李泊¹，宋宇¹，李偉東¹，潘瑞寶¹，尚世震¹

淵鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠袁遼寧 鞍山 114021冤

摘要：鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠引進(jìn)全氧快速檢驗(yàn)設(shè)備對(duì)生產(chǎn)的汽車(chē)鋼鋼水進(jìn)行過(guò)程全氧測(cè)定，據(jù)此優(yōu)化顯著影響煉鋼過(guò)程的工藝參數(shù)，包括精煉進(jìn)站渣中的 FeO 含量、鋼水RH進(jìn)站溫度、RH 總加鋁量，優(yōu)化后中間包鋼水全氧降低了 29.32%，O5 板軋后缺陷率降低了 54.07%。 

關(guān)鍵詞：煉鋼；精煉；中間包；全氧值；缺陷率

隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，對(duì)汽車(chē)用鋼特別是汽車(chē)面板用鋼的質(zhì)量要求日益嚴(yán)格，針對(duì)汽車(chē)外板用鋼甚至提出了零缺陷的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。為此袁必須持續(xù)提高冷軋板卷的質(zhì)量，首先需要煉鋼工序提供高潔凈度的原料鑄坯。由于煉鋼工藝本身是一個(gè)過(guò)程控制環(huán)節(jié)，缺乏快速、準(zhǔn)確的檢測(cè)手段來(lái)評(píng)價(jià)鋼液的潔凈度，因此，鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠引進(jìn)了鋼液全氧快速檢驗(yàn)裝置，通過(guò)在 RH 及連鑄中間包兩個(gè)工位取全氧樣，能夠在 5 min 之內(nèi)檢驗(yàn)出鋼液中的全氧值來(lái)判斷鋼液的純凈度，從而實(shí)現(xiàn)快速檢測(cè)堯快速響應(yīng)、分級(jí)使用，滿足客戶的個(gè)性化需求。 

1 中間包鋼水全氧分析技術(shù)的應(yīng)用

1.1 設(shè)備簡(jiǎn)介

快速全氧取樣器利用惰性氣體氬氣保護(hù)，在中間包澆注過(guò)程中取樣，棒樣尺寸為Φ4 mm×70 mm，供實(shí)驗(yàn)室分析鋼水中的全氧。 

1.2 全氧分析在生產(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用

鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠汽車(chē)鋼冶煉工藝路線為：鐵水預(yù)處理（鈣鎂基噴吹鐵水脫 S）→轉(zhuǎn)爐冶煉（260 t 頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐）→RH 脫碳及合金化→鑄機(jī)澆注。

汽車(chē)鋼鋼液中的氧是由鋼中的自由氧及脫氧后的氧化物組成，鋼液中的全氧值越低就代表著鋼液越潔凈。因此在生產(chǎn)實(shí)際過(guò)程中，對(duì) RH 及連鑄中間包兩個(gè)工位取全氧樣進(jìn)行檢驗(yàn)分析，并將全氧值與軋后夾雜缺陷率進(jìn)行對(duì)應(yīng)。表 1 為試驗(yàn)汽車(chē)鋼鋼種的成分范圍，表 2 為中間包全氧值與夾雜缺陷指數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系（中間包全氧值檔位越低，全氧值越低）。

由表 2 可見(jiàn)，生產(chǎn)實(shí)際數(shù)據(jù)與理論完全能夠吻合，即中間包全氧值越低，鋼液越純凈，鑄坯軋后夾雜缺陷指數(shù)越低，隨著全氧值升高，缺陷指數(shù)呈明顯上升趨勢(shì)。因此，對(duì)汽車(chē)鋼冶煉工藝環(huán)節(jié)各參數(shù)進(jìn)行跟蹤，找出對(duì)中間包全氧值影響較大的參數(shù)，并有針對(duì)性的加以控制，從而提高鋼液潔凈度。跟蹤收集 100 罐汽車(chē)鋼生產(chǎn)數(shù)據(jù)，對(duì)各工藝參數(shù)分別與全氧量進(jìn)行相關(guān)性分析，最終篩選出五大相關(guān)性較強(qiáng)的參數(shù)與中間包全氧值進(jìn)行回歸分析，結(jié)果如表 3。表 3 中，SS 為整體樣本的離差平方和；MS 為離差平方和均值；F 值為方程中均離差平方和的比；P 值是判定檢驗(yàn)結(jié)果的一個(gè)參數(shù)，當(dāng) P≤0.05 時(shí)，該參數(shù)與相應(yīng)結(jié)果有顯著影響。

由表 3 可見(jiàn)，精煉進(jìn)站渣中 FeO、RH 進(jìn)站溫度、RH 總加鋁量三個(gè)參數(shù)對(duì)汽車(chē)鋼中間包全氧值有顯著性影響。因此結(jié)合目前這三個(gè)工藝參數(shù)控制情況，運(yùn)用 Minitab 質(zhì)量工具進(jìn)行響應(yīng)優(yōu)化器優(yōu)化，得出中間包全氧值在一檔范圍內(nèi)的各參數(shù)控制范圍。圖 1 為響應(yīng)優(yōu)化器優(yōu)化結(jié)果。

圖 1 中，合意性 D 值為在不同值時(shí)的參數(shù)因子的取值，當(dāng)參數(shù)在水平線范圍內(nèi)取值時(shí)，參數(shù)變化對(duì)響應(yīng)結(jié)果及合意性沒(méi)有影響，當(dāng)參數(shù)在折線取值時(shí)，參數(shù)的變化對(duì)響應(yīng)結(jié)果及合意性產(chǎn)生影響。合意性為目標(biāo)的達(dá)成率，當(dāng) D=1.0 時(shí)代表目標(biāo)達(dá)成。 

2 生產(chǎn)工藝參數(shù)的優(yōu)化

依據(jù)中間包全氧與各工藝參數(shù)的回歸分析，結(jié)合響應(yīng)優(yōu)化器提供的最佳參數(shù)控制范圍，對(duì)三個(gè)主要影響因素進(jìn)行了優(yōu)化。 

2.1 精煉進(jìn)站渣中 FeO 含量的優(yōu)化

控制精煉進(jìn)站渣中 FeO 含量就要從轉(zhuǎn)爐源頭入手，控制轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)渣中FeO 含量。重點(diǎn)進(jìn)行如下兩方面的改進(jìn)。 

（1）降低轉(zhuǎn)爐出鋼渣 FeO 含量。優(yōu)化措施有轉(zhuǎn)爐終點(diǎn) C-T 命中率目標(biāo)由 80%提高到 90%，實(shí)際控制在 92%左右，補(bǔ)吹時(shí)間控制在 1 min 之內(nèi)，杜絕二次補(bǔ)吹；同時(shí)在出鋼前采用零位攪拌技術(shù)1~3min。 

（2）控制出鋼帶渣。措施一是改進(jìn)轉(zhuǎn)爐前擋渣工藝，采用軟質(zhì)擋渣塞，有效避免出鋼第一口渣進(jìn)入鋼包；采用轉(zhuǎn)爐出鋼前、后檔渣，并結(jié)合下渣檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行輔助作業(yè)，有效地控制了轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)的下渣量；措施二是出鋼過(guò)程進(jìn)行鋼包頂渣改質(zhì)，隨出鋼的進(jìn)行加入小粒白灰對(duì)鋼液進(jìn)行渣洗，能夠有效地稀釋鋼液頂渣中的 FeO 含量，出完鋼后加入鋁質(zhì)熔渣改質(zhì)劑脫除渣中氧。 

2.2 鋼水 RH 進(jìn)站溫度優(yōu)化

實(shí)施全程加蓋工藝降低鋼包溫降。通過(guò)采取鋼包全程加蓋的措施，能夠有效地減少鋼水的溫度損失，鋼包加蓋與否對(duì)鋼包盛鋼期間鋼水溫度的影響見(jiàn)圖 2。由圖 2 可見(jiàn)，鋼包加蓋對(duì)盛鋼過(guò)程鋼水溫度變化的影響是非常明顯的，能大大降低鋼水的溫降遙在其他條件相同的情況下，60 min 以后，全程加蓋的鋼水溫度比不加蓋高近 30℃。鋼包在空包期間的散熱時(shí)間長(zhǎng)，這期間若對(duì)鋼包加上蓋，則大大減少熾熱的鋼包內(nèi)表面直接對(duì)外部的輻射分散熱損失，從而明顯減少鋼包在出鋼期間和盛鋼期間對(duì)鋼水的蓄熱損失。鋼包加蓋后達(dá)到的效果十分明顯。

2.3 RH 總加鋁量的優(yōu)化

RH 加入的脫氧鋁越多，鋼液中生產(chǎn)的 Al₂O₃ 夾雜物就越多。為了減少汽車(chē)鋼中 Al₂O₃ 夾雜物的生成量，提高鋼水潔凈度，必須減少 RH 總加鋁量。因此對(duì)精煉脫氧工藝進(jìn)行優(yōu)化，首先根據(jù)初始氧含量適當(dāng)采用碳脫氧和錳脫氧脫除過(guò)剩氧，即在脫碳過(guò)程中，加入少量增碳劑或錳鐵，其次是在RH 脫碳結(jié)束后，采用硅脫氧脫除一部分殘氧，即先向鋼液中加入一定量的低碳硅鐵進(jìn)行預(yù)脫氧，再向鋼液中加入鋁粒來(lái)進(jìn)行終脫氧和合金化，從而通過(guò)減少脫氧鋁的使用量。 

3 取得的效果

3.1 降低渣中 FeO 含量

通過(guò)以上控制措施，轉(zhuǎn)爐終渣 FeO降低了11.25% ， 轉(zhuǎn)爐出鋼后鋼包頂渣 FeO降低了18.92%，精煉進(jìn)站渣中 FeO含量降低了 34.82%。 

3.2 減少鋼水溫度損失

實(shí)施鋼包加蓋工藝后，鋼水運(yùn)輸過(guò)程溫降速率顯著降低，空包時(shí)包襯溫度大幅度提高，效果如表 4 所示。為準(zhǔn)確控制 RH 鋼水進(jìn)站溫度提供了保障^[1]。

3.3 降低 Al₂O₃ 的生成量

通過(guò)采用碳脫氧、錳脫氧、硅脫氧工藝后，有效的降低了 Al₂O₃ 生成量，降低鋼液中的全氧含量。 試驗(yàn)表明，工藝優(yōu)化后，中間包和鑄坯內(nèi)的全氧量相差不多[2]。通過(guò)以上工藝措施的實(shí)施，精煉進(jìn)站渣中 FeO、RH 進(jìn)站溫度、RH 總加鋁量的控制范圍已經(jīng)提升到響應(yīng)優(yōu)化器優(yōu)化后的目標(biāo)范圍之內(nèi)，鋼水潔凈度有了明顯的提升。經(jīng)過(guò)對(duì)比測(cè)算，鋼水中間包全氧降低了 29.32%，重點(diǎn)客戶汽車(chē)用 O5 板軋后夾雜缺陷率降低了 54.07%。 

4 結(jié)語(yǔ)

鋼液全氧快速檢驗(yàn)技術(shù)可以為煉鋼過(guò)程鋼液潔凈度提供一個(gè)快速、準(zhǔn)確的判斷依據(jù)。 鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠運(yùn)用質(zhì)量工具分析結(jié)果，優(yōu)化了精煉進(jìn)站渣中 FeO含量、鋼水 RH 進(jìn)站溫度和 RH總加鋁量，優(yōu)化后鋼水中間包全氧降低了 29.32%，重點(diǎn)客戶汽車(chē)用 O5 板軋后夾雜缺陷率降低了 54.07%。

參考文獻(xiàn)

[1] 孟勁松，張鐘錚. 煉鋼系統(tǒng)溫度優(yōu)化的實(shí)踐[C]椅中國(guó)鋼鐵年會(huì)論文集. 北京院中國(guó)金屬學(xué)會(huì)，2001：489.

[2] 簡(jiǎn)龍，溫鐵光，王鵬，等. RH 生產(chǎn)超低碳鋼硅脫氧工藝研究與實(shí)踐[C]//2010 年全國(guó)煉鋼-連鑄生產(chǎn)技術(shù)會(huì)議論文集. 河北院中國(guó)金屬學(xué)會(huì)，2010：287-288.