采用BSP生產(chǎn)超低碳鋼的實(shí)踐與研究

1、采用采用BSP生產(chǎn)超低碳鋼的實(shí)踐與研究生產(chǎn)超低碳鋼的實(shí)踐與研究于華財(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年初開始，本鋼組織廣大技術(shù)人員對BSP生產(chǎn)超低碳鋼汽車板用鋼進(jìn)行研究與開發(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。采用薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)超低碳鋼，在國內(nèi)外可能會出現(xiàn)相似的幾個(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的控制；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)超低碳高級別汽車用鋼的技術(shù)難題，進(jìn)行了三個(gè)

2、階段技術(shù)研究和生產(chǎn)實(shí)踐，首先以可澆性和連連澆為主；其次以成分控制為主；第三以把前兩者結(jié)合起來綜合考慮，同時(shí)加強(qiáng)對鋼水的純凈度的控制。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LF鋼包爐，1臺雙工位RH，2臺BSP薄板坯連鑄機(jī)，2條輥道式保溫加熱爐，1臺7架軋機(jī)。2、超低碳鋼化學(xué)成分要求 表1 成分要求 %/CSiMnPSAls TiNbN標(biāo)準(zhǔn)0.0030.030.100.18

3、0.0170.0100.020.050.030.0450.0030.0070.0035內(nèi)控0.0030.030.100.180.0170.0100.020.050.030.0450.0030.0070.0035目標(biāo)0.00250.020.130.0100.007 0.030.0370.0050.00303、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，則采用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，必須采用LF爐造

4、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難以控制到高級別鋼種要求的成分范圍內(nèi)。4 、工藝優(yōu)化及主要措施、工藝優(yōu)化及主要措施4.1 轉(zhuǎn)爐冶煉4.1.1 降低原材料對鋼中碳、硅、硫、氮的影響入爐鐵水需經(jīng)嚴(yán)格的挑選，采用不折罐鐵水，對進(jìn)廠鐵水成分和溫度的要求是：溫度1280；P0.040%；S0.020%；Si要求0.20.5%，鐵水預(yù)處理后鐵水溫度1250；S0.0020%。入爐金屬料裝入量采用精確進(jìn)行控制，即精料重廢鋼10噸 + 鐵水1551噸（按扒渣前量計(jì)）。轉(zhuǎn)爐冶煉采用精料重廢鋼（全部采用中包塊或鑄坯切頭、切尾，且塊度符合技術(shù)要求）和

5、低硫（S0.020%）活性石灰。 4.1.2 優(yōu)化轉(zhuǎn)爐冶煉工藝對于轉(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，尤其是脫磷必須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高低均可，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。出鋼必須采用擋渣出鋼，嚴(yán)格控制鋼水頂渣量，出鋼過程中鋼包全程底吹氬，出鋼過程中不加脫氧劑脫氧，只加入一定量的石灰石(每爐加入約200300kg)對出鋼后的鋼水進(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)可行的工藝路線，才能控制住鋼中的

6、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線，從這三條工藝路線中優(yōu)化出最佳的工藝路線。首先，采用工藝路線：鐵水預(yù)處理-轉(zhuǎn)爐冶煉-RH真空處理-BSP連鑄連軋。雖然鋼中的成分控制在限內(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，該工藝路線不可行。其次，采用鐵水預(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。該工藝路線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控制到鋼種規(guī)定的范圍內(nèi)有一定的難度。但對于級別不高的超低碳鋼，如其成分要求為C0.

7、005%、Si0.05%、N0.006%的鋼種，該工藝路線很好，即可將鋼中的成分控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)低級別超低碳鋼的最優(yōu)選擇。第三，采用鐵水預(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。該工藝路線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的控制也是有一定的難度，可是對于生產(chǎn)低級別的超低碳鋼(成分要求：C0.005%、Si0.05%、N0.006%的鋼種)也是一種很好的工藝路線，該工藝對鋼中成分如C、N、Si的控制優(yōu)于第二種工藝路線。第四，生產(chǎn)高級別超低碳鋼的最佳工藝路線是：鐵水預(yù)處理-轉(zhuǎn)爐冶煉-

8、 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容易地控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，控制住鋼中的N、Si等元素，在進(jìn)行精煉鋼水時(shí)，對其進(jìn)行脫氧、造渣等用的脫氧劑和造渣材料，只限采用鋁制品(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)果與分析試驗(yàn)結(jié)果與分析 5.1 化學(xué)成分控制 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CSiMnPSAls TiNbN444660.00250.0150.160.0050.0070.0480.0

9、450.0050.0035444670.00270.0100.170.0090.0070.0500.0410.0030.0033608160.00300.0100.180.0070.0050.0450.0400.0040.00285.2 LF爐精煉鋼水的作用采用LF爐對鋼水進(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對鋼水進(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：可對鋼水進(jìn)行深脫硫，可吸附除去真空脫碳合金化后鋼

10、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。5.3 RH真空精煉的作用采用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控制在鋼種要求的范圍內(nèi)的必要工序，在對鋼水進(jìn)行脫碳的同時(shí)，可將鋼中的硅氧化掉，也是對鋼水進(jìn)行脫氮的過程。在吹氧強(qiáng)制脫碳過程中，對已造好的預(yù)熔性還原渣有一點(diǎn)變化，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，對其冶金效果影響不大。5.4 鋼中C、N、Si元素的控制采用真空處理可以將鋼中的C、N、Si控制在要求的范圍內(nèi)，但如精煉后采用鈣處理，則鋼中的碳、氮、硅均會發(fā)生變化，其增加幅度會很大，一般情

11、況下其增加量分別為：碳為1025ppm，氮為510ppm，硅為150300ppm。采用優(yōu)化的工藝路線，不進(jìn)行鈣處理仍可保證鋼水具有良好的可澆性，是控制鋼中C、N、Si 在要求的范圍內(nèi)的重要保證。當(dāng)然，鋼中氮的控制還應(yīng)做些工作，如LF爐精煉鋼水時(shí)采用微正壓操作，鈮、鈦合金化必須在真空處理時(shí)進(jìn)行，采用良好長水口形狀和中間包密封，使其中間包增氮控制在不大于5ppm。經(jīng)以上降氮措施，可有效地控制鋼中的氮含量，LF精煉前后鋼水增氮一般為35ppm，RH真空處理對鋼中的氮略有降低，一般降值為05ppm，鋼水在中間包增氮可控制在26ppm。5.5 鋼水純凈度從表4中各工序頂渣成分變化可以看出，經(jīng)LF爐造的預(yù)

12、熔性高堿度還原渣具有較強(qiáng)的吸附鋼中夾雜的能力，尤其對鋼中的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，大大減少了二次氧化物的生成量，消除了澆鋼時(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 鋼中酸溶鋁的變化情況對鋼水純凈度的影響鋼水從開始澆鋼到完對其進(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的精煉工藝與只采用RH精煉工藝相比，鋼中的酸溶鋁變化小，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RH真空處理和LF+RH精煉兩種工藝路線生產(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，對鑄坯小樣電解分析，采用LF+RH工藝精煉的鋼水，其鑄坯夾雜物平均含量遠(yuǎn)低于只采用RH真空精煉工藝。說明對鋼水頂渣改質(zhì)后再進(jìn)行吹氧強(qiáng)制脫碳，不會造成對鋼水的污染，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，對提高鋼水的純凈度是有益的。6 結(jié)論結(jié)論 6.1 鋼水精煉采用LF+RH工藝路線生產(chǎn)