LF精煉低硅控鋁鋼增硅原因分析及對策

1、LF 精煉低硅控鋁鋼增硅原因分析及對策Cause Analysis and Countermeasure for Increasing Silicon ofLow Silicon Accused of Aluminum Steel in LF RefiningAbstract: By analysis the increasing silicon problem of low silicon accused of aluminum steel in LFrefining process. Itclear-cuts that desulfurization task, large quantit

2、y of converter roughing slag and longrefining time are the main reasons of increasing silicon problem in the current process conditions. This paper put forward some measures that improving the hot metal desulfurization efficiency, enhancing the effect of slag-blocked, optimizing the model of accused

3、 of aluminum and controlling the production cycle.As a result that the adjudged proportion of DC01 steel decline from 2.46% to 0.81% and the effect isobvious.Keywords: Low silicon accused of aluminum steel; Increasing silicon; Desulfurization; Refining time摘 要：通過對低硅控鋁鋼在LF 精煉過程中增硅問題進行分析，明確了在當(dāng)前工藝條件下精煉

4、脫S任務(wù)重、轉(zhuǎn)爐下渣量大、精煉時間偏長是增硅的主要影響因素，提出了提高鐵水脫硫效率、提高擋渣效果、優(yōu)化控鋁模式、 控制生產(chǎn)周期等措施，DC01 鋼種因 Si 高改鋼種的比例由2.46%降到 0.81%，效果十分明顯。關(guān)鍵詞：低硅控鋁鋼；增硅；脫硫；精煉時間1 前言柳州鋼鐵股份有限公司150t 轉(zhuǎn)爐技改工程自2007 年 5 月 18 日 150 噸 1 號轉(zhuǎn)爐及連鑄工程舉行開工奠基儀式，到2009 年 4 月 30 日 RH 真空精煉爐竣工投產(chǎn)，并于同年8 月份開始低硅控鋁鋼的研發(fā)工作，先后開發(fā)了SPHC、 DC01 、 HP295、 380CL 、 SAPH370 、SAPH440 、 LG

5、370C 、 ML08Al等鋼種。該類鋼的成功開發(fā)，拓寬了柳鋼品種范圍，增加了公司的經(jīng)濟效益，但在生產(chǎn)過程中也暴露出一些問題，比較突出的問題之一為硅含量超標(biāo)。本文對增硅問題進行研究分析，并提出了相應(yīng)改進措施，取得了良好效果。2 現(xiàn)狀及存在的問題本文以控硅難度相對較大的DC01 為例，對增硅問題進行分析，該鋼種化學(xué)成分要求如表1。表 1 DC01 化學(xué)成分， %- 1 -CSiMnPSAl內(nèi)控0.030.030.100.250.0200.0150.020目標(biāo)0.030.030.150.250.0170.0150.0250.045受廢鋼等原材料的限制，目前轉(zhuǎn)爐廠生產(chǎn)DC01 仍主要采用RH-LF

6、路線?；竟に嚵鞒倘缦拢鸿F水預(yù)脫硫 +廢鋼轉(zhuǎn)爐吹煉未脫氧出鋼真空（吹氧）脫碳、控鋁LF 造白渣，脫硫、控鋁，鈣處理連鑄。該路線存在冶金周期長、LF 進站溫度低，通電時間長、脫硫壓力大、硅難控等問題。對2010年 112 月累計生產(chǎn)DC01 共 33.9 萬 t 的成分進行統(tǒng)計，Si 含量大于0.03 %爐次占總爐次2.46 % 。按公司規(guī)定，Si 含量超標(biāo)爐次改判為SPHC 或 Q195 系列，不但影響到生產(chǎn)的順行，增加了轉(zhuǎn)爐廠煉鋼成本，降低了公司的經(jīng)濟效益。3 增硅的理論分析一般情況下精煉過程溫度處在15801600 。文獻 1 通過計算Al 還原 SiO 2 時的吉布斯自由能得出：在此溫度

7、區(qū)間，反應(yīng)向生成硅的方向進行。LF 精煉爐具有脫氧脫硫、調(diào)節(jié)成分溫度、去除夾雜物等冶金功能，其中脫硫反應(yīng)前提是脫氧充分，而在脫氧充分的情況下也具備了增硅反應(yīng)的熱力學(xué)條件。LF 精煉脫硫反應(yīng)時在底吹氬強烈攪拌作用下，除了完成脫硫任務(wù)外，也為增硅反應(yīng)提供了良好的動力學(xué)條件，加快了（SiO2）與 Al 的反應(yīng)速率，促進了增硅。4 生產(chǎn)中各影響因素分析4.1 轉(zhuǎn)爐終點控制優(yōu)化前轉(zhuǎn)爐終點控制情況如表2。表 2優(yōu)化前轉(zhuǎn)爐終點控制情況成分 /%終點溫度 /終點 O/10 -6CSiMnPS0.020.0800.020.030.220.0080.0220.0040.06216151700300900由表 2

8、可知，優(yōu)化前轉(zhuǎn)爐終點控制存在問題有：1）出鋼 C-O-T 不夠協(xié)調(diào)，如 C 低 O 高、 C高 O 低現(xiàn)象比較突出，增加了后道工序的處理難度；2）轉(zhuǎn)爐終點硫含量不穩(wěn)定，大于0.025 %比例較高，LF 精煉爐脫硫任務(wù)較重。 據(jù)統(tǒng)計，2010 年 912 月份轉(zhuǎn)爐終點 S 大于 0.025 % 比例高達 54.8 %。許多 S 高爐次不得不改煉SPHC，嚴重影響生產(chǎn)順行和調(diào)度排產(chǎn)。4.2 不同工序?qū)υ龉璧挠绊懮a(chǎn)中對2010.92011.11 一年多時間所冶煉的DC01 不同工序硅含量變化情況做統(tǒng)計分析，分析結(jié)果如表3。- 2 -表 3 DC01 不同工序鋼水Si 含量， %工序轉(zhuǎn)爐終點氬后真空

9、出站第一次通電結(jié)束LF 過程樣LF 出站成品樣Si 含量0.0090.0040.0040.0120.0160.0190.019由表 3 可以看出， DC01 增硅的主要環(huán)節(jié)在LF 精煉工序。真空出站至LF 出站， Si 含量平均增加了 0.015 %。這主要是由于LF 精煉過程中，渣中不穩(wěn)定氧化物SiO 2 被 Al 、 Ca 還原所致。4.3 鋼包渣中 SiO2 含量鋼包頂渣中的SiO 2 含量主要來源于出鋼下渣和外來帶入。（ 1）下渣量轉(zhuǎn)爐終渣含有大量的SiO 2 及較高的氧化性 （車間轉(zhuǎn)爐終渣SiO2、TFe 一般在 1520 %），當(dāng)大量爐渣在出鋼過程中隨鋼流進入鋼包時，不僅增加了鋼包

10、頂渣的(SiO 2)含量，也增加了精煉造還原渣的難度。下渣量越大，精煉渣中反應(yīng)物SiO 2 也越多，增硅的可能性也越大。生產(chǎn)實踐表明，LF 精煉過程中將渣中SiO2 含量控制在8 %以下，有利于Si 的穩(wěn)定控制。（ 2）外來帶入在外來加入的(SiO 2)包括合金中硅帶入、精煉造渣料中的SiO 2。合金量比較大的低硅鋼種，Mn 是主要的合金元素， 使用合金化的中碳錳鐵一般含有一定量的硅。目前，我車間使用的中碳錳鐵含Si 2 % 。實際在生產(chǎn)380CL 時，加入的中碳錳量約10 kg/t 鋼，硅回收率按 80 %計，則可增硅約0.017 % ，要想把鋼中Si 含量連續(xù)穩(wěn)定地控制在0.03 %，難度

11、比較大。我車間精煉造渣料主要包括石灰、精煉調(diào)渣劑、改質(zhì)劑、螢石等，這些原材料在制作過程中會含有一定量的SiO2。因此，在使用過程中必須提高造渣料的質(zhì)量，提高石灰的有效CaO 含量，提高螢石的 CaF2 含量等，來降低精煉造渣料中的SiO2 含量。4.4 脫硫在 LF 精煉過程中， 由于脫硫反應(yīng)是在脫氧充分的條件下進行的，大量脫硫時頂渣還原性強，再加上脫硫時對鋼水進行強烈攪拌，鋼渣充分接觸，增加了化學(xué)反應(yīng)界面面積，脫硫反應(yīng)與增硅反應(yīng)熱力學(xué)條件及動力學(xué)條件基本相同，因此LF 精煉大量脫硫是造成鋼中增硅的主要影響因素。生產(chǎn)實踐表明，真空出站S 大于 25 個， LF 脫硫量 0.010 % ，鋼液出

12、站 Si 基本在 0.03 %以上。4.5 精煉時間文獻 2 指出： Si-A1 反應(yīng)平衡時的 Si 含量在 1.00 左右，遠遠大于鋼種上限要求，所以該反應(yīng)達不到平衡，一直會向增硅方向進行。因此，隨著精煉時間的延長，回硅量也逐漸變大?，F(xiàn)場實踐表明， LF 精煉時間超過 1h，回硅量 0.03 %。4.6 其它因素的影響在生產(chǎn)中還發(fā)現(xiàn)鋼包殘鋼殘渣、化驗分析、中間包取樣深淺等對增硅也有部分影響，但程度較小，且控制難度不大，在此不做深入分析。- 3 -5 改進措施及效果根據(jù)上述分析結(jié)果，采取以下措施控制增硅量：（ 1）100 鐵水預(yù)脫S 處理，提高鐵水脫硫效率，扒凈脫 S 渣，加強廢鋼管理， 優(yōu)化

13、廢鋼配比，使轉(zhuǎn)爐終點S 含量盡量控制在0.025 以下，減輕LF 脫 S 壓力；（ 2）嚴抓爐容爐況管理，優(yōu)化吹煉操作，穩(wěn)定轉(zhuǎn)爐終點，盡量使終點C-O-T 協(xié)調(diào)出鋼；（ 3）完善擋渣工藝，加強擋渣錐的烘烤及管理，減少出鋼下渣量；（ 4）確定各工序合理地石灰加入量，保證爐渣堿度及良好流動性，從而降低二氧化硅活度；（ 5）優(yōu)化精煉操作，規(guī)范 LF 精煉爐造渣、送電、控鋁制度；（ 6）提前與調(diào)度、鋼包、行車等車間做好溝通與協(xié)調(diào)，合理安排生產(chǎn)節(jié)奏，使LF 精煉時間盡量控制在60min 以內(nèi)；（ 7）強化管理，制定詳細的工序交接標(biāo)準(zhǔn)及考核標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)各工序S 含量、精煉時間等判定責(zé)任并嚴肅考核，加強職工責(zé)任心。采取上述措施后， 取得了良好效果。 2011 年 112 月，柳鋼轉(zhuǎn)爐廠150t 系統(tǒng)生產(chǎn)DC01 累計 2220爐，其中因Si 高改判 18 爐，改判率由攻關(guān)前的2.46 % 降到 0.81 %。6 結(jié)束語柳鋼轉(zhuǎn)爐廠150t 系統(tǒng)在 2010 年生產(chǎn) DC01 因硅高改判率達2.46 %，分析發(fā)現(xiàn)LF 精煉脫硫量大是造成 Si 含量超標(biāo)的主要原因。另外，轉(zhuǎn)爐下渣量大、精煉時間過長對鋼水增硅也有一定程度的影響。 2011 年在生產(chǎn)中通過采取各種改進措施，如強化鐵水預(yù)脫硫處理，減輕LF 脫硫負擔(dān)、提高擋渣效果、控制精煉時間等，以減少鋼水增硅量，硅高改判率截止至12