1 前言CPS短流程薄板坯连铸连轧技术能够得到迅速发展在某种程度上说是归功于洁净钢生产。 珠钢近年来在生产洁净钢和提高其质量过程中,炼钢全工序通过采取系统控制等有效措施以及全过 程保护浇注,为高质量洁净钢薄板坯连铸连轧生产发挥了重要作用。2 炼钢全工序的系统控制与 有效措施薄板坯连铸机对钢水质量(成分及温度)有更严格的要求,即低硫、低氮、低氧、低残余 元素,以及窄成分和温度控制等,可以说,没有洁净钢的生产就不会有薄板坯连铸连轧的顺利发展 ,珠钢几年来的生产也证实了这些。为了保证生产出洁净钢水,珠钢炼钢全工序采取如下一系列控制与有效措施。2.1 优化配料技术,提高原料“洁净度”大多数的板材研究者都知道,钢中残余元素对于板材质量 来说非常有害。钢中残余元素主要指Cu、Cr、As、Sn、Ni等,它的存在增加了钢板的强 度但降低了塑韧性,而且直接导致板材边裂等等缺陷。由于在炼钢过程中无法去除这些残余元素, 因此对于许多钢种来说必须配入适量的废钢代用品(主要是生铁和HBI)以有效稀释钢中残余元 素,提高钢的质量和洁净度。珠钢采取优化配料技术,合理配入适量的含残余元素低的HBI、生 铁及优质废钢等,成功地将钢水中残余元素含量降低到合理水平,上台钢水质量合格率(指按珠钢内控标准计算)一直保持较高水平(见图1) ,基本上满足了薄板坯连铸机对钢水质量的要求。图1 2 0 0 3年各月上台钢水质量合格率2 .2 全程泡沫渣操作与终点控制(TPC)技术炼钢条件下碳氧反应使渣中生成大量的CO小气泡是泡沫渣产生的关键因素。理论与实践都表明,泡沫渣生成需要以下条件:碱度2～2 .5 ;FeO2 0 %～30 % ;MgO7%～1 2 % ;温度1 5 2 0～1 6 5 0℃;足够的碳、氧来源。因此获得良好的泡沫渣取决于:留钢操作;钢铁料配碳量;石灰、白云石 加入量与加入时机;碳枪与氧枪的合理正确使用。泡沫渣操作除了有利于降低电耗和电极消耗、提 高热效率与电弧稳定性、降低电弧噪音之外,还有利于提高钢水质量。通过熔氧结合良好泡沫渣使P迅速脱到<0.0 1 5 % ,满足CSP所要求的钢水P <0 .0 2 0 %。泡沫渣操作时要求更高的脱碳量和脱碳速度,因而有较高的去气效果。泡沫渣埋弧后,电弧区氮 气分压显著降低,钢水吸氮量大大降低,提高了钢水洁净度。TPC(TerminalProc esscontrol)技术是指钢水的
、以及温度在同一时间内命中控制目标。命 中率越高,意味着冶炼成本越低和冶炼周期越短,同时意味着因高或高需分水或因出钢温度低吹氩异常等情况而影响生产线停产的时间越少。珠钢电炉终点命中率均已稳定在96%以上,电炉终点控制:0 .0 4 %～0 .0 5 % ,a0 :0 .0 7%～0 .0 9% ,出钢温度:1 6 30℃,起到了减少脱氧剂消耗,提高金属收得率和钢液洁净度的效果。2 .3 合适的脱氧制度和精炼碱性白渣操作技术控制和去除从电炉出钢带入的氧化性渣是生产高洁净钢的一个重要前提。珠钢1 #电炉采用RBT出钢技术,2 #电炉采用EBT出钢技术,基本上都做到无渣出钢,为高洁净钢生产创造了重要的前提条件。由于 珠钢CSP生产线主要生产低碳铝镇静钢系列,通过不断试验与摸索,电炉出钢过程采用铝块+合成渣+石灰脱氧,精炼炉采用铝粒、铝丝以及CaC2的复合脱硫剂的脱氧工艺制度,其脱氧效果最好,能够满足CSP洁净钢的要求。珠钢CSP不仅生产节奏快(一炉钢水连铸时间:ZJ330B、ZJ4 0 0B等钢种5 5～6 0min ,集装箱板75min) ,而且要求低(≤0 .0 0 9% ) ,因此要求脱硫速度更快,一般情况下必须在30min之内完成。为此精炼必须快速升温、快速造碱性白渣,控制炉渣碱度(1 6 0 0℃下) :CaO/ (SiO2 +Al2 O3)≥3.5 ,(FeO +MnO) <1 %。另外碱性白渣操作还有利于提高合金收得率。珠钢精炼渣典型成分见表1。表1 珠钢精炼渣成分成分CaO SiO2 MnOMgOFeOS P2 O5Al2 O3占比例/ %45～4 83～6 0 .1～0 .35～7～0 .5～0 .4～0 .0 130～50 通过掌握了合适脱氧制度、精炼碱性白渣操作技术和控制好底吹氩后,在精炼时间内可以把脱至0 .0 0 9%以下,表2为珠钢2 0 0 3年所有钢种钢水上连铸平台的部分元素平均含量。从表2中看出:全年平均含量为0 .0 0 4 7% (电炉出钢一般为0 .0 30 %～0 .0 6 5 % ) ,全年平均Al(oxy) 含量为0 .0 0 0 9% (Al(oxy) 为夹杂铝) ,保证了洁净钢生产。表2 2 0 0 3年各月所有钢种上台钢水部分元素平均含量情况单位:%月份 Al(oxy)1月0 .0 0 5 0 .0 0 2 5 0 .0 2 80 .0 0 122月0 .0 0 5 0 .0 0 2 10 .0 2 80 .0 0 0 73月0 .0 0 5 0 .0 0 2 10 .0 2 80 .0 0 124月0 .0 0 3 0 .0 0 2 10 .0 2 90 .0 0 105月0 .0 0 60 .0 0 2 7 0 .0 2 90 .0 0 106月0 .0 0 40 .0 0 2 60 .0 3 5 0 .0 0 0 57月0 .0 0 40 .0 0 2 60 .0 2 80 .0 0 0 48月0 .0 0 40 .0 0 2 5 0 .0 2 90 .0 0 0 89月0 .0 0 5 0 .0 0 2 5 0 .0 2 90 .0 0 1110月0 .0 0 5 0 .0 0 2 80 .0 2 90 .0 0 0 911月0 .0 0 5 0 .0 0 2 80 .0 2 90 .0 0 1012月0 .0 0 5 0 .0 0 2 90 .0 2 90 .0 0 10全年平均0 .0 0 470 .0 0 2 5 0 .0 2 92 0 .0 0 0 92 .4 合理的底吹氩搅拌制度钢包底吹氩气搅拌对洁净钢生产起到关键作用,其不仅有利于钢水成分 与温度的均匀、加剧渣、钢界面反应、保证钢和渣足够的接触,使得能快速传输到界面,精炼过程Ls高达50 0 ,脱硫率高达70 %以上,而且有利于夹杂物快速上浮等。同时,通过控制吹氩流量,避免钢液面裸露和保证精炼炉渣 面上惰性气氛,从而减少钢水吸氮量。一般来说,影响夹杂物上浮效果的决定因素是每吨钢的搅拌 功率和搅拌时间。珠钢通过不断摸索,总结出不同精炼目的吹氩搅拌功率的搅拌制度,见表3。表3 不同精炼目的吹氩功率的控制工艺过程目的搅拌功率选择(L/min)加热升温20 0～3 0 0加合金之后,测温取样前的混匀10 0～15 0脱硫及钢渣反应10 0～15 0脱氧及去夹杂物,弱搅拌3 0～5 0 可以看出,精炼结束前弱搅拌和镇静非常重要,它有利于夹杂颗粒和气体的排出,对提高钢水质量起到关键作用。珠钢弱搅拌功率为30～35L/min ,弱搅拌时间为3～5min ,钢中夹杂铝含量降低至0 .0 0 2 %以下(见表2 ) ,气体含量(主要指氮)保持在0 .0 0 6 %以下(见图2 ) ,满足了洁净钢的要求。图2 2 0 0 3年各月上台钢水气体含量(主要指氮含量)2 .5 钙处理对于珠钢EAF -LF -CSP生产铝镇静钢来说,钙处理是对钢水中夹杂物进行变性处理的薄板坯连铸非常重要、不可缺少的环节,其目的是起到夹杂变性作用,使钢水中的Al2 O3变性成低熔点的铝酸钙(1 2CaO·7Al2 O3)。钙处理的好坏直接影响到CSP工艺顺行及钢卷质量。另外,钙处理后必须保证至少5min的弱搅拌时间,以保证夹杂物及变性后的钙铝酸盐上浮。珠钢钙处理后钢中酸溶铝为0 .0 2 0 %～0 .0 30 % ,Al2 O3夹杂为0 .0 0 2 %以下,从而避免了连铸堵塞塞棒和浸入式水口。2 .6 钢包管理钢包作为炉外精炼的主要场所,同时又是保证连铸连浇的“缓冲容器”。钢包的烘烤 质量、透气塞吹气效果好坏、钢包是否正常周转、钢包自动开浇率等直接影响到整条生产线的组织 与全线生产率,是保证钢水顺利出炉和连铸顺利浇注的重要纽带。另外,由于薄板坯连铸对钢水温 度非常敏感,因此,掌握好每个钢包的包况(如钢包烘烤情况、周转情况、钢水在钢包中的停留时 间、上台等待开浇时间、以及是否热周转包、新包、新渣线包等)非常重要,并根据钢水温降情况 精确控制好上台钢水温度。透气塞吹气效果直接影响精炼冶金效果,如果透气塞吹气效果不良,会 导致钢水成分、温度不均匀,脱硫困难,钢水中夹杂物难以上浮。钢包水口不能自动开浇不仅会直 接影响生产,而且由于引流开浇会造成钢水二次氧化生成有害夹杂,影响连铸工艺顺行,影响连铸 连浇炉数和钢水成材率。珠钢加强钢包科学管理后,钢包工烘烤质量、吹氩吹通率、钢包周转均取 得良好效果,钢包自开率也从此一直保持在98%以上,为洁净钢生产提供了坚强的后盾。3 全 过程保护浇注3.1 钢包、中间包采用加覆盖剂 钢包、中间包采用加覆盖剂不仅有良好的保温效果,而且还具有吸附夹杂、净化钢水等功用。3.2 钢包、中间包加盖保温浇注1#连铸上台前加盖钢包盖;2 #连铸钢包包盖安装在回转台上,可以旋转与上下升降。包盖用铸钢及轻质耐材组成,中间包包盖由 钢板和浇注料组成。钢包、中间包加盖可以减少过程温降,起保温作用。3.3 钢包到中间包采 用长水口保护浇注采用人工方法将石英质保护管套在滑动水口的下水口上,以减少钢流的二次氧化,同时减少热损失。在浇注过程中,中间包
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