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高品质钢洁净度控制

首秦炼钢厂设计产能为年产260万t,产品为厚板坯,炼钢厂主要装备有:三套颗粒镁脱硫设备,三座100吨顶底复吹转炉,三座LF钢包精炼炉,一座双工位RH真空精炼炉,三台单流板坯连铸机,1#机厚×宽:150mm-250mm×1200mm-1800mm;2#机厚×宽:200mm-320mm×1500mm-2400mm;3#机厚×宽:250mm-400mm×1400mm-2400mm;

2产品要求

该厂生产钢种主要有普碳钢、造船用钢、管线钢、容器钢、建筑结构钢、桥梁钢、高强工程机械用钢等。随着竞争加剧和市场需要,高级别钢种所占比例越来越大,由于中厚板不仅仅对各项常规力学性能有要求,还对落锤、探伤、金相和焊接等的性能提出了严格的条件,因此主要采用低碳、低磷、低硫和低气体含量的成分设计,还对夹杂物有严格要求[1]。其中管线钢、高强船板、高强工程机械用钢、容器用钢等代表钢种要求如表1所示。

 

表 1各钢种主要成分要求

钢种
 C
 P≤
 S≤
 H≤/ppm
 N≤/ppm
 夹杂物
 
X80
 0.030-0.060
 0.008
 0.002
 2
 50
 均不大于2.0级
 
F40
 0.040-0.060
 0.008
 0.002
 2
 40
 -
 
Q690CFD
 0.050-0.070
 0.010
 0.004
 -
 50
 -
 
07MnCrMoVR
 0.060-0.080
 0.010
 0.003
 2
 45
 均不大于2.0级
 

3工艺路线选择

一般生产中厚板坯有两条不同的工艺路线:“铁水脱硫预处理-转炉冶炼-RH炉精炼-LF炉精炼-板坯连铸”(路线1)和“铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF炉精炼-RH炉精炼-板坯连铸”(路线2)。由于该厂出钢过程温降大,所以在温度控制上很难采用RH-LF工艺,又由于该厂地处沿海,空气湿度大,且没有合金烘烤等装备,所以只有采用路线2才能保障精炼末期钢中的氮氢含量符合要求。

4过程控制

4.1碳含量控制

该厂炉容小造成了精炼过程钢水温降速率较大,因此需要在LF炉大幅加热补偿热量,这又给防止增碳带来了巨大压力。品种钢开发初期,碳含量的控制难点主要为:(1)转炉出钢到LF到站增碳不稳定,平均增0.015%(最大可达0.025%),占总增碳量32%;(2)LF炉精炼过程中的增碳严重,增量可达0.027%,占总增碳量的57%;(3)连铸前三炉增碳平均为0.0047%,虽然增碳不严重,但其波动较大,最大可达0.012%,成为不可控环节。因此在开发初期,时常导致成品的碳含量超标。

随着对各关键工艺技术的研究和改进,采用全流程控制增碳技术,各品种钢成品碳含量已经可以稳定的控制在内控范围内,满足了高级别钢种冶炼的要求,其中主要有:(1)加强了转炉终点钢水成分均匀性控制,使检验结果具有代表性;(2)对底吹制度、造渣制度和加热制度进行了匹配优化,使LF增碳量降低为0.015%;(3)减少出钢温降,保障LF到站温度,减小LF升温压力;(4)降低了合成渣、保温剂、中间包覆盖剂等辅料碳含量,稳定了连铸工序增碳,最大增碳量不大于0.003%;通过采用以上措施使增碳量稳定降低,工艺优化前后碳含量变化