通钢120吨转炉冶炼45钢生产实践
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摘 要：本文介绍了通钢第一钢轧厂120吨转炉冶炼45钢的工艺控制及质量控制情况。
关键词：转炉；45钢；生产实践
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.08.046
0 前言
45优质碳素结构钢主要用于制作各种轴、辊、拉杆、活塞等机械运动零部件，对钢水|量要求较高。过去，通钢45钢由第二炼钢厂25吨转炉生产，钢水无精炼，质量水平低。为提高产品质量，改由通钢第一钢轧厂120吨转炉进行45优质碳素结构钢的生产开发。2014年6月至12月第一钢轧厂共生产45钢36925吨，铸坯合格率99.98%。
1 主要设备及工艺流程
通钢第一钢轧厂现有2座鱼雷罐倒罐站，1台900t混铁炉，2座铁水预脱硫装置，3座公称容量为120t的顶底复吹转炉，3台LF钢包精炼炉，1台RH真空精炼炉，2台薄板坯连铸机，2台八机八流直弧形方坯连铸机（R9m）。
采用流程：鱼雷罐铁水包120吨顶底复吹转炉吹氩站LF精炼炉方坯连铸机轧钢厂。
2 工艺控制
2.1 转炉冶炼操作
（1）终点控制。在炼钢生产过程中，有一次拉碳、高拉补吹和增碳三种控制方法。低碳钢一般采用一次拉碳法和增碳法。冶炼中、高碳钢，经常采取一次拉碳和高拉补吹的控制方法，目的是为了降低转炉终点氧含量，从而控制钢中氧化夹杂物数量，保证铸坯质量。通钢第一钢轧厂采取的是转炉高拉碳操作，能够满足终点双命中的需求，特别是能够保证钢水P含量在标准范围内，具体见表1。
（2）终点碳的控制。确保终点碳在可控的范围内。炼钢过程中有时会发生虽然终点碳命中，可温度或者磷却不命中。原因一是温度低，则要拉低碳保温度出钢；如果是磷高就要加造渣剂脱磷，但是终点碳又保证不了。因此在原料入炉时就要保证终点温度有富余，在吹炼过程中冷却剂的加入量要控制好，要考虑提前拉碳影响的温度补偿。这个温度一般在25℃左右，这也正是留碳操作的高难之处。
（3）终点磷的控制。现场操作困难最大的是磷控制的问题：保碳容易保磷难。留碳操作就意味着炉渣的氧化性弱，与脱磷的条件不一致。为此要从脱磷的其他几个方面着手，增加碱度、控制好温度、整个吹炼过程不能出现“返干”现象。所以从冶炼45钢的炉渣成分看，碱度都是偏高。
（4）双渣操作。曾经尝试了双渣操作，去磷效果好，终点命中率高。但是生产节奏慢，并且喷溅率明显提高，影响了钢铁料的消耗，不适合现场操作，很少采用。
（5）出钢挡渣。转炉出钢过程采用挡渣帽和挡渣棒相结合的双步挡渣操作，降低出钢下渣量，确保精炼过程钢水回磷量少。采用双步挡渣操作，转炉钢水回磷量可控制在0.003%以下。为了提高挡渣率，还可以附加挡球操作，来弥补炉渣粘、或者挡渣棒异常的情况。
2.2 LF精炼操作
（1）脱氧工艺 为提高45钢的钢水纯净度，精炼过程采取白渣精炼。精炼脱氧采用硅铁粉、铝粒、硅铝钡、电石等作为扩散脱氧剂，保证精炼过程白渣效果。（2） 脱硫工艺 精炼炉渣的脱硫能力取决于渣的碱度和炉渣的氧化性。因为下渣量少，留碳出钢，容易造成白渣出钢，脱硫至目标范围内的压力不大。（3）造渣工艺 实际生产过程中，精炼造渣过程除考虑脱氧、脱硫外，还需保证足够的渣层厚度，以保证埋弧精炼效果，减少电极增碳和增氮。在生产过程中，精炼造渣分两步进行，一是在转炉出钢过程加入一定量预熔精炼渣，在钢水表面形成稀薄渣，保护钢水脱去部分夹杂物。二是钢水进入精炼后，加入适量石灰和铝矾土，进行二次造渣。（4）钢水出站前钙处理及弱搅拌 为了改善钢水可浇性和钢中夹杂物形态，提高铸坯内在质量，在精炼处理结束后，对钢水进行钙处理，同时要保证不小于15min的弱搅拌时间。
2.3 连铸工艺
（1）连铸采用45钢专用保护渣，实行全程保护浇注。（2）二冷采用弱冷控制，比水量控制在1.0L/kg。（3）使用塞棒及液位自动控制系统，拉速控制在1.7m/min，过热度控制在15-30℃。（4）结晶器电磁搅拌电流控制在200A，频率4Hz。
3 检测
（1）成品成分。成品成分控制较好，随机抽取100炉成品成分检验数据，合格率为100%。成分指标见表2。
（2）铸坯质量。转炉生产的45优质碳素结构钢表面质量、尺寸、外形均符合要求。对铸坯内部质量进行检验发现部分铸坯存在1.0级的角部裂纹。低倍检验结果见表3。
（3）性能检验。随机抽取100炉转炉冶炼的45优质碳素结构钢力学性能检验情况，力学性能均满足标准要求。指标见表4。
4 结语
（1）留碳操作生产的45优质碳素结构钢可以满足标准要求。（2）留碳生产45钢，对冶炼过程中的脱磷提出较高的要求，经常出现终点磷含量偏高被迫再造渣增碳出钢。（3）改善原料条件，提高挡渣率，减少因磷超标恶化指标。（4）铸坯偶尔会出现1.0级的角部裂纹，分析原因为铸坯角部冷却强度大引起的。
目前通钢第一钢轧厂开发冶炼45优质碳素结构钢已取得成功，但是在实际生产中还存在着生产准备、原料质量、操作水平、工艺参数改进及控制等方面的问题。随着各项条件、措施的完备，45钢的质量会得到进一步提升。