转炉冶炼和LF精炼创新工艺研究

马慧竹， 田俊强， 席晓利

（河北钢铁集团唐钢股份有限公司热轧部， 河北 唐山 063016）

生产实践·应用技术

转炉冶炼和LF精炼创新工艺研究

马慧竹， 田俊强， 席晓利

（河北钢铁集团唐钢股份有限公司热轧部， 河北 唐山 063016）

热轧线生产的小批量品种比较多，包括汽车结构用钢、汽车大梁钢、酸洗板等。钢铁行业竞争日趋激烈，质量是企业的第一生命线，持续不断地提高产品质量是企业生存与发展的必由之路。热轧部以控制质量成本为目的，规范炼钢标准化操作，科学优化终点成分控制工艺，降低不合格产品。通过工艺创新实现标准化、专业化生产，提升产品实物质量，树立唐钢热轧品牌形象。

转炉冶炼 LF精炼 钢水质量

1 转炉冶炼工序创新工艺研究

热轧部转炉冶炼中高碳钢，普遍采用增碳法来满足出钢温度及终点P含量的要求，故终点碳控制在0.10%以下，但是，这造成钢水终点氧位高、增碳剂用量大、成品碳含量不易控制等问题，因此，推行了薄板坯高碳钢转炉高拉碳冶炼工艺[1]。

1.1 薄板坯高碳钢转炉高拉碳工艺简介

1.1.1 明确高拉碳工艺

高拉碳工艺主要难点为钢水及炉渣氧化性相对较低，对脱磷不利；由于高拉碳同时又要满足出钢温度的要求，温度控制与P含量的控制之间存在矛盾。

1.1.2 影响脱磷因素分析

1）炉渣碱度。提高炉渣碱度可增加CaO的有效浓度，有利于提高脱磷效率，但是加入石灰过多，炉渣量大，不易熔化，反而影响脱磷。

2）FeO含量。增加FeO含量可以加速石灰的渣化和改善熔渣的流动性，利于脱磷。

3）温度。脱磷反应为强放热反应，低温有利于脱磷，但是当温度过低是不利于脱磷渣的形成。

1.1.3 明确高拉碳工艺下转炉脱磷特点

1）在整个冶炼过程中，脱磷反应在持续进行[2]。2）吹炼前期利用低温、高FeO的条件达到脱磷。3）中期利用高碱度、一定量的FeO和良好的动力学条件脱磷，此时只要控制好渣况与温度，避免炉渣反干和升温过快，脱碳的同时使得脱磷具备良好的动力学条件，脱磷能够继续进行。

4）后期则利用高FeO、高碱度的条件进一步脱磷。

1.1.4 制定高拉碳工艺措施

1）铁水Si含量高时，吹炼前期SiO2高，碱度低，同时Si的氧化造成渣中FeO低，不利于脱磷，故要求冶炼薄板坯高碳钢时优先使用低硅铁水。

2）吹炼前期操作原则是早化渣，并随第一批料加入铁皮球或铁矿石来提高炉渣中FeO含量。

3）吹炼中期操作原则是控制好炉渣中FeO，并根据炉内温度情况，多批量、小批次加入降温料，保证炉温缓慢平稳上升。

4）吹炼后期的操作原则是在脱磷的基础上，做到终点碳、终点温度双命中[3]。

2 LF精炼工序创新工艺研究

2.1 通用产品硅铝复合脱氧工艺创新管理

2.1.1 工艺原理

LF精炼SS400时为达到脱硫目的，需要用脱氧剂最大限度地降低钢液中的溶解氧，同时进一步减少渣中不稳定氧化物的含量，按照脱氧方式的不同分为：沉淀脱氧、扩散脱氧、真空脱氧及复合脱氧，所谓沉淀脱氧是指将脱氧剂加入钢水中，使溶于钢水中的氧结合成稳定的氧化物，及脱氧产物，并于钢水分离排入熔渣中，从而达到降低钢中氧的目的。所谓扩散脱氧是指用造渣材料造还原渣，脱除渣中氧，进而降低钢中氧，达到脱氧目的。所谓真空脱氧是指将已炼成合格的钢水置真空条件下，打破碳氧平衡，引起碳氧继续反应，即用碳脱除钢中氧。目前，同行企业在LF精炼SS400时，通常采用铝粉扩散脱氧、铝线沉淀脱氧，但成本均较高。

2.1.2 硅铝复合脱氧工艺原理

LF精炼进站加入部分硅铁进行沉淀脱氧，过程采用铝粉扩散脱氧、铝线沉淀脱氧，这样在不影响脱硫效果及产品质量的前提了，有效地控制了成本。

2.2 通用产品新型复合钙铝处理工艺创新管理

由于用铝脱氧后在钢中形成大量的Al2O3，很难从钢中去除干净，在浇铸时很容易粘附在水口壁上引起水口堵塞从而中断浇铸过程。为了解决这个问题，常用的方法是在LF精炼对钢水进行钙处理，通过对钢中加入一定的钙，使得高熔点的Al2O3与CaO结合形成低熔点的铝酸钙，从而大大改善钢液的浇铸性能。通常根据钢中Als含量不同，钙处理可分为轻钙处理和重钙处理。轻钙处理是指对w（Als）≤0.010%的钢种而言，重钙处理是指对w（Als）≥0.015%的钢种而言。有资料指出钙处理后，Al2O3转化成CaO·Al2O3的评价指标为：m（Ca）/m（Als）＞0.14，m（Ca）/m（TO）=0.7～1.2。然而，实际生产中，各工厂通常根据各自的生产状况制定标准。河北钢铁集团唐钢股份有限公司（以下简称唐钢）的标准见表1。

表1 热轧部通用产品m（Ca）/m（Als）控制要求

由表1可以看出，为保证低成本控制，相对而言唐钢LF精炼要控制的m（Ca）/m（Als）范围较窄，而且目前使用的钙铝线、硅钙线、纯钙线等均为粉状包芯线，其喂入后增钙量较低，且不容易控制，为此，唐钢引进了一种新型复合钙铝包芯线，其结构为“双环实芯结构”，其由内到外依次为：实芯纯钙棒→密封铁皮→实芯铝→密封铁皮。同时制定了相应工艺要求：喂丝设备夹棍组间距由13 mm调整至9 mm；设定喂线速度范围为3～5 m/s。经试验，增钙量显著提高、m（Ca）/m（Als）易于控制、工人劳动强度低，提高了钢水质量并降低了冶炼成本。

2.3 通用产品新型热态钢渣循环利用工艺创新管理

2.3.1 工艺简介

LF精炼为了达到脱硫目的，需要合成渣具备较高碱度、高还原性、低熔点和良好流动性，在生产过程中，唐钢发现LF精炼后的钢渣仍具有一定的硫容量，有再利用的价值，此外钢水浇注后，钢包内产生的浇余时无法避免的，浇注完毕热态钢渣及浇余钢水总量一般为钢水的1.33%～3.21%，大量的热态钢渣掺杂着浇余钢水不但排放困难，而且降低了金属收得率，严重影响着企业的经济效益，即在如何充分利用LF精炼完毕的热态钢渣的同时又减少浇余钢水的损失成为必须攻关的工作，为此，唐钢开发了LF精炼热态钢渣循环再利用技术，不但合理的解决了钢渣的二次利用问题，而且较少了浇余钢水的损失。

2.3.2 新型热态钢渣循环利用工艺

热态钢渣循环利用技术对渣量的多少没有固定的要求，相关的研究表明，一般渣量为钢液量的2%～8%，按此折算唐钢LF精炼渣量理论值应为3～12 t，但由于其范围太大，故其对生产无实际的指导意义，因此，要求必须对原有的热态钢渣循环利用技术进行升级，实现少渣精炼的目的，通过多次试验，最终摸索新型热态钢渣循环利用技术，即无浇余炉次加入石灰1 000 kg，萤石330 kg，较最初的石灰、萤石加入量减少了1/3[4]。

3 结语

通过转炉冶炼和LF精炼创新工艺应用，钢热轧部炼钢区域钢水质量显著提升、炼钢成本明显降低。转炉挡渣效果稳定，钢渣氧化性降低，钢水可浇性得到改善。转炉带氧出钢温度控制水平提高，温度控制合格95%以上。LF工艺进一步优化了炼钢生产组织模式，提升了生产及过程质量成本控制能力。炼钢实行标准化操作，终点成分控制工艺稳定，非计划产品降低。通过工艺改进和生产组织模式的转变，实现标准化、专业化生产，提升了产品实物质量。

[1] 杜建平.精炼技术在提高钢水质量方面的研究[J].甘肃科技，2012（1）：58.

[2] 彭向红.采用高拉碳降低成本提高钢水质量[J].河北冶金，2000 （3）：55.

[3] 林建筑.转炉炼钢挡渣工艺的应用及效益[J].资源节约与环保，2011（10）：28－29.

[4] 魏巍，李虹.LF精炼工艺特点及生产实践[J].黑龙江冶金，2015 （4）：25.

（编辑：苗运平）

Research on Innovation of Converter Smelting and LF Refining

MA Huizhu,TIAN Junqiang,XI Xiaoli
（Hot Rolling Department of HBIS Group Tangsteel Company,Tangshan Hebei 063016）

There are many varieties of small batch production in hot rolling line,such as steel for automobile structure, automobile beam steel,pickling plate and so on.With fierce competition in iron and steel industry,quality is the first lifeline of the enterprise,and the constant quality improvement of products is the only way for the survival and development of enterprises.In order to control the quality cost,the operation of steelmaking process is standardized, and control process of end-point component is scientifically optimized,and unqualified products are reduced.Through technological innovation,standardized and specialized production is realized,product quality is improved,and a brand image of Tangsteel hot rolling is established.

converter smelting,LF refining,molten steel quality

TF761

A

1672-1152（2017）03-0079-02

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2017.03.32

2017-02-03

马慧竹（1985—），女，2007年毕业于河北理工大学冶金工程专业，现在河北钢铁集团唐钢股份有限公司热轧部从事炼钢技术质量管理工作，工程师。