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转炉炼钢脱氧工艺的优化. 王 荣 李伟东 孙 群 鞍钢钢铁集团公司第二炼钢厂. 前言. 钢水中氧含量是冶炼、浇注正常化程度的重要标志，其控制的合适与否和钢坯的表面及内在质量、冶炼与浇注过程的顺行、炉衬的寿命和合金的消耗等均存在直接联系，因此脱氧成为炼钢工序的重要工艺环节，而脱氧工艺 ( 脱氧剂种类、用量、加入时间、次序 ) 不同，脱氧效率也发生变化，它将对钢水质量产生重要的影响。为了满足用户需求、适应炼钢工艺的发展，针对不同钢种以及对钢种的不同质量要求，采用相应的脱氧材料和脱氧工艺非常必要。. O 2. Ar 或 N 2. 鞍钢第二炼钢厂生产基本情况.
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转炉炼钢脱氧工艺的优化 王 荣 李伟东 孙 群 鞍钢钢铁集团公司第二炼钢厂
前言 钢水中氧含量是冶炼、浇注正常化程度的重要标志，其控制的合适与否和钢坯的表面及内在质量、冶炼与浇注过程的顺行、炉衬的寿命和合金的消耗等均存在直接联系，因此脱氧成为炼钢工序的重要工艺环节，而脱氧工艺(脱氧剂种类、用量、加入时间、次序)不同，脱氧效率也发生变化，它将对钢水质量产生重要的影响。为了满足用户需求、适应炼钢工艺的发展，针对不同钢种以及对钢种的不同质量要求，采用相应的脱氧材料和脱氧工艺非常必要。
O2 Ar或N2 鞍钢第二炼钢厂生产基本情况 2.1主体设备及工艺流程 RH-TB精炼 LF炉精炼 铁水预处理 转炉冶炼 板坯连铸 连铸坯 ANS-OB精炼
鞍钢第二炼钢厂生产基本情况 2.2钢种基本情况
脱氧工艺的优化实践 1、普碳钢脱氧工艺优化 原有的脱氧工艺： 在出钢过程中，依次加入FeMn、FeSi、 AlMnFe等进行脱氧合金化，然后进行其它成分的合金化，精炼处理过程根据钢水的实际脱氧度进行调整，脱氧不足时在精炼处理开始通过添加铝粒调整，精炼搬出前再通过添加铝粒做最后的脱氧度调整，若转炉脱氧度满足钢种要求，在精炼开始时可不调整脱氧度。 存在的不足： Mn及Si等合金的收得率较低；Al合金的利用率低，消耗量大，Al203生成量较大。
脱氧工艺的优化实践 1、普碳钢脱氧工艺优化 优化的脱氧工艺： 转炉出钢过程依次添加焦炭或CaC2或SiC、AlMnFe、FeMn、FeSi等进行脱氧合金化，然后进行其它成分的合金化，出钢后进氩站通过喂铝线调整脱氧度及Als含量，精炼搬出前通过添加铝粒做最后的脱氧度调整。 优点： 采用了廉价的焦炭或CaC2等脱氧剂，降低了脱氧铝合金消耗；同时由于调整了FeMn、FeSi、 AlMnFe等合金的加入顺序，可显著提高各合金的收得率；降低脱氧用铝合金的量，从而大幅度减少Al2O3的生成量。
脱氧工艺的优化实践 2、低碳钢脱氧工艺优化 原有的脱氧工艺： 在出钢过程中，依次加入AlMnFe、FeMn等进行脱氧，然后进行其它成分的合金化，出钢后进氩站通过喂铝线调整脱氧度及Als含量，精炼处理过程根据钢水的实际脱氧度进行调整，脱氧不足时在精炼处理开始通过添加铝粒调整，精炼搬出前再通过添加铝粒做最后的脱氧度调整，若转炉脱氧度满足钢种要求，在精炼开始时可不调整脱氧度。 存在的不足： Mn系等合金的收得率较低；AlMnFe合金的利用率低，消耗量大，Al203生成量较大；因钢包顶渣氧化性强，连铸浇注过程Als损失较大；由于出钢过程AlMnFe合金加入量较大，造成出钢过程脱氧度过强，钢水中的氮含量偏高。
脱氧工艺的优化实践 2、低碳钢脱氧工艺优化 优化的脱氧工艺： 转炉出钢过程依次添加焦炭或CaC2、AlMnFe等脱氧剂脱氧，其中各脱氧合金的总添加量应按转炉出钢后罐内氧含量在200×10-6～400×10-6之间进行控制，出钢后进氩站通过喂铝线实现完全脱氧，并调整钢水的Als含量，喂铝线结束后吹氩至少3分钟以上，然后添加含铝的铝造渣球或熔渣还原剂等扩散脱氧剂；精炼处理过程根据钢水的实际脱氧度进行调整，脱氧不足时在精炼处理开始通过添加铝粒调整，精炼搬出前再通过添加铝粒做最后的脱氧度调整，若转炉脱氧度满足钢种要求，在精炼开始时可不调整脱氧度，C、Mn、Nb、Ti等成分的合金化在精炼第一次脱氧度调整后进行。 优点： 采用了廉价的焦炭或CaC2等脱氧剂，降低了脱氧铝合金消耗；在精炼处理过程进行Mn及其它成分的合金化，提高了合金的收得率；采用了扩散脱氧剂，从而降低钢包渣的氧化性，减少浇注过程Als的损失量。
脱氧工艺的优化实践 3、RH轻处理钢脱氧工艺优化 原有的脱氧工艺： 在出钢过程中，依次加入铝锭、FeMn等进行脱氧，然后进行Cr等其它成分的合金化，出钢后进氩站通过喂铝线调整钢水中的氧含量至钢种要求范围,喂铝线结束后吹氩至少3分钟以上，然后添加含Al的铝造渣球或熔渣还原剂等扩散脱氧剂；RH-TB真空精炼脱碳结束即采用真空脱氧结束后，通过添加铝粒调整脱氧度和Als含量。 存在的不足： 铝锭的消耗量较大；由于出钢过程脱氧度较强，钢水中氮含量有增加的趋势；虽然采用了扩散脱氧剂，但因精炼处理过程钢水中氧含量依然较高，精炼结束后钢包顶渣的氧化性较强，连铸浇注过程钢水的Als损失较大。
脱氧工艺的优化实践 3、RH轻处理钢脱氧工艺优化 优化的脱氧工艺： 转炉出钢过程依次添加焦炭或CaC2等脱氧剂脱氧，其中脱氧合金的添加量应按转炉出钢后罐内氧含量在400×10-6～600×10-6之间进行控制，出钢后进氩站通过喂铝线调整氧含量至钢种要求范围，喂铝线结束后吹氩至少3分钟以上，然后添加含铝的铝造渣球或熔渣还原剂等扩散脱氧剂；RH-TB精炼真空脱氧过程可根据实际脱碳用氧含量的需求在处理前期通过添加焦炭或MnFe调整氧含量，真空脱氧结束后依次添加FeSi、铝粒调整脱氧度和Als含量，RH-TB精炼处理结束后，向钢包表面添加含铝的铝造渣球或熔渣还原剂等扩散脱氧剂。 优点： 采用了廉价的焦炭或CaC2等脱氧剂，降低了脱氧铝合金消耗；RH终脱氧采用了Si、Al两步脱氧方法，并在转炉吹氩结束后和和精炼处理结束后两次使用扩散脱氧剂，可显著降低钢包顶渣的氧化性，降低连铸浇注过程钢水Als的损失量。
脱氧工艺的优化实践 4、超低碳钢脱氧工艺优化 原有的脱氧工艺： 在出钢过程中，加入铝锭（少量）、FeMn等脱氧剂进行脱氧，出钢后进氩站通过喂铝线调整钢水中的氧含量至钢种要求范围,喂铝线结束后吹氩至少3分钟以上，然后添加含铝的铝造渣球或熔渣还原剂等扩散脱氧剂；RH-TB真空精炼脱碳结束后通过添加铝粒调整脱氧度和Als含量。 存在的不足： 虽然采用了扩散脱氧剂，但因精炼处理过程钢水中氧含量依然较高，精炼结束后钢包顶渣的氧化性较强，连铸浇注过程钢水的Als损失较大；由于出钢后钢水中氧含量过高，造成氩站铝线消耗量较大。
脱氧工艺的优化实践 4、超低碳钢脱氧工艺优化 优化的脱氧工艺： 转炉出钢过程依次添加焦炭或CaC2、MnFe等脱氧剂脱氧，其中脱氧合金的添加量应按转炉出钢后罐内氧含量在600×10-6～800×10-6之间进行控制，出钢后进氩站通过喂铝线调整氧含量至钢种要求范围，喂铝线结束后吹氩至少3分钟以上，然后添加含铝的铝造渣球或熔渣还原剂等扩散脱氧剂；RH-TB真空精炼过程可根据实际脱碳用氧含量的需求在处理前期通过添加焦炭或MnFe调整氧含量，真空脱碳结束后依次添加FeSi、铝粒、FeTi调整脱氧度和Als及Ti含量，RH-TB精炼处理结束后，向钢包表面添加含铝的铝造渣球或熔渣还原剂等扩散脱氧剂；在中间包浇注过程中，随着浇注的进行继续向中间包钢水表面添加含铝的铝造渣球或熔渣还原剂等扩散脱氧剂。 优点： 采用了廉价的焦炭或CaC2等脱氧剂，降低了脱氧铝合金消耗；并在转炉吹氩结束后、精炼处理结束后、中间包浇注过程三次使用扩散脱氧剂，可显著降低钢包顶渣及中间包渣的氧化性，降低连铸浇注过程钢水Als的损失量；真空脱碳结束后采用了Si、Al、Ti三步脱氧工艺，可显著降低脱氧铝合金消耗，减少AL2O3的生成量，改变夹杂物的形态，提高连铸坯的质量。
优化前后的效果对比 1、连铸坯质量对比 脱氧工艺优化后，由于脱氧用各类铝合金的消耗显著降低， Al2O3的生成量也显著降低，钢水中Al2O3夹杂量也随之降低，连铸坯轧后夹杂废品率显著降低，连铸坯质量有所提高。优化前后连铸坯轧后夹杂废品率对比 从图中可以看出，脱氧工艺优化后，连铸坯轧后废品率降低了0.11%。
优化前后的效果对比 2、技术指标对比 从表中数据对比可以看出，脱氧工艺优化后，各钢种Si、Mn等合金的收得率提高，浇注过程Als损失减少，脱氧合金成本大大降低。
结 论 （1）采用廉价的焦炭、CaC2、SiC等脱氧剂，可降低脱氧铝合金消耗，降低连铸浇钢过程水口堵塞率，减少钢水中Al2O3夹杂的数量，提高连铸坯的质量； （2）采用了含铝的铝造渣球及熔渣还原剂等扩散脱氧剂，可以显著降低钢包顶渣及中间包渣的氧化性，降低连铸浇钢过程钢水中Als损失； （3）采用两步脱氧法，应用沉淀脱氧、扩散脱氧、真空脱氧三种脱氧方式有效组合，降低了脱氧铝合金消耗； （4）在超低碳钢上采用了Si、Al、Ti三步脱氧工艺，可显著降低RH脱氧用铝合金的量，从而减少Al2O3的生成量，降低钢水中Al2O3夹杂的数量，改变夹杂物的形态，提高连铸坯质量。 （5）脱氧工艺优化后，Si及Mn的收得率均提高了5%以上， Als损失降低了50×10-6以上，脱氧合金成本显著降低。
