王海江

（山西新臨鋼鋼鐵有限公司，山西臨汾041000）

含鋁鋼Q345C生產(chǎn)工藝研究

王海江

（山西新臨鋼鋼鐵有限公司，山西臨汾041000）

山西新臨鋼煉鋼廠通過采用鋁質脫氧劑和精煉喂鋁線的方式增加鋼中鋁含量，喂線控制Ca、Al含量，全程保護澆注等措施，保證了鋼中鋁含量（w(Al)≥0.020%）和鋼水澆注性，防止了鋁的流失，成功開發(fā)了Q345C含鋁鋼，噸鋼成本降低51.25元/t，取得了明顯的經(jīng)濟效益。

含鋁鋼Q345C工藝

山西新臨鋼煉鋼廠（以下簡稱臨鋼煉鋼廠）現(xiàn)有3座30 t轉爐，3座30 t LF爐，2臺板坯連鑄線。為了減弱或完全消除低碳鋼在較低溫度下發(fā)生的淬火時效和應變時效，通常要求鋼中含有一定數(shù)量的鋁（w(Als）≥0.015%）。因此，許多有特殊要求的鋼種對鋁含量都有明確要求；但鋼中鋁含量對鋼水可澆注性有顯著影響，控制不好容易出現(xiàn)澆注性差，甚至造成中間包鋼水結瘤，嚴重影響煉鋼廠的生產(chǎn)順行。

臨鋼煉鋼廠曾在2004—2005年期間試用過以鋁質脫氧劑鋼芯鋁來增加鋼中鋁含量，在鋼芯鋁加入量達到0.7～1.0 kg/t（質量分數(shù)，以下均指鋼芯鋁的質量分數(shù)）時，出現(xiàn)鋼水澆注性差、多次發(fā)生中包水口結瘤事故。隨后將爐前脫氧劑鋼芯鋁用量控制在0.6 kg/t以內（此時鋼中的全鋁的質量分數(shù)小于0.007%），鋼水澆注性略有改善，基本可保證生產(chǎn)順行，但鋼中的鋁含量很低，約0.005%（質量分數(shù)），達不到消除淬火時效和應變時效的目的。2008年，臨鋼公司新產(chǎn)品開發(fā)辦公室擬開發(fā)部分含鋁鋼（w(Alt)≥0.015%），曾采用結晶器喂鋁線方式生產(chǎn)含鋁鋼，在喂鋁線試驗過程中，由于增鋁量較大（w(ΔAlt)≥0.015%）時，大大惡化了結晶器保護渣性能，鑄坯出現(xiàn)批量縱裂，給臨鋼煉鋼廠造成一定的經(jīng)濟損失。隨后煉鋼廠不再生產(chǎn)含鋁鋼，改用Nb代替Al。

隨著精煉工藝的逐步完善和操作水平的提高，初步具備了生產(chǎn)含鋁鋼的條件。2010年，臨鋼煉鋼廠成立了含鋁鋼攻關小組，吸取以往經(jīng)驗教訓，查閱相關資料，主要利用鋁質脫氧劑和精煉喂鋁線的方式增加鋼中鋁含量，同時采用喂鈣線控制m(Ca)/m(Al)，保證鋼水澆注性，連鑄全程保護澆注，防止鋁流失等措施，大大提高了鋼中鋁含量（w(Al)≥0.020%），成功開發(fā)了Q345C含鋁鋼，噸鋼成本降低51.25元/t，取得了明顯的經(jīng)濟效益。

1 生產(chǎn)工藝

1.1 工藝流程

鐵水預處理→300 t混鐵爐→30 t復吹轉爐→LF精煉爐→連鑄→精整→軋制→檢驗入庫。

1.2 工藝要求

采用脫硫鐵水，要求w（S）≤0.030%、w（P）≤0.140%；使用優(yōu)質廢鋼（坯頭、坯尾、中板廠邊角料）；轉爐、LF精煉爐、連鑄機、鋼包等設備處于良好狀態(tài)，具備電磁攪拌條件。

1.2.1 轉爐冶煉工藝

（1）鐵水裝入量為（25.5±0.5）t，廢鋼裝入量為（4.5±0.5）t，總裝入量≤31.0 t，進精煉站鋼包自由空間大于300 mm。

（2）要求混鐵爐的鐵水中w（S）不大于0.030%，出鋼時間為2.0～3.5 min。轉爐w（終點C）≥0.06%，w（P）≤0.020%。

（3）開新爐前5爐，大補爐后兩爐、補出鋼口第一爐，新包第一爐、結包底包不得冶煉此類鋼。

（4）冶煉使用鋁鐵脫氧，每爐加入鋁鐵質量為100 kg。加入順序：出鋼1/3加鋁鐵→硅錳→錳鐵→硅鈣。使用的合金必須經(jīng)過烘烤爐烘烤。鋼水進精煉站時的氧活度在5×10－6～15×10－6，鋼中鋁含量達到0.020%（質量分數(shù)）以上。

（5）冶煉取吹氬前樣，用無鋁取樣器取樣。

（6）到LF爐，鋼水的溫度為1 560～1 600℃。

1.2.2 LF精煉工藝

（1）按要求分批加料，化好渣。石灰加入量按250～300 kg/爐控制（根據(jù)渣厚調整），螢石加入量為50 kg/爐，精煉渣加入量為80 kg/爐，電石加入量為40 kg/爐。

（2）鋼水進站喂50 m/爐鋁線（可適當調整），弱吹氬前喂入硅鈣線90 m/爐（要求鋼中w(S)控制在0.010%以下），喂入速度為1.7～2.0 m/s。

（3）精煉過程中控制好精煉爐爐頂氣氛，減少鋼水二次氧化；鋼水溫度按內控要求上限控制。

（4）要求試驗爐次離站前進行定氧、鋁操作，鋼中w(Al)≥0.030%。

（5）弱吹氬時間要求不小于10 min，弱吹氬過程鋼水液面不裸露。

（6）鋼包必須紅包，在生產(chǎn)Q345C前先在普鋼周轉一圈。

（7）第一爐精煉出站溫度控制為（1 620±10）℃；連澆爐精煉出站溫度控制為（1 565±10）℃。

1.2.3 連鑄工藝

（1）在中包開澆第一爐或特殊情況下使用石英質浸入式下水口，其余使用鋁碳質浸入式下水口。

（2）上水口使用鋯復合質或鋁鋯碳質材料。

（3）塞棒、浸入式下水口、上水口使用前必須按規(guī)程要求烘烤。

（4）使用Q345C專用保護渣，要求先掛套管后開澆，杜絕澆注過程的鋼水裸露，全程保護澆注。

（5）使用專用中包覆蓋劑。

（6）鑄機弧度、開口度偏差均小于0.5 mm，二冷噴淋裝置要求噴嘴暢通、對中。

（7）溫度控制見表1。

表1 溫度控制℃

（8）正常拉速穩(wěn)定在0.80～1.0 m/min，二冷比水量為0.70～0.90 L/kg。

2 含鋁鋼Q345C試生產(chǎn)情況與分析

（1）2010年6月21日試生產(chǎn)了6爐，其中，有5爐鑄坯中的w(Al)大于0.020%，有1爐（爐號為1007624）由于在出鋼過程中下渣，鑄坯中w(Al)為0.010%。全程鋁的吸收率平均為14.2%（見表2）。

表2 各工序鋁含量（平均值）對比%

從表2可以看出，精煉樣、中包樣、鑄坯樣中w(Alt)和w(Als)含量基本相等，說明夾雜物去除較好。精煉出站到中包澆注過程w(Al)損失42%。

在本次Q345C生產(chǎn)中，煉鋼廠采用鋁代替鈮，起到了細化晶粒和提高強度的作用。由于鋁成本較低，通過測算噸鋼成本可降低51.25元，大大降低了品種鋼生產(chǎn)成本。

（2）2010年8月12日，生產(chǎn)10爐Q345C含鋁鋼，由于第四爐次精煉過程中鋼包渣線穿鋼，上連鑄后出現(xiàn)流動性不好的現(xiàn)象，打亂了生產(chǎn)節(jié)奏，以至后續(xù)爐次澆注不正常，鋁損失較大，成品成分中w(Al)只有3爐大于0.020%。

（3）2010年8月15日，再次進行了試生產(chǎn)，并對方案進行了完善，爐前鋁鐵用量根據(jù)進站（LF爐）Al含量進行調整，加入量為100～110 kg/爐；精煉工序也對喂鋁線量進行了調整，保證出站w(Al)達到0.040%以上，同時保證精煉軟吹氬時間，降低鋼中鋁在精煉過程中的二次氧化；連鑄工序的重點仍是做好鋼水的防氧化操作，要求先掛套管后開澆，加強大包套管吹氬保護，杜絕澆注過程的鋼水裸露。本次試驗效果較好，平均w(Al)達到0.058%，有1爐鋁含量偏離正常，判斷為因采用含鋁取樣器，導致鋁含量異常，遠高于標準要求的0.020%，后切角復驗合格，澆注過程良好。

（4）含Al鋼水由于鋼水中含有較多的Al2O3夾雜，連鑄時就會引起中間包水口堵塞［1］。有關資料表明［2］：含Al鋼水通過鈣處理，可以較好地防止水口堵塞。水口堵塞主要是由于高熔點的Al2O3黏附在水口壁上造成的。對含Al鋼水進行鈣處理，可以使高熔點單體Al2O3（2 000℃熔化）轉化為低熔點的C12A7（12CaO·7Al2O3，Tf=1 400℃），且在澆注溫度下保持液態(tài)。但加入鈣要有一個合適的范圍，加入量太少，不足以將Al2O3轉化為C12A7；過多又會生成CaS（Tf=2 500℃），CaS如同Al2O3一樣也會使水口堵塞，且鋼水中鈣含量高會發(fā)生水口侵蝕問題。因此，鋼水鈣處理時，有效控制鈣含量可提高鋼水流動性，保障連鑄正常澆注。

本次生產(chǎn)硅鈣線加入量為90～120 m/爐（1.0～1.3 kg/t），喂硅鈣線前鋼中w(Al)控制在0.040%～0.050%。對本次生產(chǎn)鋼中鋁含量和鈣含量進行統(tǒng)計分析，含鋁鋼鈣處理后，w(Ca)＞0.001 2%時，鋼水流動性較好，連鑄可正常澆注。有關資料表明，m(Ca)/m(Al)應大于0.1，本次試生產(chǎn)平均為0.062（見圖1），還有待提高。

圖1 鋼中鈣鋁含量對比

3 實施效果

通過含鋁鋼Q345C的試生產(chǎn)，針對試生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的問題對方案進行優(yōu)化，解決了含鋁鋼澆注性差和鋁含量易氧化難以控制的問題，成功開發(fā)了含鋁鋼Q345C，形成了一套較完善的含鋁鋼生產(chǎn)工藝，鋼中w(Al)可達到0.020%以上，取得了明顯的經(jīng)濟效益。同時擴寬了新產(chǎn)品開發(fā)范圍，為公司提供了新的效益增長點。

4 經(jīng)濟效益

試生產(chǎn)以前，Q345C鋼采用Nb代替Al。試生產(chǎn)以后，用鋁代替鈮，噸鋼成本降低51.25元（見表4）。

表4 成本對比

5 結論

（1）爐前采用鋁鐵脫氧，精煉工序通過喂鋁線/鈣線控制Al、Ca含量，保證精煉軟吹氬（鋼液無裸漏）時間，連鑄工序做好鋼水的保護澆注工作，小轉爐也可生產(chǎn)含鋁鋼。

（2）在低牌號含Nb鋼生產(chǎn)過程中，采用Al代Nb，可明顯降低生產(chǎn)成本，經(jīng)濟效益顯著。

［1］張振申.浸入式水口結瘤成因分析與預防措施［J］.連鑄，2005（3）:19.

［2］王寶明.含鋁鋼中夾雜物產(chǎn)生的原因分析及預防措施［J］.煉鋼，2008（6）:41.

（編輯：胡玉香）

Abstract:In the steel-making plant of Shanxi New Lin-gang Company,some measures were taken such as applying the aluminum deoxidizer and fining the aluminum-feeding line to increase the aluminum content of steel,line-feeding control Ca,Al content and line protection casting.This guaranteed the aluminum content(w（Al）≥0.020%)and the molten steel casting,prevented the Al outflow,developedaluminum steel Q345C successfully,reducedcost 51.25 Yuan/tons,and obtained good economic efficiency.

Key words：aluminum steel,Q345C,production

Research on Production of Aluminum Steel Q345C

WANG Haijiang
（Shanxi New Lin-gang Co.,Ltd.,Linfen 041000,China）

TF713

A

2010-12-11

1672-1152（2011）01-0016-03

王海江（1973-），男，于太鋼集團山西新臨鋼煉鋼廠從事技術質量工作，工程師。Tel：13935783820，E-mail：whj68681668@yahoo.com.cn