维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年３月 第２６卷第１期 内蒙古科技大学学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｍａｒｃｈ，２０Ｏ７ Ｖｌ０ｌ２６．Ｎｏ．１ 文章编号：１００４—９７６２（２００７）００１—００１０—０４ 包钢低碳铝镇静钢的冶炼与浇铸 张怀军 ，李炯伟 ，赵永旺 （１．包头钢铁（集团）公司炼钢厂，内蒙古包头０１４０１０；２．内蒙古科技大学材料与冶金学院，内蒙古包头０１０１４０） 关键词：低碳铝镇静钢；脱氧合金化；工艺 中图分类号：ＴＦ７６１． ２：Ⅱ７７５． １ 文献标识码：Ａ 摘 要：介绍了包钢炼钢厂小方坯连铸机开发生产新钢种以及转炉采用新型复合脱氧剂生产低碳铝镇静钢的工艺 路线，采用新型工艺路线及脱氧剂脱氧合金化后，＾Ｊ收得率平均提高１倍以上，钢中氧的质量分数控制在１０Ｘ １０ 一５０Ｘ １０－６ 铸坯质量合格． ｗ低碳铝镇静钢的炼成率达９９％以上，Ｓｔｅｅｌ—ｍａｋｉｎｇ ａｎｄ ｃａｓｔｉｎｇ ｏｆ ｌｏｗ—ｃａｒｂｏｎ ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｋｉｌｌｅｄ ｓｔｅｅｌ ＺＨＡＮＧ Ｈｕａｉ－ｊｕｎ ，ＬＩ Ｊｉｏｎｇ．ｗｅｉ ，ＺＨＡＯ Ｙｏｎｇ．咖 （１．Ｓｔｅｅ］ｍａｋｉｇ ｎＰｌｎｔ，Ｂａａｏｔｏｕ Ｉｒｏｎ ｎｄａ Ｓｔｅｅｌ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏ．，Ｂａｏｔｏｕ ０１０１４０，Ｃｈｉｎａ；２．Ｍａｔｅｒｉａｌ ｎｄ ａＭｅｔａｌｌｕｒｇｙ ｃｈｏＳｏｌ，Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｉｌａ Ｕｎｉ． ｖｅｒｓｉｙｔ ｏｆＳｃｉｅｎｅ ｃｎｄａ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂａｏｔｏｕ ０１４０１０，Ｃｈｉｎａ） Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ￣ｌｏｗ－ｃａｒｂｏｎ ｕｌｕｍｉｕｌｕｍ ｋｉｌｌｅｄ ｓｔｅｅｌ；ｄｅｏｘｉｄｅｉｎｇ ａｎｄ ａｌｌｏｙｉｇ；ｐｒｏｃｅｓｓ ｎＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ ｌｏｗ・ｃａｒｂｏｎ ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｋｉｌｌｅｄ ｓｔｅｅｌ ｕｓｉｇ ｎｅｗ ｄｅｏｘｉｎｄａｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｅｅ｜ｍａｋｌｎｇ ｐｌａｎｔ ｏｆ Ｂａｏｔｏｕ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅａｌ （Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ｏｘｙｇｅｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｌａｄｌｅ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｂｅｔｗｅｅｎ １０Ｘ １０一‘ａｎｄ ５０Ｘ １０一‘ａｔｆｅｒ ａｄｏｐｔｉｇ ｎｈｔｅ ｎｅｗ ｄｃｏｘｉ． ｄａｎｔ．Ｔｈｅ ｙｉｅｌｄ ｏｆ ｓｍｅｌｌｉｎｇ ｌｏｗ－ｃａｒｂｏｎ ｕｌｕｍｉｎｉｕｍ ｗａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｏ ９９％ａｎｄ ｏｖｅｒ．Ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆｔｈｅ ｂｉｌｌｅｔｓ ｉｓ ｓａｔｉｓｆａｃｔｏｒｙ． 近年来，随着钢铁产品结构的不断调整，低碳铝 铝的利用率，低的碳含量对控制钢液增碳起到较好 镇静钢的产量和品种大幅度增加．包钢炼钢厂现有 ４台连铸机生产线，除大方坯铸机有过生产低碳铝 镇静钢的成功实例外，在小方坯铸机的生产中鲜有 成功实例．多数以水口絮死、漏钢等事故导致停浇． 包钢原有生产低碳铝镇静钢工艺：一般采用纯 的作用．另外此类合金便于储存，可直接从合金料 斗加入，既简化了钢液脱氧合金化工艺，又减轻了工 人的劳动强度． ２００４年底，在８０ ｔ复吹转炉上试生产低碳铝镇 静钢．连铸生产１５０ ｒａｉｎ ｘ １５０ ｒａｉｎ小方坯，同时测定 铝脱氧．由于炼钢终点碳含量低，氧含量高，铝加入 量过大，连铸中间包水口容易堵塞造成浇铸困难． 铝加入量过小，铸坯容易产生皮下气泡，甚至漏钢． 因此，选用脱氧能力强、效果好、收得率高能简化炼 钢脱氧合金化工艺以及减轻工人劳动强度的复合脱 氧材料生产低碳铝镇静钢就显得十分必要． 转炉终点及钢包内钢水氧含量．脱氧剂采用铝锰钛 以及精炼位喂铝线及钙铁丝的方法．试验结果表 明，脱氧效果良好，铝收得率稳定且较高．试验期间 未发生钢水絮死及漏钢事故． １试验工艺方法 试验钢种为ＭＬ０８Ａ１，ＳＷＲＣＨ８Ａ，ＳＡＥ１００８， ＭＬ１５Ａ１． 铝锰铁、铝锰钛是近两年来新出现的复合脱氧 合金化材料…，具有碳含量低、熔点低、密度大等特 点．将它们用于钢液的脱氧合金化能够有效地提高 ・收稿日期：２００６一ｌ１—１５ 试验用脱氧剂——铝锰钛成分见表１． 作者简介：张怀军（１９６９一）。男。内蒙古包头人，包头钢铁（集团）公司高级工程师． 维普资讯 http://www.cqvip.com 张怀军等：包钢低碳铝镇静钢的冶炼与浇铸 表Ｉ铝锰钛成分（质量分数，％） Ｔａｂｌｅ Ｉ Ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔ ｏｆｄｅｏｘｉｄａｎｔ 量降低．一般认为，当钢水［Ｃ］＝Ｏ．０５％时碳氧含量 乘积达到临界值，即当［Ｃ］＜Ｏ．０５％时，钢中氧含量 急剧增加，造成过氧化现象【引．本试验得出，当［Ｃ］ ≤Ｏ．０６％时，实际值比理论值低，［Ｃ］＞Ｏ．０６％时，实 际值比理论值高．这个结果说明复吹转炉的底吹搅 拌对熔池产生了非常大的作用，在较低碳含量的条 件下，钢水能够达到较低碳氧乘积的碳氧平衡，钢水 １．１试验工艺流程 原工艺流程：ＬＤ铝脱氧一ＬＦ铝脱氧一喂钙铁 线一连铸． 脱氧剂加入量：２．０—３．０ ｋｇ／ｔ．ｓｔｅｅ１． 现工艺流程：ＬＤ铝锰钛脱氧一ＬＦ部分喂铝线 一喂钙铁线一连铸． 脱氧剂加入量：４．０—６．０ ｋｇ／ｔ．ｓｔｅｅ１． １．２试验方法 出钢过程全程吹氩，出钢结束后定氧并取样， ＬＦ位根据活度氧及钢包样的［ ］。决定喂铝线量以 保证［ ］。达到钢种需求的成分精度．铝线尽可能 提前喂，从而使钢种铝夹杂物上浮到渣中保证浇铸 顺行．精炼结束后喂钙铁线调整钢种钙铝比达到浇 铸要求． ２试验结果分析与讨论 ２．１脱氧效果 ２．１．１转炉终点碳氧关系 通过对钢中活度氧测量结果的统计分析，转炉 终点炉内钢水活度氧平均５３９×１０一，范围３３１ Ｘ １Ｏ‘。’ ８９８ Ｘ １０一，试验温度范围：１ ６２０—１ ６８０℃， 对应终点碳的质量分数范围：Ｏ．０２％一Ｏ．０８％，平均 ０．０４％．将试验测得结果作图，如图１所示． １２ ｌＯ ８ ６ ４ ２ ０ ０ ２００ ４００ ６００ ８００ ｌ ０００ （［Ｏ】）．ｘｌ０ ・理论值－实际值一乘幂（理论值）一乘幂（实际值） 图１转炉终点炉内的碳氧关系 Ｆｉｇ．１ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｅｎｄ ｃａｒｂｏｎ ａｎｄ ｏｘｙｇｅｎ 从图１可以看出，在转炉终点炉内钢水温度的 条件下，随着转炉终点出钢碳含量的增加，炉内氧含 不会过氧化． ２．３．２钢包内定氧 为验证２种不同脱氧工艺的脱氧效果，采用贺 利氏定氧仪对终点碳及温度相同范围内的钢水脱氧 后进行钢包内定氧，采用纯铝脱氧工艺后的口（［０］） 约为２０ Ｘ １０一一５０ Ｘ １０ ；采用铝锰钛脱氧工艺后 的口（［０］）约为６ Ｘ １０～一１８ Ｘ １０～．脱氧效果明 显，具体数据见表２． 表２ ２种不同脱氧工艺的脱氧效果 Ｔａｂｌｅ ２ Ｅ ｏｆ ｄｅｏｘｌｄａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｗｏ ｄｉ￣ｅｌ－ｅｎｔ ｗａｙｓ 注：Ａ表示纯铝，ｋｓ／炉；Ｂ表示包内氧，ｘ １０。‘；Ｃ表示铝钛锰， ｋｇ／炉． 维普资讯 http://www.cqvip.com １２ 内蒙古科技大学学报 ２００７年３月 第２６卷第１期 ２．２金属铝收得率 ０，１级．由此可见采用现工艺生产的小方坯质量完 为得到合适的铝锰钛加人量，并且保证钢水可 浇性，试验采用加入量逐渐递减的方法．将试验测 得结果作图，如图２所示． １８０ １６Ｏ １４０ 。０ １２０ 又１００ ８Ｏ 一６０ ４０ ２０ ４ ５ ６ ７ 、ｈ Ｔｊ加入量 ｋｇ．（ｔ－ｓｔｅｅｌ－ｉ）］ 图２脱氧剂加入量与钢中铝收得率关系图 Ｆｉｇ．２ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｄｅｏｘｉｄａｎｔ ａｄｄｉｎｇ ａｍｏｕｎｔ ｏｎ ａｌｕｍｉｎｉｕｍ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｓｔｅｅｌ 采用铝锰钛脱氧，Ａｌ的平均收得率为２６％ ４３％，采用纯铝脱氧，Ａｌ的平均收得率为５％一 １８％，Ａ１收得率平均提高１倍以上．主要由于铝锰 钛比重较铝大，加入钢包中沉到钢液中，减弱了铝在 渣中的脱氧能力． ２．３ 炉渣分析 原工艺采用高拉补吹操作，点吹次数较多（一般 ２ ３次），钢水过氧化严重，渣中氧化铁含量较高， 导致脱氧工艺不易顺行，挡渣困难；现工艺采用１次 拉碳出钢，渣中氧化铁含量明显降低．表３为２种 工艺路线终点炉渣成分数据． 表３ ２种工艺路线终点炉渣成分数据（质量分数，％） Ｔａｂｌｅ ３ Ｉｎｇｒｅｄｉｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｅｎｄ ｓｌａｇ ｉｎ ｔｗｏ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｗａｙｓ ２．４硫印情况 二冷配水采用低碳强冷水表；拉速控制：２．０ ２．８ ｍ／ｒａｉｎ；过热度控制在２Ｏ ３５℃．浇铸过程平稳 顺行，没有中间包水口絮的现象发生．试验一共取 硫印样２６块，其中有２块出现二级中心裂纹，比率 ７．４％；有２块出现二级夹杂，比率７．４％；其余均为 全合格【３１．表４为硫印样数据． 表４硫印样数据 Ｔａｂｌｅ４ Ｓｕｌｐｈｕｒ ｐｒｉｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ２．５讨论 ２．５．１转炉终点控制 在试验生产过程中，仍有部分炉号由于操作不 当或其他原因造成点吹次数增加，导致钢水过氧化 严重，铝收得率不稳定，给精炼及浇铸造成困难．这 主要是由于原辅材料及装入量的波动以及操作工技 能参差不齐等多种因素所致．因此冶炼低碳铝镇静 钢要尽量稳定原辅材料条件，并采用先进的转炉冶 炼控制模型，将对稳定转炉终点控制起到积极的作 用． ２．５．２挡渣操作 冶炼低碳铝镇静钢对挡渣提出了严格的要求， 试验中曾发生挡渣失败的炉次，铝收得率不稳定，给 维普资讯 http://www.cqvip.com 张怀军等：包钢低碳铝镇静钢的冶炼与浇铸 ｌ３ 精炼炉操作造成困难．要求扒渣时，影响铸机生产 节奏，因此在冶炼此类钢种时一定要将终渣稠化，同 时提高挡渣成功率，减少下渣． ２．５．３ 中间包喂钙铁丝 平衡含量积． （２）采用１次拉碳出钢的工艺路线，可有效降低 炉内钢中氧含量及渣中氧化铁，稳定脱氧工艺． （３）采用铝锰钛脱氧合金化能够有效地提高铝 的收得率，稳定低碳铝镇静钢中［Ａｌｌ。的含量． （４）采用中问包喂钙铁线工艺可改善低碳铝镇 静钢的浇铸． 参考文献： ［１３汤天宇，栾秋生，等．低碳铝镇静钢铝锰铁脱氧合金化 试验过程中，曾有过个别炉次发生水口絮流现 象，遂在梯型口处喂钙铁线，浇铸顺利进行．由于中 问包喂丝工艺受某些条件制约，并未纳入生产工艺 流程．建议在浇注此类钢种时，将梯型口处喂钙铁 线纳入正常生产工艺流程． ３ 结论 （１）应用复吹转炉生产低碳钢时，在碳含量较低 试验［Ｊ］．钢铁钒钛，２０００。２１（４）：４４ ． ［２３关沛然．炼钢学［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，２００４． ［３３王秀，李强。等．包钢炼钢厂小方坯连铸机生产工 艺研究［刀．包钢科技。２００３，（增刊）：４２＿４４． 的条件下，利用底搅作用可使钢水达到较低的碳氧 （上接第９页） （２）在中间包空包过程中出水日速度变化不是 很大，否则会造成拉漏现象．而在充包过程中，运动 界面背向出水口，在入水口处形成回流区域，这样更 有利于非金属夹杂物的上浮； ［２３任雁秋，张捷宇，李义科，等．注入钢液温度降低时中 间包非稳态过程数值模拟［Ｊ３．包头钢铁学院学报， ２００４，２３（４）：３００．３０６． ［３３王建军，等．中间包冶金学［Ｍ］．北京：冶金工业出版 社，２００１． （３）之前在充包过程中，把自由表面当作是大平 板处理是不合理的． 参考文献： ［１３赵大勇，李维仲．ＶＯＦ方法中几种界面重构技术的比较 ［Ｊ］．热科学与技术，２００３，２（４）：３１９－３２３． ［４３蔡开科，程士富．连续铸钢原理与工艺［Ｍ］．北京：冶 金工业出版社，１９９４． ［５３ Ｃｈａｋｒａｂｏｒｖ／Ｓ，Ｓａｈｆｉ Ｙ．Ｍａｔｈｍａｔｉｃａｌ ｍｏｄｅｌｌｉｎｇ ｏｆ ｕａｎｓｐｏ￣ ｐｈｅｎｏｍｅｎａ ｉｎ ｃｏ￣ｑ＿ｔｌｎｕｏｕ８ ｃｌ哦ｉＩｌｇ ｔｕｎｄｉｓｈｅｓ Ｐａｎｌ ＴＲＡＮＳＩＥＮＴ ｅｆｅｃｔｓ ｄｕｒｉｎｇ ｆａｂｌｅ Ｕｌｘｎ￣ｅｒ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．Ｉｒｏｎｍｎｋｉｒｌｇ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌｍａｋｉｎｇ，１９９２，（１９）：６５１・６５８．
