鞍鋼RH精煉工藝研究與實踐寶鋼RH年會孫群

鞍鋼RH精煉工藝研究與實踐寶鋼RH年會孫群2024/3/23鞍鋼RH精煉工藝研究與實踐寶鋼RH年會孫群1、簡介鞍鋼新軋鋼第二煉鋼北區(qū)RH-TB設(shè)備建設(shè)始于1998年，該設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計和主要設(shè)備從德國MESSO公司引進(jìn)，采用大罐旋轉(zhuǎn)臺快速換罐、真空室雙室平移、多功能氧槍等技術(shù)。在超低碳鋼生產(chǎn)過程中，一方面要強(qiáng)化RH的脫碳能力，并防止精煉后期增碳；另一方面，超低碳鋼由于脫碳的需要，處理前后鋼水中及渣中含氧較高，如何精確控制鋼水中氧對鋼水最終質(zhì)量具有重要影響。因此，系統(tǒng)研究深脫碳冶煉控制、殘余氧和夾雜物控制以及防止增碳等，對提高RH精煉效率以及提高鋼水潔凈度具有重要意義。2024/3/23鞍鋼RH精煉工藝研究與實踐寶鋼RH年會孫群2、RH深脫碳工藝研究

我廠生產(chǎn)IF鋼和冷軋硅鋼采用的冶煉工藝路線為：復(fù)吹轉(zhuǎn)爐→RH/TB→板坯連鑄2024/3/23鞍鋼RH精煉工藝研究與實踐寶鋼RH年會孫群2.1、復(fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉工藝研究鞍鋼二煉鋼北區(qū)180噸頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，冶煉IF鋼和硅鋼時，全程底吹氬氣，后期增大供氣強(qiáng)度是為促進(jìn)鋼-渣反應(yīng)以達(dá)到進(jìn)一步降碳。冶煉過程頂吹氧槍采取高→低→低的槍位變化，實現(xiàn)冶煉終點[C]含量越低越好的目標(biāo)，出鋼過程采取“留氧”操作。由于精煉前的粗鋼液中[C]、[O]含量及其穩(wěn)定性對RH/TB精煉過程深脫碳的操作工藝、精煉時間等有很大的影響，因此，要求復(fù)吹轉(zhuǎn)爐供給RH/TB精煉的粗鋼液中的[C]≤500ppm，[O]為400~600ppm。2024/3/23鞍鋼RH精煉工藝研究與實踐寶鋼RH年會孫群2.2、RH/TB深脫碳精煉過程復(fù)吹轉(zhuǎn)爐出鋼鋼水中[C]若在400ppm，[O]在500ppm，則RH/TB深脫碳可分為三個階段。第一階段：[C]由400ppm降至200ppm。此期間內(nèi)，[C]、[O]含量較高，反應(yīng)激烈，噴濺嚴(yán)重；同時，抽真空時間不長，可以減輕鋼液噴濺發(fā)生。由于鋼液中的[C]、[O]高，在鋼液中的擴(kuò)散又不是限制性環(huán)節(jié)，因此深脫碳措施往往采取自然脫碳方式。第一階段深脫碳時間一般在5min左右。2024/3/23鞍鋼RH精煉工藝研究與實踐寶鋼RH年會孫群2.2、RH/TB深脫碳精煉過程第二階段：[C]由200ppm左右降至30ppm。盡管提高真空度對脫碳有促進(jìn)作用，但該階段脫碳速度主要受到鋼液中的[O]控制。這是因為第一階段脫碳反應(yīng)已消耗了鋼液中的[O]，若想加速深脫碳反應(yīng)，必須補(bǔ)充鋼液中的[O]至200～400ppm，因此，該階段深脫碳措施往往采取頂吹氧強(qiáng)制脫碳方式，深脫碳時間一般在15～20min之間。2024/3/23鞍鋼RH精煉工藝研究與實踐寶鋼RH年會孫群2.2、RH/TB深脫碳精煉過程第三階段：脫[C]后期，鋼液中的[C]由30ppm左右降至10ppm以下。該階段碳氧反應(yīng)速度極慢，提高真空度的促進(jìn)作用不明顯，且碳氧反應(yīng)地點已轉(zhuǎn)移到鋼液表面層，因此不僅采取頂吹氧強(qiáng)制脫碳，同時還采取增加鋼液與氣相接觸面積的措施，如向鋼液表面吹氬等以及加入鐵礦粉等方法。同時在真空條件下精煉時間保持越長，才能做到進(jìn)一步降低鋼液中的碳含量。2024/3/23鞍鋼RH精煉工藝研究與實踐寶鋼RH年會孫群2.3、提高RH/TB深脫碳措施快速提高RH真空度增加提升鋼液的驅(qū)動氣體氬氣流量向真空室內(nèi)鋼液表面吹氧

延長真空脫碳時間

RH/TB處理采用大泵抽真空，并采取手動和自動控制相結(jié)合，提高真空室內(nèi)的排氣速度，快速提高真空度。增加提升鋼液的驅(qū)動氬氣流量，可以促進(jìn)鋼液通過RH真空室的循環(huán)速度，增大鋼液－氬氣泡的接觸面積，有利于碳氧反應(yīng)的快速進(jìn)行。由此，將氬氣流量由原來的90提高到140Nm3·h-1，鋼液循環(huán)速度由90t·min-1提高到120t·min-1。真空吹氧強(qiáng)制脫碳時，供氧流量為2000Nm3·h-1，保持鋼液中的[O]約在260ppm以上。真空處理時間越長，鋼液碳含量就越低。當(dāng)真空脫碳處理時間約22min左右，鋼液中的碳含量由160ppm左右降至20ppm左右。2024/3/23鞍鋼RH精煉工藝研究與實踐寶鋼RH年會孫群3、防止RH精煉鋼液增碳的措施1)防止鋼包襯磚增碳真空吹氧深脫碳處理結(jié)束時IF鋼鋼液中的碳含量為10ppm程度，但是經(jīng)過10min時間真空脫氧、合金化后，鋼液中的碳含量就增加了10ppm左右。此增碳量主要是由于碳含量為12%的鋼包襯磚引起的。目前，二煉鋼廠采用微碳的鋁鎂尖晶石鋼包襯磚來盛裝IF鋼液，增碳量可降至1ppm左右。2024/3/23鞍鋼RH精煉工藝研究與實踐寶鋼RH年會孫群3、防止RH精煉鋼液增碳的措施2)防止?jié)沧⑦^程增碳從鋼液－鑄坯過程中，鋼包襯磚、長水口、中間罐涂料和覆蓋劑、浸入水口、保護(hù)渣等材料均可能導(dǎo)致鋼水增碳。尤其是中間罐低液面開澆、結(jié)晶器液面波動等原因造成卷渣，使得鋼液和澆鑄頭坯中碳含量增加。目前，我廠不僅優(yōu)化連鑄操作工藝，而且全部采用無碳或者微碳的耐火材料和各種渣劑。澆注IF鋼過程，鋼液從RH處理完畢移至中間罐內(nèi)，其增碳量控制在1.5~2.7ppm；從中間罐至結(jié)晶器內(nèi)鋼液增碳量控制在1ppm左右。連鑄IF鋼全過程增碳量控制在3ppm左右。2024/3/23鞍鋼RH精煉工藝研究與實踐寶鋼RH年會孫群3、防止RH精煉鋼液增碳的措施3)清除真空室壁上殘留物在加大RH驅(qū)動氣體氬氣流量以及頂吹氧強(qiáng)制脫碳反應(yīng)過程，不可避免造成鋼液噴濺并在真空室內(nèi)壁形成殘鋼，在下一爐鋼液精煉時熔化下來進(jìn)入鋼液，使其增碳。因此我廠及時采用頂槍吹氧熔化清除真空室壁上的殘鋼。由于采取優(yōu)化的深脫碳工藝和防止增碳措施，目前，大批量生產(chǎn)IF鋼坯中[C]

30ppm，平均為21ppm。2024/3/23鞍鋼RH精煉工藝研究與實踐寶鋼RH年會孫群4、RH精煉鋼中氧含量和夾雜物控制除了對碳含量有嚴(yán)格要求之外，IF鋼和冷軋硅鋼對Al2O3夾雜物要求也比較嚴(yán)格。以前二煉鋼生產(chǎn)時為了加強(qiáng)RH的脫碳效果，脫碳結(jié)束后的氧值控制比較高，在500~600ppm左右。脫碳結(jié)束后的氧值高，鋁的加入量越大，產(chǎn)生的Al2O3夾雜物也多。2024/3/23鞍鋼RH精煉工藝研究與實踐寶鋼RH年會孫群4.1、影響RH精煉鋼水中氧含量和夾雜物的主要因素轉(zhuǎn)爐碳含量由于化驗結(jié)果滯后，因此以爐后鋼水碳含量作為RH搬入時鋼水碳含量引起氧含量偏差增大。為此，要求轉(zhuǎn)爐[C]含量控制在0.03%左右，出鋼后延長底吹時間，使碳氧反應(yīng)盡可能接近平衡，從而降低氧含量的偏差。RH搬入時氧含量鋼水罐在運(yùn)輸過程中，碳氧反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，所以轉(zhuǎn)爐出鋼的氧含量到精煉后有一定的降低。沸騰鋼出鋼時的轉(zhuǎn)爐氧值控制在600ppm左右，如果氧值過低，則脫碳效果就達(dá)不到，需補(bǔ)氧操作。如果轉(zhuǎn)爐出鋼的氧值過高，由于氧在鋼渣之間平衡，渣氧化性也高。頂渣增氧渣氧化性越高，則其向鋼水的傳氧能力越強(qiáng)。為此，在轉(zhuǎn)爐出鋼后或在精煉處理前，加入一定量的改質(zhì)劑，精煉結(jié)束后的鋼水及渣的氧化性明顯降低。2024/3/23鞍鋼RH精煉工藝研究與實踐寶鋼RH年會孫群4.2、降低RH殘余氧和夾雜物措施●鋼在轉(zhuǎn)爐出鋼后調(diào)整鋼水中氧值，保證到RH的氧值范圍在500～700ppm，若高于此范圍則通過喂鋁線進(jìn)行調(diào)整；●改變傳統(tǒng)的脫碳18min后才能進(jìn)行鋁氧升溫的工藝，允許在脫碳10min后就可以進(jìn)行鋁氧升溫，這樣不僅可以調(diào)整鋼水中的氧值，且可促進(jìn)升溫產(chǎn)生的Al2O3夾雜有更長的上浮時間；●建立了10min升溫吹氧和加鋁升溫的計算模型，對吹氧操作進(jìn)行有效的控制；●10min定氧，若此時不需升溫，氧值大于420ppm時，加鋁預(yù)脫氧。2024/3/23鞍鋼RH精煉工藝研究與實踐寶鋼RH年會孫群5、主要結(jié)論鞍鋼第二煉鋼廠RH/TB真空吹氧深脫碳時，要求復(fù)吹轉(zhuǎn)爐供給粗鋼液中的[C]≤500ppm，[O]400～600ppm；提升鋼液驅(qū)動氣體氬氣流量140Nm3·h-1，鋼液循環(huán)速度120t·min-1；強(qiáng)制脫碳頂吹氣流量為2000Nm3·h-1；深脫碳第一階段RH真空度控制1kPa左右，處理時間約4min左右。第二、三階段RH真空度控制在0.12～0.15kPa范圍，處理時間約20min左右。與鋼液相接觸的耐火材料和各種渣劑，均采用無碳或者微碳含量，可有效防止增碳。通過煉鋼及精煉分別采取措施后，RH殘余氧值與采取措施前相比有了明顯的改善。對采取該措施前后硅鋼夾雜情況進(jìn)行了統(tǒng)計，2006年6月～8月份的夾雜比例平均為0.1