轉(zhuǎn)爐薄板坯連鑄鋼廠爐外精煉工藝的選擇

轉(zhuǎn)爐薄板坯連鑄鋼廠爐外精煉工藝的選擇

美國(guó)諾克斯-奔馳工廠建成后的十多年里，薄板結(jié)構(gòu)連鑄連綿帶的生產(chǎn)技術(shù)迅速發(fā)展。除了產(chǎn)量顯著增加外，品種質(zhì)量也顯著提高。目前，傳統(tǒng)的連鑄-熱連續(xù)式制造技術(shù)可以生產(chǎn)大多數(shù)淡水鋼板。在生產(chǎn)超薄規(guī)格熱軋板方面,薄板坯連鑄連軋還具有傳統(tǒng)工藝不可相比的優(yōu)勢(shì)。國(guó)外最初采用薄板坯連鑄連軋的絕大多數(shù)為電爐鋼廠,如美國(guó)、意大利、墨西哥等國(guó)的薄板坯連鑄連軋鋼廠。由于絕大多數(shù)電爐鋼廠采用鋼包爐(LF)爐外精煉工藝,因此,最初的薄板坯連鑄鋼廠也均采用了LF爐外精煉工藝,并逐步演變成為薄板坯連鑄鋼廠的典型爐外精煉工藝配置。近年來薄板坯連鑄連軋?jiān)谥袊?guó)發(fā)展非?？?目前已建成條生產(chǎn)線近期還將有條生產(chǎn)線投產(chǎn)與國(guó)外主要為電爐鋼廠采用薄板坯連鑄所不同,國(guó)內(nèi)已投產(chǎn)或即將投產(chǎn)的14條生產(chǎn)線中,除珠江鋼廠之外,其他13家企業(yè)均為轉(zhuǎn)爐鋼廠,其中一些鋼廠還采用或?qū)⒁捎帽“迮鬟B鑄連軋熱軋板卷生產(chǎn)冷軋鋼板。目前,國(guó)內(nèi)許多轉(zhuǎn)爐薄板坯連鑄鋼廠遇到了采用LF爐外精煉工藝在生產(chǎn)節(jié)奏、冷軋鋼種硅含量控制等方面不能很好適應(yīng)的問題。本文通過對(duì)LF爐外精煉工藝功能特點(diǎn)、主要冷軋和熱軋鋼板類產(chǎn)品的成分控制要求、傳統(tǒng)板材生產(chǎn)流程爐外精煉工藝等分析,對(duì)適用于轉(zhuǎn)爐—薄板坯連鑄連軋鋼廠的合理爐外精煉工藝進(jìn)行研究探討。1爐渣的環(huán)保性能LF爐外精煉是20世紀(jì)70年代初日本大同特殊鋼公司開發(fā)成功的爐外精煉工藝開始主要在電爐鋼廠應(yīng)用,目前已成為普遍應(yīng)用的爐外精煉工藝之一,特別是電爐鋼廠。如圖1所示,LF爐外精煉采用電極對(duì)鋼水進(jìn)行加熱,并通過鋼包底部吹氬對(duì)鋼水進(jìn)行攪拌。由于能夠利用外部電能供熱,LF精煉可以造渣且渣量可達(dá)20kg/t。與其他爐外精煉工藝相比,LF精煉最大的特點(diǎn)在于其渣—鋼精煉功能,因此除了作為電爐鋼廠常規(guī)爐外精煉工藝之外,還應(yīng)用于一些超低硫和極低硫鋼(管線鋼等)的脫硫和超低氧鋼(軸承、彈簧等特殊鋼)的脫氧和夾雜物控制等。當(dāng)然,生產(chǎn)超低硫、極低硫鋼所要采用的造渣工藝以及消耗的作業(yè)時(shí)間是不同于一般用鋼的。生產(chǎn)超低硫鋼,LF精煉過程渣-鋼間的脫硫反應(yīng)式為:鋼液中w([S])和w([Al])很低,其活度系數(shù)f[S]和f[O]可近似取為1,由式(2)可以得到式(1)反應(yīng)的平衡常數(shù)K為:對(duì)式(3)進(jìn)行整理,可得到:式(4)表明,保持較高的鋼液鋁含量、增加爐渣CaO活度、降低爐渣Al2O3的活度和CaS的活度系數(shù)有利于超低硫鋼液脫硫。在實(shí)際LF精煉深脫硫處理時(shí),w([Al])通常須控制在0.02%以上,為此必須采用高還原性爐渣。此外,還應(yīng)該采用高堿度(CaO/SiO2)精煉渣,以提高CaO活度,降低Al2O3和CaS的活度系數(shù)。表1為國(guó)內(nèi)生產(chǎn)w([S])低于0.0010%管線鋼,在LF精煉結(jié)束時(shí)的爐渣成分?？梢钥吹?爐渣堿度在4.7～7.0范圍,而TFe和MnO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)非常低,分別僅為0.37%～0.42%和0.14%～0.38%。為了使鋼材具備優(yōu)異的抗疲勞破壞性能,對(duì)軸承、彈簧、齒輪等特殊鋼的w(T[O])控制要求很嚴(yán),如高品質(zhì)軸承鋼w(T[O])已能控制在0.0007%以下,彈簧、齒輪等優(yōu)質(zhì)合金鋼的w(T[O])也已能控制在0.0010%左右。除T[O]之外,對(duì)高品質(zhì)特殊鋼中非金屬夾雜物種類、形貌、尺寸等也要求進(jìn)行嚴(yán)格控制,如對(duì)彈簧鋼要求無Al2O3類夾雜物,對(duì)軸承鋼要求無B類和D類夾雜物等。高品質(zhì)特殊鋼的超低氧冶煉和夾雜物控制主要是通過LF的渣—鋼精煉完成的。其工藝特點(diǎn)是在LF精煉初期采用鋁對(duì)鋼液進(jìn)行直接脫氧,然后造高還原性爐渣,對(duì)鋼液進(jìn)行強(qiáng)擴(kuò)散脫氧。此外,還必須采用高堿度爐渣以降低SiO2活度,如日本山陽特殊鋼廠生產(chǎn)軸承鋼的LF精煉爐渣的堿度要求大于5。當(dāng)向鋼液中加入鋁后,式(5)所表示的脫氧反應(yīng)迅即發(fā)生。由于鋁具備非常強(qiáng)的脫氧能力,在2～3min之內(nèi),鋼液溶解氧w([O])即會(huì)降低至0.0003%～0.0004%。圖2為Gaye根據(jù)[Al]、[Si]、[Mn]脫氧熱力學(xué)計(jì)算得到的1600℃下不同脫氧產(chǎn)物的優(yōu)勢(shì)區(qū)圖。可以看到,鋁脫氧鋼中的脫氧產(chǎn)物主要為Al2O3。鋁脫氧生成的Al2O3夾雜物主要為塊狀和簇群狀2類(圖3)。Al2O3類夾雜物堅(jiān)硬、軋制過程不變形、外形呈尖角、塊或鏈串狀,對(duì)高強(qiáng)度鋼的抗疲勞破壞性能有害。軸承、彈簧、重軌等特殊鋼均要求對(duì)鋼中Al2O3類夾雜物進(jìn)行嚴(yán)格控制。采用LF工藝對(duì)軸承、彈簧等特殊鋼進(jìn)行精煉時(shí),當(dāng)高堿度、高還原性爐渣形成后,由于渣—鋼間的氧勢(shì)很低,渣中的CaO、MgO會(huì)被還原,部分Ca和Mg進(jìn)入鋼液中,生成CaO和MgO并與鋼液中存在的Al2O3作用,將簇群狀或塊狀的Al2O3夾雜物轉(zhuǎn)化為液態(tài)鈣鋁硅酸鹽類夾雜物。液態(tài)夾雜物更容易聚合和長(zhǎng)大,因此也有利于其由鋼液中上浮去除,部分滯留在鋼中的該類夾雜物多呈球狀。須指出的是,采用LF工藝進(jìn)行超低硫、超低氧精煉和夾雜物控制,受鋼液中[S]、[O]傳遞速率限制,需要較長(zhǎng)的精煉處理時(shí)間,通常純精煉時(shí)間需要45～60min。除了用于超低硫鋼和特殊鋼的爐外精煉之外,由于LF工藝具備加熱、吹氬、合金成分調(diào)整等功能,一些鋼廠也用其對(duì)普通鋼水進(jìn)行加熱、攪拌、合金化和一般性脫硫處理等,處理周期控制在40～50min。但是,必須指出,此種操作并沒有充分利用LF精煉工藝的優(yōu)勢(shì),即強(qiáng)的渣—鋼精煉功能。2傳統(tǒng)木材生產(chǎn)流程中的墨水精裝工藝2.1超低碳鋼的脫硫和干氣處理冷軋鋼板厚度大多在0.3～1.0mm,主要用于汽車、家電、建筑、食品罐、日用品等。根據(jù)鋼的碳含量,通常將冷軋鋼板類鋼種分為3類:(1)低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼(LCAK),w(C)在0.04%～0.06%;(2)微碳鋼(ELC),w(C)在0.01%～0.02%;(3)超低碳鋼(ULC),w(C)≤0.004%,也稱為無間隙原子鋼(IF鋼)。表2為上述3類鋼的大致化學(xué)成分范圍。冷軋鋼板類鋼種化學(xué)成分的特點(diǎn)為:(1)為了獲得良好沖壓性能,w([C])、w([N])、w([Si])很低;(2)均為鋁脫氧鋼。除脫氧作用之外,鋁對(duì)冷軋鋼板的織構(gòu)控制也具有重要作用;(3)對(duì)w([P])和w([S])控制要求相對(duì)較寬松;(4)為了保證良好表面質(zhì)量,對(duì)非金屬夾雜物要求嚴(yán)格控制。如汽車鋼板中的夾雜物尺寸須小于100μm,DI罐用鋼板中夾雜物須小于40μm。冷軋板鋼種通常采用轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝流程。由于對(duì)w([S])要求相對(duì)較寬松,因此對(duì)冷軋板鋼種便沒有必要采用LF工藝進(jìn)行深度脫硫處理。此外,冷軋類鋼種也不宜采用LF工藝的強(qiáng)擴(kuò)散脫氧的方法,這是因?yàn)樵撻g氧勢(shì)很低時(shí),渣中的SiO2會(huì)被還原,造成鋼液w([Si])超標(biāo)(>0.03%)。另外,在LF精煉過程,還容易造成鋼液增氮和增碳的現(xiàn)象。可見,采用LF精煉會(huì)對(duì)冷軋鋼板鋼種成分控制造成不利影響。傳統(tǒng)流程鋼廠冷軋類鋼種的爐外精煉主要采用RH和CAS2種工藝。對(duì)ULC超低碳鋼必須采用RH精煉工藝(少數(shù)鋼廠尚采用VOD),利用真空將w([C])脫除至0.002%以下,然后加入鋁進(jìn)行脫氧,并在真空條件下通過鋼水的快速循還,去除鋼水中生成的Al2O3脫氧產(chǎn)物。對(duì)于ELC鋼一般也采用RH進(jìn)行一定程度的脫碳。對(duì)于LCAK鋼,部分優(yōu)質(zhì)鋼種采用RH真空精煉,而對(duì)于相當(dāng)多的普通用途鋼種,則可以采用CAS精煉。CAS(或CAS-OB)是20世紀(jì)70年代新日鐵公司開發(fā)的爐外精煉方法(圖4),該工藝由鋼包底部向鋼水吹入氬氣,在鋼水表面吹出一個(gè)無渣“亮面”后,將一耐火材料浸漬罩插入鋼液,將吹氬造成的鋼水表面裸露部分與爐渣分隔,并處于罩內(nèi)Ar氣氛保護(hù)下。CAS精煉工藝能夠?qū)︿撍M(jìn)行脫氧、合金化、成分調(diào)整和加熱(CAS-OB),設(shè)備投資和生產(chǎn)成本也較LF低,是目前大型轉(zhuǎn)爐煉鋼廠廣泛采用的主要爐外精煉方法之一。采用CAS工藝對(duì)冷軋鋼板類鋼種進(jìn)行精煉時(shí),直接向鋼水加入鋁進(jìn)行脫氧,然后進(jìn)行強(qiáng)吹氬攪拌,促進(jìn)脫氧產(chǎn)物Al2O3聚合和上浮去除。CAS精煉方法具有很好的去除夾雜物的效果,這一點(diǎn)已被日本等國(guó)的鋼廠和我國(guó)寶鋼、鞍鋼等工廠所證實(shí),這些鋼廠近一半的LCAK鋼種采用CAS精煉工藝,生產(chǎn)的鑄坯可以達(dá)到很高的潔凈度,w(T[O])可以控制在0.0016%～0.0025%。此外,與LF精煉相比,在CAS精煉過程中,鋼液[C]會(huì)有少量降低,而[N]的增加也少得多。值得注意的是,RH和CAS精煉所需時(shí)間較短,RH精煉時(shí)間在25～30min,CAS的精煉時(shí)間則可以控制在25min之內(nèi),因此在生產(chǎn)節(jié)奏方面能夠與大型轉(zhuǎn)爐和連鑄適應(yīng)。RH和CAS精煉工藝的另一特點(diǎn)是基本不利用爐渣參與精煉;由于須防止鋼液硅含量超標(biāo),因而不能采用高還原性爐渣,而鋼包內(nèi)爐渣的w(FetO)一般在8%～16%。一些廠在RH精煉時(shí)采用爐渣改質(zhì)處理,向包內(nèi)爐渣加入CaO-Al改質(zhì)劑,可使包內(nèi)爐渣w(FetO)控制在3%～5%。2.2脫硫廢水的脫硫和脫硫熱軋鋼板包括熱軋板卷和中厚板,根據(jù)鋼的化學(xué)成分和性能,可將其分為3類:(1)碳鋼;(2)低合金鋼;(3)微合金化鋼。表3為上述3類鋼的大致成分范圍。與冷軋鋼種相比,熱軋鋼板類鋼種可以含較高硅,硫含量則低得多,尤其在低合金鋼和微合金化鋼中,包括很多超低硫和極低硫含量鋼種。此外,由于較冷軋鋼板厚得多,除優(yōu)質(zhì)管線鋼對(duì)鋼中硫化物夾雜物種類和形貌控制有嚴(yán)格要求外,絕大多數(shù)熱軋鋼板對(duì)鋼中夾雜物沒有明確的控制要求。除少數(shù)超低硫和極低硫鋼種之外,熱軋鋼板類鋼種傳統(tǒng)生產(chǎn)流程的爐外精煉主要采用CAS或RH精煉工藝。其工藝特點(diǎn)是,對(duì)鐵水進(jìn)行脫硫預(yù)處理,轉(zhuǎn)爐煉鋼后在出鋼過程加入硅、錳鐵合金和部分鋁,在CAS或RH精煉開始后加入鋁進(jìn)行脫氧,然后利用CAS過程的強(qiáng)攪拌和RH真空精煉去除鋼液中生成的Al2O3脫氧產(chǎn)物。熱軋鋼板硫含量較冷軋鋼種低得多,對(duì)于熱軋類鋼種的硫含量控制分為以下2類情況。(1)對(duì)成品w([S])≥0.0040%的鋼種,絕大多數(shù)鋼廠采用CAS或RH精煉工藝。對(duì)硫含量的控制主要包括:(1)采用脫硫預(yù)處理將鐵水w([S])降低至0.003%～0.006%;(2)通過盡量扒除脫硫渣、控制轉(zhuǎn)爐用廢鋼和造渣劑的硫含量、改善轉(zhuǎn)爐煉鋼造渣等措施,將轉(zhuǎn)爐煉鋼過程鋼液回硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在0.0020%～0.0040%以下;(3)對(duì)于其中的超低硫鋼種,采用轉(zhuǎn)爐出鋼過程加入合成渣脫硫的工藝技術(shù)。(2)對(duì)成品w([S])<0.0040%的鋼種,除采用鐵水脫硫預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐煉鋼抑制回硫等措施之外,還須采用LF精煉對(duì)鋼液進(jìn)行深度脫硫。在LF超低硫精煉時(shí),采用高堿度和高還原性爐渣,并對(duì)鋼水進(jìn)行強(qiáng)的攪拌。由于鋼液硫含量低,受脫硫反應(yīng)速度限制,LF精煉時(shí)間通常需要45～55min,加上其他輔助時(shí)間,LF總處理時(shí)間會(huì)在1h左右或以上。如上所述,CAS和RH是大型轉(zhuǎn)爐板材傳統(tǒng)流程鋼廠普遍采用的爐外精煉工藝,大多數(shù)轉(zhuǎn)爐板材鋼廠設(shè)置2臺(tái)以上的CAS和RH,另外再設(shè)置1座LF用于超低硫和極低硫鋼的爐外處理,甚至有一些轉(zhuǎn)爐板材鋼廠不設(shè)置LF精煉裝置。由于超低硫和極低硫鋼液的LF精煉時(shí)間長(zhǎng),與轉(zhuǎn)爐煉鋼和連鑄節(jié)奏很難適應(yīng),設(shè)置LF裝置的轉(zhuǎn)爐板材鋼廠大多數(shù)將其作為少數(shù)鋼種的“離線”精煉裝置。因此,LF精煉裝置一般都不放在靠近轉(zhuǎn)爐出鋼作業(yè)線的位置上,而將RH或CAS放在靠近轉(zhuǎn)爐出鋼作業(yè)線的位置上,以避免天車的作業(yè)時(shí)間較長(zhǎng)的矛盾。3爐外精制工藝國(guó)外最初采用薄板坯連鑄的鋼廠絕大多數(shù)為電爐鋼廠,而且當(dāng)初也沒有考慮生產(chǎn)冷軋產(chǎn)品,如美國(guó)Nucor、Gallatin、BHP北極星、意大利Arvedi等。由于絕大多數(shù)電爐鋼廠采用LF爐外精煉工藝,因此,最初的薄板坯連鑄鋼廠也均采用了LF精煉工藝,并逐步被簡(jiǎn)單地視為薄板坯連鑄鋼廠的典型爐外精煉工藝配置。與生產(chǎn)長(zhǎng)材相比,短流程電爐鋼廠采用薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)板材后,LF精煉脫硫的任務(wù)加重。此外,由于薄板坯連鑄采用扁長(zhǎng)型浸入式水口,水口易被鋼液中的Al2O3夾雜物粘結(jié)堵塞,因此必須在LF精煉后對(duì)鋼液進(jìn)行鈣處理,將鋼液中的Al2O3轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿埸c(diǎn)的12CaO·7Al2O3等鈣鋁酸鹽化合物。薄板坯連鑄電爐鋼廠采用LF精煉,處理時(shí)間通常在60min左右,能夠與電爐煉鋼和連鑄(電爐鋼廠采用的薄板坯厚度較薄)的生產(chǎn)節(jié)奏很好適應(yīng)。此外,由于主要生產(chǎn)熱軋鋼板,LF精煉采用高還原性爐渣引起的硅含量上升也不會(huì)對(duì)鋼的成分控制造成問題。與國(guó)外主要為電爐鋼廠采用薄板坯連鑄所不同中國(guó)采用薄板坯連鑄連軋工藝的絕大多數(shù)為轉(zhuǎn)爐鋼廠,其中許多鋼廠還采用或計(jì)劃采用薄板坯連鑄連軋板卷生產(chǎn)冷軋鋼板。目前,已投產(chǎn)的幾家薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)冷軋鋼板企業(yè),均遇到了采用LF精煉工藝在生產(chǎn)節(jié)奏、鋼液[Si]、[N]控制等方面的問題。3.1生產(chǎn)效率較低,周期較短,很難長(zhǎng)與熱軋鋼板生產(chǎn)相比,冷軋鋼板的品種、規(guī)格相對(duì)較少、產(chǎn)品批量大,傳統(tǒng)冷軋板材生產(chǎn)企業(yè)因此大都采用大型轉(zhuǎn)爐、較快速的爐外精煉(RH或CAS)、高拉速板坯連鑄、連續(xù)軋制(熱連軋、冷連軋)、連續(xù)退火等裝置,強(qiáng)調(diào)不同工序間生產(chǎn)節(jié)奏的相互適應(yīng)和匹配,以獲得高的生產(chǎn)效率。薄板坯連鑄連軋轉(zhuǎn)爐鋼廠生產(chǎn)冷軋產(chǎn)品,為提高競(jìng)爭(zhēng)力,也必須適應(yīng)冷軋產(chǎn)品工藝流程高效、快節(jié)奏的特點(diǎn)。與生產(chǎn)中厚板的傳統(tǒng)板坯鑄機(jī)相比,薄板坯連鑄機(jī)拉速快,同類產(chǎn)品的批量大,并且更重視多爐連澆,目前轉(zhuǎn)爐薄板坯連鑄鋼廠澆鑄一爐鋼一般在40～45min。此外,轉(zhuǎn)爐煉鋼的冶煉節(jié)奏也快于電爐,一般在32～36min之間,如果采用“三脫”鐵水預(yù)處理工藝,則轉(zhuǎn)爐的冶煉周期可縮短至20～25min。轉(zhuǎn)爐煉鋼、爐外精煉和連鑄3個(gè)主要工序的生產(chǎn)時(shí)間節(jié)奏匹配,應(yīng)該符合式(7)表示的關(guān)系,即爐外精煉的周期應(yīng)短于轉(zhuǎn)爐煉鋼和連鑄的周期,才能適應(yīng)多爐連澆的要求,并使轉(zhuǎn)爐、連鑄機(jī)、連軋機(jī)都獲得高的生產(chǎn)效率。而轉(zhuǎn)爐薄板坯連鑄鋼廠采用LF精煉,由于爐外精煉周期長(zhǎng)于轉(zhuǎn)爐煉鋼和連鑄的生產(chǎn)周期,LF精煉會(huì)成為提高生產(chǎn)效率的瓶頸。在使用LF的情況下,許多鋼廠采取先煉2爐鋼,分別在鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)和LF工位等候,再煉出第3爐鋼后,才開始連鑄開澆。這樣,在上述等待過程中,連鑄機(jī)、熱軋機(jī)都不能正常運(yùn)行,煉鋼、連鑄、熱帶軋機(jī)整條生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率都會(huì)受到LF冶煉周期長(zhǎng)的影響,同時(shí)也會(huì)帶來能耗增高、鋼包壽命降低等問題。這應(yīng)是有待改進(jìn)的命題。式中,tsm為爐外精煉的冶煉周期;tBOF為轉(zhuǎn)爐煉鋼冶煉周期;tcc為連鑄周期。3.2lf監(jiān)管爐渣、爐渣堿度變化除了生產(chǎn)時(shí)間節(jié)奏方面的問題之外,轉(zhuǎn)爐薄板坯連鑄鋼廠采用LF精煉工藝,在生產(chǎn)冷軋鋼種時(shí)還遇到了鋼液硅含量容易超標(biāo)的問題。為了解決LF精煉鋼液偏高問題許多廠采用了提高爐渣堿度以降低渣中SiO2活度的方法。但是,盡管石灰用量顯著增加,所生產(chǎn)的冷軋鋼種的硅含量仍然高于傳統(tǒng)流程。圖5為國(guó)內(nèi)某轉(zhuǎn)爐薄板坯連鑄鋼廠生產(chǎn)SPHD冷軋鋼種時(shí)鋼液w([Si])、w([S])和爐渣w(FetO+MnO)以及爐渣堿度的變化情況?？梢钥吹?脫硫預(yù)處理后鐵水w([S])可以降低至0.003%,但是,由于抑制鋼水回硫不利,轉(zhuǎn)爐煉鋼結(jié)束時(shí)鋼液w([S])升至0.024%。為了脫硫和防止硅含量增加,在LF精煉中采用了高還原性和高堿度爐渣(終渣堿度接近7)。由圖5可以看到,LF精煉10min時(shí),盡管爐渣堿度已超過3,由于爐渣氧化性高(w(FetO+MnO)>21%),w([S])僅由精煉開始前的0.024%降低至0.022%。LF精煉至30min時(shí),爐渣堿度達(dá)到了4.9,w(FetO+MnO)降低至1.81%。但是,由于精煉時(shí)間不夠,w([S])僅能夠降低至0.017%。當(dāng)LF精煉至46min時(shí),爐渣堿度升至6.3以上,w(FetO+MnO)降低至1.41%,此時(shí)鋼液w([S])才脫除至0.007%。由圖5同時(shí)可以看到,在LF精煉至30min時(shí),由于爐渣還原性提高(w(FetO+MnO)降低至1.81%),鋼液硅含量開始增加。盡管采用了高堿度爐渣以抑制w([Si])提高,LF精煉結(jié)束時(shí)鋼液w([Si])仍然增加至0.044%,超過了冷軋鋼板的硅含量控制標(biāo)準(zhǔn)。冷軋鋼種如硅含量偏高超標(biāo),冷軋鋼板屈服強(qiáng)度/抗拉強(qiáng)度比值增高,會(huì)影響鋼板的沖壓性能。此外,硅含量高還會(huì)降低鍍鋅鋼板鍍層與基板的粘附性,鍍層容易脫落。除硅含量問題之外,采用LF精煉工藝生產(chǎn)冷軋鋼種,精煉后鋼液氮含量通常會(huì)有較大增加,碳含量也會(huì)有所提高,這對(duì)冷軋鋼板的沖壓性能是非常不利的。表4為邯鋼采用轉(zhuǎn)爐—LF—薄板坯連鑄工藝生產(chǎn)LCAK冷軋鋼種,在LF精煉前后鋼液[C]、[Si]、[N]的變化情況。為了對(duì)比,還給出了寶鋼采用CAS和RH工藝生產(chǎn)LCAK冷軋鋼種,精煉前后鋼液相關(guān)成分的變化情況。3.3對(duì)措施2:cas或rh精制鋼由以上分析可知,轉(zhuǎn)爐薄板坯連鑄鋼廠如采用LF爐外精煉工藝,生產(chǎn)時(shí)間節(jié)奏與轉(zhuǎn)爐煉鋼和薄板坯連鑄不相適應(yīng)。如轉(zhuǎn)爐薄板坯連鑄鋼廠采用LF工藝生產(chǎn)冷軋鋼種,除生產(chǎn)時(shí)間節(jié)奏不適應(yīng)的問題之外,還存在鋼液硅含量容易超標(biāo)和氮含量偏高的問題。此外,采用LF精煉在設(shè)備投資和生產(chǎn)成本方面都高于CAS爐外精煉工藝。出于以上原因,筆者認(rèn)為,轉(zhuǎn)爐薄板坯連鑄鋼廠的爐外精煉應(yīng)主要采用CAS和RH精煉工藝,對(duì)不同類別鋼可采用以下工藝:(1)對(duì)w([S])在0.008%～0.010%的熱軋類鋼種,通過鐵水預(yù)處理將鐵水w([S])脫除至0.004%～0.006%,并采取盡量扒除脫硫渣、控制轉(zhuǎn)爐煉鋼原料硫含量、改善造渣等措施將轉(zhuǎn)爐煉鋼過程鋼液回硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在0.004%以下,然后采用CAS或RH精煉;(2)對(duì)w([S])在0.005%左右的超低硫熱軋類鋼種(薄板坯連鑄鋼廠此類鋼種很少),通過鐵水預(yù)處理將鐵水w([S])脫除至0.003%～0.004%,采取措施將轉(zhuǎn)爐煉鋼過程鋼液回硫控制在0.003%以下,在轉(zhuǎn)爐出鋼過程加入合成渣進(jìn)一步脫硫,然后采用CAS或RH精煉;(3)對(duì)w([S])在0.004%以下的極低硫熱軋鋼板類鋼種(目前薄板坯連鑄連軋尚不生產(chǎn)此類鋼種),采用LF“離線處理”進(jìn)行深度脫硫;(4)對(duì)LCAK、ELC和ULC冷軋類鋼種,可采用傳統(tǒng)轉(zhuǎn)爐流程爐外精煉工藝,即根據(jù)鋼種碳含量要求和用途,選擇采用RH或CAS。目前許多轉(zhuǎn)爐薄板坯連鑄鋼廠對(duì)于采用CAS或RH替代LF尚存在以下顧慮:(1)認(rèn)為薄板坯連鑄對(duì)[S]的要求嚴(yán)于傳統(tǒng)板坯連鑄,因此有必要采用LF以加強(qiáng)脫硫;(2)薄板坯連鑄鋼水要求進(jìn)行鈣處理,擔(dān)心采用CAS和RH精煉,爐渣氧化性較高會(huì)影響鋼液鈣處理效果。目前薄板坯連鑄鋼的硫含量控制標(biāo)準(zhǔn)主要源于SMS公司為早期電爐CSP薄板坯連鑄制定的工藝標(biāo)準(zhǔn)。由于電爐鋼Cu、Sn等混雜元素含量高,容易造成薄板坯各類裂紋缺陷。為了防止鑄坯裂紋缺陷,薄板坯連鑄電爐鋼廠除增加原料中DRI或HBI比率之外,還對(duì)鋼的硫含量提出了較傳統(tǒng)板坯連鑄更為嚴(yán)格的控制要求。我國(guó)轉(zhuǎn)爐鋼廠采用薄板坯連鑄,鋼中混雜元素含量較電爐