搪瓷钢可浇性工艺研究

张雅丽，李应江

(马钢股份公司科技管理部 安徽马鞍山 243000)

搪瓷钢是适用于制造搪瓷制品的深冲钢板。搪瓷制品具有优异的耐热性、耐磨性、耐腐蚀性[1]。被广泛应用于轻工、家电、冶金、化工、建筑等行业。马钢生产的搪瓷钢含有高钛、高硫、高氮等特点，搪瓷钢在浇注过程中浸入式水口容易蓄流，钢水可浇性差、连浇炉数低，影响了生产节奏，制约了产品质量。

本文通过现场试验和理论分析，致力于寻找搪瓷钢可浇性差的原因和现场工艺改进方案，为提高搪瓷钢连浇炉数提供指导作用。

1 搪瓷钢化学成分及工艺现状:

Ti-IF冷轧搪瓷钢化学成分如表1所示：

表1 Ti-IF冷轧搪瓷钢化学成分(%)

工艺现状：马钢生产搪瓷钢工艺路线及设备为：铁水预处理→转炉(300 t)→合金微调站→RH→连铸。

2 钢水可浇性差原因分析

马钢在生产搪瓷钢时，由于钢水可浇性差，水口蓄流严重，一般在浇铸第2炉时就发生中包蓄流现象，为保证产品质量，搪瓷钢按照3炉连续浇铸进行组产，严重影响了生产效率。通过现场取样对结瘤水口底部和上部的蓄流物进行XRF检测和扫描电镜检测分析，分析结果如表2及表3所示。

表2 结瘤物XRF分析结果(质量分数) %

表3 结瘤物扫描电镜分析结果(质量分数) %

由表2可见，水口上部结瘤物主要是Al2O3和铁的氧化物组成，两者总计占结瘤物总质量的95.5%；水口下部结瘤物主要是Al2O3和铁的氧化物及TiO2。扫描电镜检测结果表明：结瘤物中主要夹杂物为Al2O3、Al2O3和铁的复合夹杂物、Al2O3-TiOx。

根据前人研究结果分析可知，当Ti加入钢液中后，Ti会与不同尺寸的Al2O3发生化学反应，在钢液中形成Al2O3-TiOx复合夹杂物，随着钢中Ti含量增加，Al2O3-TiOx复合夹杂物数量增加，抑制了钢水中Al2O3夹杂物的聚集长大，不利于Al2O3夹杂物的上浮去除[2]。Al2O3-TiOx类夹杂物以镶嵌状或团簇状存在，此类夹杂物与Al2O3夹杂物相比，它与液态钢水的接触角小、润湿性好，导致它比Al2O3夹杂更容易造成水口结瘤。

3 工艺改善措施

3.1 转炉工艺改进

(1)控制转炉终点碳含量及氧含量

根据上述分析，水口结瘤物的主要组成是高熔点的Al2O3及Al2O3-TiOx复合物。为了减少此类脱氧产物的生成量，必须从源头做起，降低转炉终点氧含量。生产实践中，通过转炉强底吹、提高铁水比等措施控制转炉终点[C]≤0.035%、[O]≤0.055%，以保证RH精炼过程不需吹氧。

(2)控制转炉下渣量

转炉终渣具有很强的氧化性，这些高氧化性渣也是钢中非金属夹杂物的主要来源之一，若在转炉出钢过程大量进入钢包，即便后续采取钢包顶渣改质的措施，也难以达到深度改质效果。在生产实践中，通过加强出钢口维护、提高挡渣锥质量、采用红外下渣监控等手段减少转炉下渣量。

3.2 钢包顶渣二次改质

转炉炼钢终点，渣中的(FeO+MnO)含量在20%左右，转炉渣进入钢包后，若不进行改质，在RH处理后和连铸浇注过程中发生二次氧化，将产生大量的Al2O3夹杂物。因此，在转炉出钢结束后，在合金微调站通过布料器加入改质剂，对钢包顶渣进行一次改质，调整钢包顶渣钙铝比，降低钢包顶渣氧化性。在RH处理过程中，由于钢水氧含量高且钢包顶渣氧化性较低，钢水中的氧向钢包顶渣进行传递，从而导致RH处理期钢包顶渣氧化性增强，因此在RH破空后加入改质剂对钢包顶渣进行二次改质，减少钢水的二次氧化，从而减少夹杂物Al2O3生成量。

3.3 控制中间包钢水中Als含量

水口堵塞主要是由于高熔点的Al2O3夹杂物沉积在水口壁上，使钢水通道逐渐变小造成的。钢水中Als含量高,容易生成Al2O3夹杂物，导致水口堵塞。根据前人研究表明：钢中酸溶铝控制过高或者过低，都会引起夹杂物总量的增加[3]。因此控制钢水中Als含量在合适范围是保证搪瓷钢顺利浇铸的重要手段。现场试验表明，中间包钢水中酸溶铝控制在0.035%-0.040%，钢水浇铸比较顺利。

3.4 改善效果

通过控制转炉终点碳含量及氧含量、减少转炉下渣量、对钢包顶渣进行二次改质以及控制中间包酸溶铝含量处于0.035%-0.040%之间等措施后，钢水可浇性得到了改善，搪瓷钢连浇炉数由之前的3炉提高至4-5炉，大幅降低了中间包耐材成本和钢铁料消耗，提高了经济效益，铸坯质量得到了改善。

4 结论

通过现场试验和理论分析，揭示了搪瓷钢可浇性差的主要原因。主要得到了以下结论：

钢水中的Al2O3和Al2O3-TiOx复合夹杂物是导致浇筑搪瓷钢时水口堵塞的主要原因。

通过控制转炉终点碳含量及氧含量、减少转炉下渣量、对钢包顶渣进行二次改质以及控制中间包酸溶铝含量处于0.035%-0.040%之间等措施，可以有效改善搪瓷钢的可浇性。

工艺优化后，搪瓷钢连浇炉数由之前的3炉提高至4至5炉，达到目前国内先进水平。