济钢洁净钢生产工艺实践
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【摘要】立足高强钢炼钢生产实践，按照KR-转炉-LF-RH-CCM的生产工艺路线，搭建洁净钢生产工艺平台，取得了良好的有害元素与夹杂物控制效果，实现了低合金高强钢单线稳定、批量生产，并保证了产品的质量和性能要求。
【关键词】高强钢；洁净度；质量；性能
前言
随着社会经济的发展，工程机械和煤机行业用高强钢向着高参数化、轻量化、大型化的方向发展，因此提高高强钢产品的强度和质量是钢铁企业发展的趋势，也是提高市场竞争力的必要手段。济钢210t转炉作业区充分利用现有装备的有利条件，在低合金高强钢的生产过程中通过工艺优化和技术改进获得了丰富的生产经验，并掌握了高强钢生产的关键技术，完善了设备的冶金功能，逐步实现了一系列低合金高强度钢批量生产的能力。
1、生产工艺
济钢炼钢厂210t转炉作业区于2009年12月26日建成投产，现有KR铁水脱硫、210t转炉、LF精炼炉、RH精炼炉各1座、DANIELI板坯连铸机1台，铸坯厚度250mm、300mm，以250mm的厚度为主，生产钢种包括船板钢、高强度钢、容器钢、管线钢以及其他一些特殊用钢，年产量150万t左右。目前该区域已经实现了100%钢水精炼处理工艺，其中RH处理比率平均达到58%左右。根据低合金高强度钢的轧制以及用户使用要求，实际生产中制定了相应的工艺路线，按照KR-转炉-LF-RH-CCM的生产工艺路线进行生产。
2、生产应用与改进
由于低合金高强钢要求有较高的强度和韧性，因此要求钢水的洁净度高，夹杂物含量低，铸坯的表面质量和内部质量良好。因此需要对钢水中的P、S、N、O、H等有害元素及夹杂物进行合理控制，从而达到产品性能和用户的要求。高强钢的化学成分见表1
通过实际生产的应用和数据分析结果，对高强钢的生产工艺参数进行了相应的改进和优化，提升了高强炼钢工序生产系统的能力，实现了低缺陷高质量的要求，达到了单线生产批量化、稳定运行的目的。相关应用改进如下：
1）脱硫工艺的优化。从生产高强钢的实际情况和数据分析结果表明，要将钢水中的S含量降到更低（10×10-6以下），需要降低精炼初始硫含量。同时，钢水到LF炉快速造渣延长脱硫时间，将渣中全氧含量迅速降低到1.0%以下，并采用合适的氩气搅拌，保证钢-渣充分接触，脱硫期间将钢渣碱度控制在3～5之间，脱硫期间温度控制在1 580～1600℃为宜。
2）减少增氮工艺的优化。根据有关企业的生产实际情况表明，余氧出钢可以大大降低出钢过程的增氮量，因此可以尝试在出钢过程中对钢水不完全镇静，适当减少铝的加入量，保持出钢过程中钢水的氧含量，减少钢水增氮，从而稳定、控制钢水初始N含量。同时，LF精炼过程中通过调节风机的开度，确保钢水处理过程中实现微正压，避免与空气接触增氮。
3）RH工艺的优化。按照冶金热力学关系，100Pa以下氢气分压平衡的钢水氢含量约为（0.5～0.78）×10-6，但RH脱氢过程速率的不均衡使得脱氢在接近其热力学平衡点时出现停滞，钢水氢脱至1×10-6以下需大大延长处理时间。同时，RH在真空处理20min以后脱氧效果减弱，并出现Al烧损。另外根据有关实验研究表明：RH处理过程中夹杂物的去除行为主要发生在前12min，RH处理12min可将绝大部分的夹杂物去除，且2～8min又是去夹杂最快的时间段，16min后熔池中几乎没有簇状物，在20～24min区间内，与其他区间相比，夹杂物的去除率已很小，这表明RH处理24min后，能去除的夹杂物几乎已全部去除，从去除夹杂物的角度考虑，继续进行RH处理的意义不大，该结果与实际取样基本吻合。因此，将RH真空处理时间调整为18～20min，既可以满足钢水脱气要求又可以和生产节奏匹配，实现合理的优化。
4）吹氩时间的优化和调整。根据有关研究表明，喂线后合理的软吹氩工艺有利于钢中夹杂物的上浮，根据LF路喂线软吹氩时间与夹杂物指数关系可见，合适的软吹氩时间应控制在10～15min）。当吹氩时间较长时，钢中的夹杂物指数（夹杂物指数=B类+D类）反而升高，这主要与吹氩较强导致钢液二次氧化有关。因此，将精炼吹氩调整为15 min，保证夹杂物上浮的同时避免二次氧化。
5）精炼渣系的选择。对于高强钢生产精炼渣的选择来说，既要满足脱硫又要保证后期夹杂物的吸附。因此需要考虑精炼渣的组成和熔点，根据实际生产结果看钢渣碱度控制在3～5，∑（MnO+Fe）≤1.0%，Al2O3≥25%，即可满足高强钢生产的要求。
3、结语
1）高强钢的生产需要关注生产原料条件，尽可能的降低各种原料中的有害元素含量，并充分发挥炼钢各工序设备的冶金功能，实现系统的稳定以及系统成本的最低化，获得效益的同时达到优良的产品质量。
2）增氮的控制是贯穿于炼钢生产的各个环节的，因此需要各工序在操作上精心控制，并采取不同措施减少或消除增氮的因素。
3）对于钢水中夹杂物，一方面采用控制为主，即减少夹杂物的产生量；另一方面对于已经产生的夹杂物尽可能的除去或变性，减少对钢材质量的影响。通过优化夹杂物控制和去除的手段，精炼结束后B+D类夹杂物含量可以控制在1.5以下。
4）从生产情况看，P+S+N+O+H的总和在（104～259）×10-6，影响较大的是钢水中的P含量，最低为67×10-6，最高为144×10-6，其次是N含量。如果将P含量稳定控制在50×10-6以内，则P+S+N+O+H的总和可以控制在100×10-6。因此，下一步需要重点考虑钢水P、N含量的稳定控制。
作者简介
李保才，男，1973年出生，1996年年毕业于本溪冶金高等专科学校铁冶金专业.现在济钢生产部从事生产管理工作.