影響普碳鋼可澆性因素分析與實(shí)踐

張?zhí)��? 張建奎  楊  杰

（安陽鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司）

摘  要：本文通過對普碳鋼生產(chǎn)過程中，煉鋼各工序關(guān)鍵工藝控制參數(shù)的數(shù)據(jù)分析，找出了影響普碳鋼可澆性的主要因素和臨界點(diǎn)，并針對要因優(yōu)化制訂了有效的工藝制度，取得了明顯的改進(jìn)效果。

關(guān)鍵詞：普碳鋼；可澆性；分析

1 引言

普通碳素結(jié)構(gòu)鋼（以下簡稱“普碳鋼”），由于其氧化性強(qiáng)以及外來夾雜物進(jìn)入，在澆注過程中經(jīng)常出現(xiàn)鋼中夾雜物多，影響鋼水質(zhì)量，甚至影響到連連鑄工序的可澆性，造成漏鋼等生產(chǎn)事故。據(jù)統(tǒng)計(jì)，因普碳鋼可澆性差造成的漏鋼、回爐等生產(chǎn)事故占總事故的66.89%，嚴(yán)重影響了工序的生產(chǎn)穩(wěn)定順行，必須對普碳鋼可澆性差產(chǎn)生原因的進(jìn)行研究分析，并采取針對性措施加以解決。

2 數(shù)據(jù)分析說明

1）統(tǒng)計(jì)樣本數(shù)：13216爐，共109個(gè)澆次。

2）以普碳鋼可澆性差指數(shù)（以下簡稱“指數(shù)”）為評價(jià)參數(shù)，分析煉鋼過程各工藝關(guān)鍵控制參數(shù)對普碳鋼可澆性的影響，目標(biāo)指數(shù)控制在1.0以下。

3 影響因素分析

3.1 出鋼終點(diǎn)碳含量的影響

由碳氧平衡積可知，出鋼終點(diǎn)碳含量越高，鋼中氧含量越低。統(tǒng)計(jì)分析得出，出鋼終點(diǎn)碳對普碳鋼可澆性差有影響，其指數(shù)隨出鋼終點(diǎn)碳含量的升高而降低，說明在較低的出鋼終點(diǎn)碳時(shí)，鋼水脫氧不足鋼中氧含量高，出鋼終點(diǎn)碳每降低0.01%，指數(shù)上升高0.145，如圖1所示。

3.2 鋼中Mn/Si的影響

鋼中Mn/Si越高鋼渣流動(dòng)性好，易于流動(dòng)排除。統(tǒng)計(jì)分析得出，鋼中Mn/Si在2.60以下時(shí)，指數(shù)隨著鋼中Mn/Si的降低驟然升高，可澆性變差，但大于3.0影響不大，如圖2所示。

3.3 拉坯速度的影響

對于定徑水口拉速控制工藝，拉坯速度越高意味中間包液面越高，夾雜物在中間罐內(nèi)停留時(shí)間長，容易排除。統(tǒng)計(jì)分析得出，當(dāng)拉坯速度約低于2.90m/min，指數(shù)迅速升高，可澆性變差，如圖3所示。

3.4 拉坯速度波動(dòng)的影響

連鑄機(jī)拉坯速度波動(dòng)越大，說明中間包液面及流場穩(wěn)定性越差，對夾雜物的排除不利。統(tǒng)計(jì)分析得出，指數(shù)隨著拉坯速度波動(dòng)的降低即澆注穩(wěn)定性的提高而減小，可澆性有所改善，且在負(fù)偏差時(shí)斜率絕對值大，即下爐拉速突然增加更容易影響普碳鋼的可澆性，如圖4所示。

3.5 澆注溫度的影響

鋼水澆注溫度越高，鋼水黏度越低，流動(dòng)性越好，有利于夾雜物的上浮，反之不利于排除。統(tǒng)計(jì)得出，在澆注溫度較低時(shí)（約低于1532℃），指數(shù)明顯升高，正常澆注溫度條件下影響不大，如圖5所示。

4 普碳鋼生產(chǎn)工藝制度的優(yōu)化

4.1 冶煉成份控制

根據(jù)以上數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，優(yōu)化設(shè)計(jì)普碳鋼冶煉成份及鋼中Mn/Si控制標(biāo)準(zhǔn)，見表1。

表1 普碳鋼冶煉成份及鋼中Mn/Si控制標(biāo)準(zhǔn)

4.2 冶煉終點(diǎn)控制

為控制終點(diǎn)鋼中氧含量，控制出鋼終點(diǎn)碳≥0.08%，當(dāng)出鋼終點(diǎn)碳每降低0.01%脫氧劑補(bǔ)加量增加0.17kg/t。同時(shí)為滿足連鑄澆注溫度要求，控制轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)出鋼溫度為1635-1665℃。

4.3 連鑄澆注工藝控制

為發(fā)揮連鑄中間包冶金工藝功能，中間包液面控制必須大于600mm，最低液面不低于450mm，連鑄機(jī)拉坯速度≥3.2m/min，爐與爐拉速波動(dòng)控制在±0.2m/min，澆注溫度控制在1530-1550℃。

5 應(yīng)用效果

通過對普碳鋼生產(chǎn)過程中關(guān)鍵工藝控制參數(shù)的優(yōu)化，普碳鋼可澆性得到了很好的改善。其中，Mn/Si不合比率由優(yōu)化前的0.66%降低到0.32%，轉(zhuǎn)爐出鋼終點(diǎn)碳由優(yōu)化前的0.072%，降低到0.086%。澆注過程的穩(wěn)定性明顯提高，合格率由優(yōu)化前的88.71%提高到96.17%，平均拉坯速度由3.27m/min提高到3.56m/min。漏鋼事故率由0.51%降低到0.01%，事故回爐由0.09%降低到0.00%。

6 結(jié)語

6.1 通過優(yōu)化普碳鋼生產(chǎn)過程關(guān)鍵工藝控制參數(shù)，普碳鋼可澆性得到了很好的改善，漏鋼事故率和生產(chǎn)事故回爐大幅降低。

6.2 統(tǒng)計(jì)分析得出，出鋼終點(diǎn)碳對普碳鋼可澆性差有影響，指數(shù)隨出鋼終點(diǎn)碳含量的升高而降低，說明在較低的出鋼終點(diǎn)碳時(shí)，鋼水脫氧不足鋼中氧含量高。

6.3 鋼中Mn/Si和拉坯速度對普碳碳可澆性影響較大，當(dāng)鋼中Mn/Si在2.60以下時(shí)或拉坯速度低于2.90m/min時(shí)，指數(shù)隨著鋼中Mn/Si和拉坯速度的降低驟然升高。

6.4 拉坯速度波動(dòng)在低于-0.20 m/min或大于0.20 m/min，對指數(shù)有影響，且負(fù)偏差時(shí)斜率絕對值更大即影響更大。

6.5 鋼水澆注溫度只有在低于1532℃時(shí)，指數(shù)才明顯增加，正常澆注溫度影響不大。