李松柏 白云峰

（鞍鋼股份有限公司）

0 引言

TiN夾雜是影響簾線(xiàn)鋼等高碳鋼類(lèi)產(chǎn)品疲勞壽命的一個(gè)重要因素[1]，而TiN的數(shù)量以及級(jí)別隨鋼中鈦含量的增高而增高，因此鈦含量的控制是高碳鋼生產(chǎn)的主要任務(wù)之一。目前鞍鋼LX80B、LX85B等高碳鋼的鈦含量控制通常采用挑選低鈦鐵水的措施，該方式嚴(yán)重影響工業(yè)化大生產(chǎn)的節(jié)奏和效率。通過(guò)對(duì)鋼中鈦含量控制的分析發(fā)現(xiàn)，采用轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)法冶煉進(jìn)行深脫鈦，同時(shí)結(jié)合爐后扒渣、采用低鈦合金等工藝措施，在無(wú)需挑選鐵水的情況下，就可以將鋼中的鈦含量控制在10×10-6及以下。

1 鋼中鈦含量的控制措施

1.1 鋼中鈦含量的主要來(lái)源

鋼中鈦含量主要來(lái)自于三個(gè)方面：一是轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水殘留的鈦含量；二是在鋼包脫氧及合金化時(shí)直接進(jìn)入鋼液的鈦含量；三是精煉期渣中二氧化鈦還原進(jìn)入鋼液的鈦及合金調(diào)整進(jìn)入鋼液的鈦。因此，要控制鋼中的鈦含量，首先需要保證轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水的鈦含量足夠低，其次是防止脫氧劑和合金中所含的鈦被帶入鋼液中，最后減少精煉過(guò)程渣中鈦的氧化物被還原進(jìn)入鋼液。

1.2 轉(zhuǎn)爐鈦含量的控制措施

轉(zhuǎn)爐冶煉鋼液鈦的氧化過(guò)程中，不同的鋼液的氧含量對(duì)應(yīng)的鈦的氧化產(chǎn)物是不同的。當(dāng)鋼液中w(O)＜0.003%時(shí)，鋼中析出的穩(wěn)定氧化物是三氧化二鈦；當(dāng)鋼液中w(O)≥0.003%時(shí)，主要析出二氧化鈦[2]。由于轉(zhuǎn)爐冶煉是一個(gè)氧化過(guò)程，一般情況下轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)大于0.003%，鈦氧平衡由式（1）表示[2]，因此采用式（1）進(jìn)行熱力學(xué)計(jì)算。

[Ti]+2[O]=(TiO2)

由式（1）可以得到，在鋼液絕對(duì)溫度和氧含量相同的情況下，鋼中的鈦含量與頂渣中的二氧化鈦含量成正比。當(dāng)頂渣中二氧化鈦較低時(shí)，與相同氧活度平衡的鈦含量較低，因此可以通過(guò)降低頂渣中二氧化鈦含量來(lái)控制轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水的鈦含量。

利用這一規(guī)律，采用雙聯(lián)法冶煉，即在兩個(gè)轉(zhuǎn)爐冶煉，前半鋼出鋼倒渣后轉(zhuǎn)到另一個(gè)轉(zhuǎn)爐重新造渣冶煉，前半鋼出鋼倒渣去除渣中二氧化鈦，從而大幅減少后半鋼頂渣中的二氧化鈦含量，降低轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水的鈦含量。

1.3 脫氧及合金化鈦含量控制措施

脫氧過(guò)程需選擇合適的脫氧劑，防止?fàn)t渣中的氧化鈦被還原到鋼液中，降低鋼中的鈦含量。

采用鋁作為脫氧劑時(shí)，鋁的脫氧能力遠(yuǎn)大于鈦。隨著轉(zhuǎn)爐出鋼加脫氧劑（鋁錠或鋁線(xiàn)）等脫氧過(guò)程的進(jìn)行，鋼液和爐渣中的氧含量降低，爐渣中的氧化鈦還原進(jìn)入鋼液中。爐渣中的氧化鈦被鋁還原，進(jìn)入鋼液，造成鋼液中鈦含量的增加。

選用硅、錳作為脫氧劑時(shí)，由于鈦的脫氧能力遠(yuǎn)高于硅和錳，所以硅錳脫氧產(chǎn)物也能夠與鋼中的[鈦]反應(yīng)[4]，即：

鋼中的鈦生成式（2）中的Si-MnTi-O復(fù)合氧化物進(jìn)入渣中而去除。

因此，降低鋼中的鈦含量選用硅、錳作為脫氧劑，而不選用鋁作為脫氧劑。同時(shí)，在脫氧及合金化過(guò)程中采用低鈦脫氧劑和低鈦合金以減少此過(guò)程帶入鋼液中的鈦。

1.4 精煉鈦含量控制措施

鋼中鈦的另一個(gè)主要來(lái)源是精煉渣中的二氧化鈦還原進(jìn)入鋼液，精煉控鈦采取的主要措施是減少渣中二氧化鈦的含量。

精煉渣中的二氧化鈦主要來(lái)源于轉(zhuǎn)爐出鋼下渣或洗渣帶入、脫氧劑及渣料帶入?？刂拼胧┲饕寝D(zhuǎn)爐出鋼控制轉(zhuǎn)爐氧化渣進(jìn)入鋼包，采取擋渣出鋼[5]，同時(shí)采用爐后扒渣，扒除出鋼過(guò)程中的渣洗料，進(jìn)一步降低鋼中的鈦含量。

2 生產(chǎn)實(shí)踐及效果

表1 化學(xué)成分 %

表2 鋼中非金屬夾雜物要求

簾線(xiàn)鋼LX80B對(duì)鈦夾雜物要求≤5 μm，而TiN的數(shù)量以及級(jí)別會(huì)隨鋼中鈦含量的增高而增高，因此，要對(duì)鋼中的鈦含量嚴(yán)格控制，對(duì)于高品質(zhì)簾線(xiàn)鋼而言要控制在10×10-6及以下。

在鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠一分廠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)踐，采用的工藝路線(xiàn)為：鐵水→轉(zhuǎn)爐前半鋼→轉(zhuǎn)爐后半鋼（雙聯(lián)法）→LF爐→方坯連鑄。

在冶煉時(shí)采用普通鐵水，鈦含量在0.030%以上。用2座100 t氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐進(jìn)行雙聯(lián)法冶煉，前半鋼溫度為1 430～1 460 ℃，碳含量控制在2.4%以上，出鋼倒渣后轉(zhuǎn)到另一個(gè)轉(zhuǎn)爐重新造渣，后半鋼溫度為1 630～1 640 ℃，控制碳含量小于0.30%，選擇3爐鋼(編號(hào)分別為01、02、03)的冶煉數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，具體見(jiàn)表3。

表3 轉(zhuǎn)爐冶煉數(shù)據(jù) %

從表3可以看到，采用雙聯(lián)法冶煉，轉(zhuǎn)爐后半鋼頂渣中二氧化鈦明顯降低，達(dá)到0.25%以下，轉(zhuǎn)爐后半鋼終點(diǎn)的鈦含量控制在6×10-6及以下。

精煉過(guò)程采用擋渣出鋼，嚴(yán)禁轉(zhuǎn)爐出鋼下渣，爐后進(jìn)行鋼水扒渣，扒渣要求裸露90%鋼液面，扒除出鋼過(guò)程中的渣洗料，減少渣中的二氧化鈦含量。

精煉采用100 t LF爐，氬氣壓力1.2 MPa，升溫速度2.5 ℃/min。脫氧及合金化采用低鈦硅鐵、錳鐵，調(diào)碳采用低鈦增碳劑。根據(jù)合金鈦含量及理論噸鋼加入量計(jì)算對(duì)應(yīng)的鈦含量增加量，具體見(jiàn)表4。

表4 合金鈦含量和理論噸鋼加入量

從表4可以看出，理論計(jì)算得到脫氧及合金化過(guò)程鋼水增加的鈦含量為1.15×10-6～1.94×10-6。

精煉后鋼水經(jīng)方坯連鑄得到280 mm×380 mm規(guī)格連鑄坯，連鑄坯的鈦含量見(jiàn)表5。

表5 鋼中的鈦含量

鋼中的鈦含量控制在10×10-6及以下。通過(guò)轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)冶煉、爐后鋼水扒渣、采用低鈦合金等措施降低轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鈦含量，減少精煉渣中的氧化鈦含量，有效降低鋼中鈦含量。

采用上述工藝措施進(jìn)行了LX80B鋼生產(chǎn)實(shí)踐，統(tǒng)計(jì)了30爐鋼的鈦含量，具體如圖1所示。

圖1 鋼中鈦含量

鋼中鈦含量穩(wěn)定在10×10-6及以下，滿(mǎn)足高品質(zhì)LX80B鋼的冶煉要求。

3 結(jié)論

（1）通過(guò)鋼中鈦含量控制分析，了解到，冶煉高碳鋼控制鈦含量的關(guān)鍵是采用轉(zhuǎn)爐雙聯(lián)法冶煉降低轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼中鈦含量，同時(shí)采用爐后扒渣、低鈦合金工藝措施減少精煉過(guò)程鋼中鈦含量的增加。

（2）通過(guò)簾線(xiàn)鋼LX80B工藝實(shí)踐，了解到，在轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水鈦含量小于等于6×10-6，爐后鋼水扒渣裸露90%鋼液面，脫氧及合金化過(guò)程鋼中增加的鈦含量小于2×10-6的情況下，鋼中鈦含量可以控制在10×10-6及以下，生產(chǎn)實(shí)踐效果較好，可滿(mǎn)足鋼種冶煉的需要。