采用BSP生產(chǎn)超低碳鋼的實(shí)踐與研究分析

接受BSP生產(chǎn)超低碳鋼的實(shí)踐與探討于華財(cái)（本鋼煉鋼廠）

前言本鋼BSP薄板坯連鑄連軋自2004年11月投產(chǎn)今到現(xiàn)在近三年，2007年初起先，本鋼組織廣袤技術(shù)人員對(duì)BSP生產(chǎn)超低碳鋼汽車板用鋼進(jìn)行探討與開發(fā)，經(jīng)半年多的生產(chǎn)實(shí)踐，已開發(fā)出超低碳鈮鈦系汽車板用鋼，其成分完全滿足鋼種要求，產(chǎn)品表面質(zhì)量與內(nèi)部質(zhì)量有很大提高，且可以實(shí)現(xiàn)多爐連澆。接受薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)超低碳鋼，在國內(nèi)外可能會(huì)出現(xiàn)相像的幾個(gè)問題：1、鋼水的可澆性，是否可進(jìn)行連連澆；2、鋼中的成分尤其是[C]、[N]、[Si]的限制；3、鋼坯表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量。本鋼為了解決用BSP生產(chǎn)超低碳高級(jí)別汽車用鋼的技術(shù)難題，進(jìn)行了三個(gè)階段技術(shù)探討和生產(chǎn)實(shí)踐，首先以可澆性和連連澆為主；其次以成分限制為主；第三以把前兩者結(jié)合起來綜合考慮，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)鋼水的純凈度的限制。經(jīng)以上的三個(gè)階段，達(dá)到了預(yù)期的目的，取得了良好的效果。1、本鋼BSP薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)超低碳汽車板用鋼工藝流程高爐鐵水---150復(fù)吹轉(zhuǎn)爐---RH/TB+LF精煉---BSP薄板坯連鑄機(jī)---輥道式加熱爐---六機(jī)架軋機(jī)---板卷。其中，供BSP薄板生產(chǎn)線配備，2座150噸轉(zhuǎn)爐，2臺(tái)LF鋼包爐，1臺(tái)雙工位RH，2臺(tái)BSP薄板坯連鑄機(jī)，2條輥道式保溫加熱爐，1臺(tái)7架軋機(jī)。2、超低碳鋼化學(xué)成分要求表1成分要求%/CSiMnPSAlsTiNbN標(biāo)準(zhǔn)≤0.003≤0.030.10～0.18≤0.017≤0.0100.02～0.050.03～0.0450.003～0.007≤0.0035內(nèi)控≤0.003≤0.030.10～0.18≤0.017≤0.0100.02～0.050.03～0.0450.003～0.007≤0.0035目標(biāo)0.00250.020.130.010≤0.0070.030.0370.005≤0.00303、BSP薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)超低碳汽車板用鋼存在問題生產(chǎn)過程中如只保證鋼水的成分，則接受RH真空處理即可，且煉成率可達(dá)100%，但出現(xiàn)的問題是鋼水的可澆性極差，每個(gè)澆次很難澆完一爐鋼，無法形成規(guī)模生產(chǎn)，鋼水的純凈度不高，鋼水的收得率低，耐材消耗大成本增加。為保證鋼水的可澆性，必需接受LF爐造還原渣和鋼水鈣處理，這樣可以保證鋼水的可澆性，而且也可以實(shí)現(xiàn)多爐連澆，但鋼中的成分如[C]、[Si]、[N]難以限制到高級(jí)別鋼種要求的成分范圍內(nèi)。4、工藝優(yōu)化及主要措施

4.1轉(zhuǎn)爐冶煉4.1.1降低原材料對(duì)鋼中碳、硅、硫、氮的影響入爐鐵水需經(jīng)嚴(yán)格的選擇，接受不折罐鐵水，對(duì)進(jìn)廠鐵水成分和溫度的要求是：溫度≥1280℃；P＜0.040%；S＜0.020%；Si要求0.2～0.5%，鐵水預(yù)處理后鐵水溫度≥1250℃；S≤0.0020%。入爐金屬料裝入量接受精確進(jìn)行限制，即精料重廢鋼10噸+鐵水155±1噸（按扒渣前量計(jì)）。轉(zhuǎn)爐冶煉接受精料重廢鋼（全部接受中包塊或鑄坯切頭、切尾，且塊度符合技術(shù)要求）和低硫（S≤0.020%）活性石灰。4.1.2優(yōu)化轉(zhuǎn)爐冶煉工藝對(duì)于轉(zhuǎn)爐冶煉該鋼種時(shí)，最好選擇復(fù)吹轉(zhuǎn)爐，其主要任務(wù)脫磷、降碳、升溫，尤其是脫磷必需在出鋼前將鋼中的磷脫至鋼種要求的范圍內(nèi)。至于出鋼前鋼水的氧含量凹凸均可，如氧含量高，在精煉進(jìn)行脫氧時(shí)可生成更多的三氧化二鋁，是很好的造渣材料，更有利于造渣。出鋼必需接受擋渣出鋼，嚴(yán)格限制鋼水頂渣量，出鋼過程中鋼包全程底吹氬，出鋼過程中不加脫氧劑脫氧，只加入確定量的石灰石(每爐加入約200～300kg)對(duì)出鋼后的鋼水進(jìn)行渣洗和頂渣的改質(zhì)。4.2優(yōu)化鋼水精煉BSP能生產(chǎn)出高級(jí)別的超低碳汽車板用鋼，鋼水的精煉是關(guān)鍵，選擇出切實(shí)可行的工藝路途，才能限制住鋼中的[C]、[N]、[Si]等元素，生產(chǎn)出符合鋼種要求的超低碳鋼。在開發(fā)研制該鋼時(shí)，先后確立了三條工藝路途，從這三條工藝路途中優(yōu)化出最佳的工藝路途。首先，接受工藝路途：鐵水預(yù)處理---轉(zhuǎn)爐冶煉---RH真空處理---BSP連鑄連軋。雖然鋼中的成分限制在限內(nèi)，但鋼水的可澆性極差，每個(gè)澆次只能澆1爐鋼且不能澆完，澆多半爐鋼時(shí)中間包的開口度就漲死，只好終澆，產(chǎn)能極低成本消耗大，該工藝路途不行行。其次，接受鐵水預(yù)處理---轉(zhuǎn)爐冶煉---RH真空處理---LF精煉(精煉后鈣處理)---BSP連鑄連軋。該工藝路途鋼水的可澆性好可實(shí)現(xiàn)多爐連澆，但鋼中的成分如[C]、[N]、[Si]限制到鋼種規(guī)定的范圍內(nèi)有確定的難度。但對(duì)于級(jí)別不高的超低碳鋼，如其成分要求為C≤0.005%、Si≤0.05%、N≤0.006%的鋼種，該工藝路途很好，即可將鋼中的成分限制到鋼種要求的范圍內(nèi)，又可保證鋼水的可澆性實(shí)現(xiàn)多爐連澆，該工藝是生產(chǎn)低級(jí)別超低碳鋼的最優(yōu)選擇。第三，接受鐵水預(yù)處理---轉(zhuǎn)爐冶煉---LF精煉---RH真空強(qiáng)制脫碳(精煉后鈣處理)---BSP連鑄連軋。該工藝路途鋼水的可澆性好可實(shí)現(xiàn)多爐連澆，但鋼中的成分如[C]、[N]、[Si]的限制也是有確定的難度，可是對(duì)于生產(chǎn)低級(jí)別的超低碳鋼(成分要求：C≤0.005%、Si≤0.05%、N≤0.006%的鋼種)也是一種很好的工藝路途，該工藝對(duì)鋼中成分如[C]、[N]、[Si]的限制優(yōu)于其次種工藝路途。第四，生產(chǎn)高級(jí)別超低碳鋼的最佳工藝路途是：鐵水預(yù)處理---轉(zhuǎn)爐冶煉---LF精煉(造還原渣深脫硫)---RH真空強(qiáng)制脫碳(真空精煉后不進(jìn)行鈣處理)---BSP連鑄連軋。該工藝可以把鋼中的成分很簡潔地限制在鋼種要求的范圍內(nèi)，且鋼水具有良好的可澆性。為了保證鋼水的純凈，限制住鋼中的[N]、[Si]等元素，在進(jìn)行精煉鋼水時(shí)，對(duì)其進(jìn)行脫氧、造渣等用的脫氧劑和造渣材料，只限接受鋁制品(如98%的鋁線或鋁粒)和活性石灰，不加入螢石及其它精煉渣。5、試驗(yàn)結(jié)果與分析

5.1化學(xué)成分限制實(shí)際冶煉的超低碳汽車板用鋼成分見表3。表3超低碳汽車板用鋼生產(chǎn)實(shí)際成分%/爐號(hào)CSiMnPSAlsTiNbN444660.00250.0150.160.0050.0070.0480.0450.0050.0035444670.00270.0100.170.0090.0070.0500.0410.0030.0033608160.00300.0100.180.0070.0050.0450.0400.0040.00285.2LF爐精煉鋼水的作用接受LF爐對(duì)鋼水進(jìn)行精煉是成功生產(chǎn)該鋼的關(guān)鍵，是鋼水具有良好可澆性的必備工序。在生產(chǎn)實(shí)踐中，如鋼包頂渣沒有改質(zhì)，澆鋼過程中鋼包頂渣會(huì)對(duì)鋼水進(jìn)行二次氧化，其氧化物極易堵塞中包水口和塞棒，且污染鋼水，使其可澆性變差，也不利于鋼水的純凈。鋼水真空脫碳前，對(duì)其頂渣進(jìn)行改質(zhì)，造成預(yù)熔性還原渣有多種好處：可對(duì)鋼水進(jìn)行深脫硫，可吸附除去真空脫碳合金化后鋼中夾雜物凈化鋼液，可防止鋼水在澆鋼過程中的二次氧化，使其具有良好的可澆性。5.3RH真空精煉的作用接受RH真空處理該鋼水時(shí)，選擇的真空處理方式是強(qiáng)制脫碳，該真空精煉方式是將鋼中[C]、[N]、[Si]限制在鋼種要求的范圍內(nèi)的必要工序，在對(duì)鋼水進(jìn)行脫碳的同時(shí)，可將鋼中的硅氧化掉，也是對(duì)鋼水進(jìn)行脫氮的過程。在吹氧強(qiáng)制脫碳過程中，對(duì)已造好的預(yù)熔性還原渣有一點(diǎn)變更，即頂渣中的氧化鐵略有增加，但仍起到了預(yù)熔性還原渣良好特性，對(duì)其冶金效果影響不大。5.4鋼中[C]、[N]、[Si]元素的限制接受真空處理可以將鋼中的[C]、[N]、[Si]限制在要求的范圍內(nèi)，但如精煉后接受鈣處理，則鋼中的碳、氮、硅均會(huì)發(fā)生變更，其增加幅度會(huì)很大，一般狀況下其增加量分別為：碳為10～25ppm，氮為5～10ppm，硅為150～300ppm。接受優(yōu)化的工藝路途，不進(jìn)行鈣處理仍可保證鋼水具有良好的可澆性，是限制鋼中[C]、[N]、[Si]在要求的范圍內(nèi)的重要保證。當(dāng)然，鋼中氮的限制還應(yīng)做些工作，如LF爐精煉鋼水時(shí)接受微正壓操作，鈮、鈦合金化必需在真空處理時(shí)進(jìn)行，接受良好長水口形態(tài)和中間包密封，使其中間包增氮限制在不大于5ppm。經(jīng)以上降氮措施，可有效地限制鋼中的氮含量，LF精煉前后鋼水增氮一般為3～5ppm，RH真空處理對(duì)鋼中的氮略有降低，一般降值為0～5ppm，鋼水在中間包增氮可限制在2～6ppm。5.5鋼水純凈度從表4中各工序頂渣成分變更可以看出，經(jīng)LF爐造的預(yù)熔性高堿度還原渣具有較強(qiáng)的吸附鋼中夾雜的實(shí)力，尤其對(duì)鋼中的Al2O3和MnO夾雜物的吸附去除分別達(dá)到了5.85%和0.24%。在澆鋼過程中具有很好的防止鋼水二次氧化作用，大大削減了二次氧化物的生成量，消退了澆鋼時(shí)中間包塞棒堵塞現(xiàn)象的發(fā)生，使鋼水具有良好的可澆性。5.5.1對(duì)鋼水頂渣改質(zhì)5.5.2鋼水的純凈度5.5.2.1鋼中酸溶鋁的變更狀況對(duì)鋼水純凈度的影響鋼水從起先澆鋼到完對(duì)其進(jìn)行取樣分析，其結(jié)果如表5。表5鋼中酸溶鋁從表5和圖1可以看出，LF+RH的精煉工藝與只接受RH精煉工藝相比，鋼中的酸溶鋁變更小，在澆鋼的過程中，鋼水的二次氧化小，鋼水更純凈，有利于鋼的質(zhì)量的提高。5.5.2.2平均夾雜物含量對(duì)RH真空處理和LF+RH精煉兩種工藝路途生產(chǎn)的超低碳鋼連鑄坯的上下表層及內(nèi)弧1/4厚度處進(jìn)行小樣電解分析，數(shù)據(jù)如表6、表7。從以上表6、表7和圖2可以看出，對(duì)鑄坯小樣電解分析，接受LF+RH工藝精煉的鋼水，其鑄坯夾雜物平均含量遠(yuǎn)低于只接受RH真空精煉工藝。說明對(duì)鋼水頂渣改質(zhì)后再進(jìn)行吹氧強(qiáng)制脫碳，不會(huì)造成對(duì)鋼水的污染，反而能大量地吸附鋼中的夾雜物，防止在澆鋼過程中鋼水二次氧化，對(duì)提高鋼水的純凈度是有益的。6結(jié)論

6.1鋼水精煉接受LF+RH工藝路途生產(chǎn)BS