量空間不斷減小，此時鋼水靜壓力加大，流速變快，所以會有絮集物沖下從而造成結(jié)晶器液位波動異常 。單聯(lián)工藝澆注狀態(tài)好主要原因為：精煉鈣處理 四、雙聯(lián)與單聯(lián)工藝操作過程對比四、雙聯(lián)與單

21、聯(lián)工藝操作過程對比產(chǎn)品質(zhì)量控制對比產(chǎn)品質(zhì)量控制對比1、連鑄氧氮控制連鑄氧氮控制工藝工藝鋼種鋼種中包，中包，ppm鑄坯，鑄坯，ppmONON 雙聯(lián)工藝雙聯(lián)工藝MRT3-BA17922.7436.6921.8MRT4-BA15525.5934.723.7綜合綜合167.224.0735.822.68單聯(lián)工藝單聯(lián)工藝MRT4-BA170.331.835.829.1 從中包及鑄坯氧氮情況對比，全氧含量差別不大；氮含量由于單聯(lián)工藝不經(jīng)RH真空脫氣處理，氮含量比雙聯(lián)平均升高6.4ppm，屬于指標(biāo)的正常變化，且均控制在標(biāo)準(zhǔn)要求范圍內(nèi)。 四、雙聯(lián)與單聯(lián)工藝操作過程對比四、雙聯(lián)與單聯(lián)工藝操作過程對比產(chǎn)品質(zhì)量控制

22、對比產(chǎn)品質(zhì)量控制對比2、單、雙聯(lián)工藝生產(chǎn)熱卷進行金相分析、單、雙聯(lián)工藝生產(chǎn)熱卷進行金相分析 工藝工藝極值與均值極值與均值抗拉強抗拉強度（度（MPa）屈服點屈服點（MPa）伸長率伸長率（%）球狀氧化物球狀氧化物夾雜級別夾雜級別試樣表面掛試樣表面掛渣比例渣比例% %單聯(lián)單聯(lián)最大值最大值45545539039040400.50.516.6716.67最小值最小值4154153403403535平均值平均值43243236436437.437.4雙聯(lián)雙聯(lián)最大值最大值44044037037045450.50.542.8642.86 單雙聯(lián)金相檢驗氧化物級別沒有差異，但是雙聯(lián)工藝對卷板取樣發(fā)現(xiàn)帶有表面掛渣

23、的試樣比例明顯高于單聯(lián)。 四、雙聯(lián)與單聯(lián)工藝操作過程對比四、雙聯(lián)與單聯(lián)工藝操作過程對比產(chǎn)品質(zhì)量控制對比產(chǎn)品質(zhì)量控制對比3、成品降級改判原因分析、成品降級改判原因分析雙聯(lián)工藝成品降級改判原因分析雙聯(lián)工藝成品降級改判原因分析單聯(lián)工藝成品降級改判原因分析單聯(lián)工藝成品降級改判原因分析雙聯(lián)工藝造成板坯降級的主要因素：雙聯(lián)工藝造成板坯降級的主要因素：結(jié)晶器液位波動異常和非正常更換水口，占降級比例的81.82%，此類降級全部是因為水口絮流造成非穩(wěn)態(tài)澆注，為減少下游用戶使用過程產(chǎn)生缺陷概率，所以必須采取降級措施。單聯(lián)工藝造成板坯降級的主要因素：單聯(lián)工藝造成板坯降級的主要因素：成品C低改判1爐占61.54%；燒氧裸澆、頭尾坯、混澆坯占30.76%，成品軋爛降級1根占7.69%（因二級數(shù)據(jù)傳輸不及時造成），可見單聯(lián)降級因素全部為偶然性因素，可以進一步加強控制。四、雙聯(lián)與單聯(lián)工藝操作過程對比四、雙聯(lián)與單聯(lián)工藝操作過程對比成本控制對比成本控制對比 通過不同工藝成本對比，本次馬口鐵MRT4-BA雙聯(lián)工藝調(diào)整后成本原工藝（5月份生產(chǎn)MRT4）下降約22元/噸鋼；綜合成本由于單聯(lián)工藝去除了鐵水脫S及RH兩道工序，同時單聯(lián)連澆爐數(shù)提高到12爐中包成本降低明顯比雙聯(lián)工藝降低約100元/噸。五、總結(jié)五、總結(jié)1 、通過這次單聯(lián)工藝鈣處理，可以明顯看出中間包水口結(jié)瘤是由鋼液中的Al2O3夾