提高高碳硬线钢质量的工艺技术研究应用

2024-01-07 13:44王熙辰
山西冶金 2023年11期
关键词:高碳钢种结晶器

王熙辰

(河钢张宣科技金属材料公司,河北 张家口 075100)

0 引言

在连续生产中提高高碳硬线钢质量工艺技术,从冶炼过程关键点进行把控,在线冶炼流程工艺技术,优质高碳钢高速线材广泛应用于加工低松弛预应力钢丝、钢丝绳、钢绞线、弹簧钢丝及中高强度的紧固件等,是一种高附加值产品,具有广阔的市场前景。随着市场对高碳钢质量的要求日益提高,要求高碳钢线材具有通条性能均匀,脱碳少,组织主要为索氏体,不允许有马氏体和网状渗碳体存在,并要求强度高,延伸、韧性好,以适应冷拔过程的需要。根据已知数据信息去推算演算可能发生的因素,及时采取有效措施去解决相关问题。降低生产过程能源消耗、提高冶炼产品自身质量、创新冶炼工艺,贯彻国家的可持续发展战略,实现钢铁工业的持续发展。从废钢、原料等计量准确入手,保证装入率,通过装入量加入制度量化,优化在线炼钢冶炼工艺流程,在连续生产中把控各钢种内控成分,优化工艺参数,提高高碳硬线钢质量工艺技术[1]。

目前,根据市场反馈及用户使用过程中反映,高碳硬硬线主要存在的质量问题:一是强度偏高、拉丝性能差。二是经常发生空心和严重夹杂的情况,拉丝到3.0 mm 以上甚至在5.0 mm 左右就发生断裂现象。三是性能不均,成分控制区间太大,同一件产品性能的偏差及不同炉号产品性能的偏差很大。提高高碳硬线钢质量,连续生产质量中工艺技术,根据在线炼钢冶炼工艺流程,把控各钢种内控成分,优化工艺参数,对高碳硬线冶炼工艺关键点控制,增强自主创新能力,质量水平提升,采用新技术、新工艺、新设备,实现技术进步,提高高碳硬线钢质量工艺技术。

1 高碳硬线钢冶炼制度

1.1 高碳硬线钢冶炼工艺流程

冶炼工序流程为高炉—铁水预处理—转炉—精炼—连铸,如图1 所示。转炉主要围绕提产及炉料结构效益优化,进一步优化配料结构,提升转炉入炉冷料堆体积质量及含碳量高的料型,增加冷料装入量及化学热量;优化杂料结构,提升杂料加入量,优化运行铁水罐数量,加快现场铁水罐周转速度,严格按时刻表要求铁水运输、倒罐、放车时间,降低铁水罐热损失。

图1 高碳硬线钢冶炼流程

1.2 高碳硬线钢冶炼关键工艺控制

1.2.1 高碳硬线钢冶炼碳控制

主要是控制成品碳的范围,同时调整硬线钢的内控成分范围。针对冶炼钢的情况,从降低气体入手,详细分析总结冶炼过程中存在的问题,细化工艺方案和过程控制,严格遵守各工序工艺操作规程,不断提高钢种质量。调整钢中含氧量,降低钢水氧化性,控制钢中氧含量,控制由于钢中碳含量、硅含量,脱氧量,为此,调整炉后钢水控制工艺,保证铸坯质量,避免铸坯产生气泡。做好放钢挡渣,减少下渣,保证合金吸收稳定。合理炉料搭配,优化炼钢冶炼工艺,提高终点碳达标率。

1.2.2 高碳硬线钢冶炼氧控制

控制脱氧产物,冶炼高碳硬线钢时,为保证脱氧产物颗具有充分的上浮时间;一方面根据钢水氧含量确定喂Ca 线量,保证Al2O3夹杂球化,另一方面通过稳定生产节奏,延长钢水在氩站软吹时间,既保证脱氧效果又保证夹杂具有充分上浮的时间,避免因中包絮流引起的钢铸坯表面的裂纹和结疤。同时稳定加入微合金元素,以改善钢材性能,增强钢材的可塑性、延展性,增加抗拉强度,提升产品质量。

1.2.3 高碳硬线钢冶炼轻压下和电搅控制

连铸着重对轻压下、末端电搅参数的确定和数据的收集,对新中包稳流器进行试验,炼钢冶炼后做好中包保温和保护浇注,过热度控制,细化过程控制,连铸实行稳定中包液面、稳定结晶器液面、稳定拉速操作,改善质量。通过实行铸机检修验收制度化,低倍取样、实验常态化,保证了连铸工艺调整及时有效,控制各连铸机铸坯内部缺陷,提高铸坯外观质量,从而改善铸坯质量。

1.2.4 高碳硬线钢冶炼液面和结晶器控制

连铸每浇10 个大包排一次中间包钢渣,使大包流入的钢渣及中间包内上浮的夹杂物及时排出。因为大包钢渣流入中间包积少成多会形成渣壳,渣壳粘住塞棒使塞棒自动控制系统的控制效果变得很差,即结晶器内的钢水液面发生较大波动。

连铸调整结晶器水流量,通过不断抽取试样做低倍并与调整前的低倍试样进行对比,适当降低结晶器水流量即采用结晶器弱冷时,铸坯表面纵裂纹明显下降。生产高碳硬线钢时,连铸把结晶器水流量从原来的130~140 m3/h 调整为120~130 m3/h。

1.2.5 高碳硬线钢冶炼合金收得率和烘烤控制

在连续生产中把控钢种内控成分,优化工艺参数,钢种内控成分命中率提升,建立完整物料抽查检验考核制度,使各类物料满足标准要求。精确计算贵重金属加入量,增加贵重金属小包装,精准控制贵重金属成分含量。规范各类脱氧剂使用,稳定合金料吸收率。稳定装入量,做到装准出尽[2]。

做好连续生产过程温度控制,减少钢包周转数量,按照钢包烘烤制度操作[3]。完善合金料仓烘烤设备改造,建立烘烤制度,提高合金料烘烤温度。落实好钢包加盖制度,做到红包出钢。做好中包烘烤制度,保持中包过热度稳定。各工序做好覆盖剂保温。

2 高碳硬线钢冶炼工艺优化措施

2.1 高碳硬线钢连续生产工艺优化

在连续生产中把控钢种内控成分,优化工艺参数,钢种内控成分命中率提升,建立完整物料抽查检验考核制度,使各类物料满足标准要求。精确计算贵重金属加入量,增加贵重金属小包装,精准控制贵重金属成分含量。规范各类脱氧剂使用,稳定合金料吸收率。稳定装入量,做到装准出尽。做好放钢挡渣,减少下渣,保证合金吸收稳定。合理炉料搭配,优化炼钢冶炼工艺,提高终点碳达标率[4]。

加强连续生产过程温度控制,减少钢包周转个数,加强钢包烘烤制度[3]。完善合金料仓烘烤设备改造,建立烘烤制度,提高合金料烘烤温度。落实好钢包加盖制度,做到红包出钢。做好中包烘烤制度,保持中包过热度稳定。各工序做好覆盖剂保温。

加强钢坯质量过程控制,提高钢水纯净度,严格控制精炼出站温度,坚持恒拉速浇铸和结晶器液面自动控制,确保结晶器液面控制稳定,根据大量数据对比,确定末搅搅拌参数,调试轻压下工艺,达到与生产、工艺相匹配,应用于生产。钢坯质量进行检查,铸坯表面质量把控,提升铸坯质量[5]。

2.2 高碳硬线冶炼低倍控制优化

高碳硬线冶炼工艺关键点控制,提高实物质量,规范入厂原料的技术质量标准,完善原料检验、抽查制度,形成常态检查机制,重点检查钝化镁、脱氧剂、精炼渣料、线类、粉类的理化指标、标识、粒度、水份、包装等的规范程度。落实钢种质量确认会要求,连续生产中炼钢工序抓好挡渣、做好喂线、精炼埋弧操作,连铸工序做好降低中包稳流器、扩大冲击区面积、加强保护浇注、实现稳态浇注生产常态化。根据低倍情况调整相应的工艺参数,图2、图3 为150 cm×150 cm方坯82B 低倍。

图2 150 cm×150 cm方坯82B 低倍(1.0 级)

图3 150 cm×150 cm方坯82B 低倍(0.5 级)

图2 中心疏松为1.0 级,图3 中心疏松为0.5 级,根据低倍情况找出最稳定的过热度和拉速配比,能为后续生产工艺提供数据参考,以确保得到组织和性能稳定的高碳钢。

3 高碳硬线冶炼新技术展望

引进新技术,整体工艺流程及关键工艺装备系统坚持采用成熟、先进、可靠的国产化技术,主要技术指标达到国际先进水平,控制水平在的同类项目前列。在炼钢冶炼工艺技术上积极创新,研发具有自主知识产权的创新技术,降低生产过程能源消耗、提高冶炼产品自身质量、创新冶炼工艺。

引进新工艺,要加大对标力度,规范炼钢取样制度,明确了中包取样时间,保证试样代表性。例如在炼钢冶炼过程对关键点进行把控,提供数据支撑,保证产品性能,为保证铸坯质量,连铸冷却系统均采用气雾冷却,易产生铸坯脱方、裂纹、凹陷等质量缺陷,优化炼钢冶炼工艺把控,进一步提升高碳硬线钢质量,生产高碳硬线钢时,连铸把结晶器水流量从原来的130~140 m3/h 调整为120~130 m3/h。

引进新设备,围绕机械、液压、电控、电器设备等重点区域引进新技术新设备,在系统运行与控制上与炼钢冶炼工艺密切结合,保证生产工艺与设备系统双顺行。150 t 转炉出钢口优化改造,将原有出钢口的孔径扩大,提高出钢口的通钢量,内径为Φ160~180 mm的截锥型出钢口,将出钢口内径扩大至Φ180~200 mm,同步配套同规格的滑板,缩短出钢时间至5 min,减少钢水温降降低,炉渣氧化性降低,钢水中气体含量。保障了连续生产的稳定,创造安全稳定的生产环境,助力推动环保、高质量、高效率发展。

4 结语

当前,在连续生产中提高高碳硬线钢质量工艺技术,从冶炼过程关键点进行把控,在流程架构梳理、过程分析、流程等各个环节均由专业人员参与,实现了一体化运营体系的高质量、高效率搭建。连续生产质量体系中严格把控在线工艺技术,在连续生产中把控各钢种内控成分,优化工艺参数,增强自主创新能力,质量水平提升,采用新技术、新工艺、新设备,实现技术进步,为安全连续生产提供了保障。

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