优化精炼工艺生产SPHC钢的洁净度研究

　　目前，生产低碳铝镇静钢的工艺主要有以下几种：1)转炉→RH→连铸[1];2)转炉→CAS(ANS)→连铸;3)转炉→LF(钙处理)→中间包→连铸(CSP，FTSC)[2]。而国内某钢厂生产低碳铝镇静钢的工艺为：铁水预处理(脱硫) →120 t顶底复吹转炉→RH→LF(钙处理)→连铸，精炼过程采用RH→LF(钙处理)的目的是首先考虑到在LF精炼过程中增碳增硅，RH能够有效地脱气脱碳，去除Al203夹杂;其次为了防止Al203堵塞水口，影响钢液的可浇性，从而使工序顺行[3]。为了提高生产效率，节约成本，增强产品的市场竞争性，在保证钢的洁净度及质量的前提下，故简化生产工艺，采用铁水预处理(脱硫)→120 t顶底复吹转炉→RH(钙处理) →连铸进行生产低碳铝镇静钢SPHC洁净钢的工业试验。

　　本文对比原有工艺铁水预处理和简化后的工艺，通过现场取样及实验室分析检测，对其生产全过程钢的洁净度进行分析评价，为工厂后期进行大规模生产提供参考依据。

　　1 试验方法

　　1.1 生产工艺路线

　　某钢厂生产SPHC钢的工艺流程为：铁水预脱硫→120 t顶底复吹转炉→RH精炼→LF精炼(钙处理) →板坯连铸，其中RH平均处理时间为32 min，LF平均处理周期42 min，软吹12 min，升温速度4℃/min，板坯连铸机的浇铸断面为160 mm×1 230 mm;选取一个浇次的两炉(炉号为3-6256和3-6258)，这2炉的工艺流程为铁水预处理(脱硫) →120 t顶底复吹转炉→RH→LF(钙处理) →连铸(以下简称RH→LF→CC工艺)，另外一炉(炉号为2-6256)工艺流程为铁水预处理(脱硫) →120 t顶底复吹转炉→RH(钙处理) →连铸(以下简称RH→CC工艺)。

　　1.2 全过程系统取样和试样综合分析

　　分别在RH精炼后、LF精炼后、中间包和铸坯上进行系统取样，包括渣样、气体样和金相样。利用线切割将气体样加工成①5 mm×50 mm圆柱样，采用远红外脉冲法分析T.0和N含量;金相样加工成10 mm×10 mm×10 mm块样，粗磨、细磨和抛光后，采用光学显微镜，扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对金相样中的非金属显微夹杂物进行形貌和组成分析;金相样和渣样的化学成分采用常规的化学分析方法，对铸坯大型夹杂物采用大样电解分析;采用光学显微镜对金相样进行夹杂物的数量和尺寸分布进行统计。表1为SPHC钢化学成分要求，试验各炉次中间包钢水的主要化学成分如表2所示。

　　2 试验结果讨论

　　2.1 钢中T-O和N含量的变化

　　两种工艺各工序T.O含量和N含量的变化如图1和图2所示

　　从图1～图2可知，对于RH→LF→CC工艺，从RH精炼后到LF精炼后，钢中ω(T.0)有较大幅度的降低(22×10-6)，而ω(N)增加14×10-6，表明LF精炼的脱氧效果很明显，但增氮比较严重，根据钢水吸氮机理分析，当钢液中ω(N)较低时((30～70)×10-6)，无论大气分压多高，大气中的氮都不能穿过渣层而进入钢液[4]，据此推断LF精炼过程中大幅度增氮主要因为吹氩流量和压强过大，钢液大面积裸露造成的;从LF精炼后到中间包过程中，ω(T.O)增加较多(19×10-6)，而ω(N)几乎没有增加，原因在于在中间包浇铸过程中，由于中间包覆盖剂的碱度较低，钢液中的A1s与渣中的Si02反应，钢中的Al203含量增加，导致钢液的二次氧化，故ω(T.O)增加较多而ω(N)几乎没有增加;中间包一铸坯浇铸过程中钢水中ω(N)有小幅度的增加，为2×10-6，铸坯中ω(T.0)和ω(N)分别为20×10-6和25×10-6，达到了很高的洁净度水平，而对于RH→CC工艺，从RH精炼后到浇铸过程中，ω(T.O)有较大幅度的较少(12×10-6)，而ω(N)增加了4×10-6，有可能存在空气引起的二次氧化，由于采用RH直上，没有经过LF精炼，相比RH→LF→CC工艺，铸坯中ω(N)较低，为17×10-6，而ω(T.O)较高，为23×10-6。对比两种工艺，都能满足SPHC钢对T.0和N含量的要求。