《山东冶金》 2005年第2期
钢水在线成分微调技术的研究与应用
付 博，孟召来，任科社，胡 滨，毕永杰
（莱芜钢铁股份有限公司 炼钢厂，山东 莱芜 271104）
摘 要：转炉成分控制能力有限，为实现钢水成分的预知预控，通过对钢水、铸坯取样分析，研究了转炉操作和吹氩工艺对钢水成分均匀性的影响，提出并实施精炼在线成分微调技术，使转炉成分控制能力提高、合金收得率提高3%、成分合格率提高1.5%、钢水均匀性等得到很大提高，为连铸生产顺行提供了有力保障。
关键词：钢水；在线成分微调技术；精炼；合金收得率
中图分类号：TF703.8
文献标识码：A
文章编号：1004-4620（2005）02-0017-02
Application and Research of the On-line Composition Trimming Technology of Molten Steel
FU Bo, MENG Zhao-lai, REN Ke-she, HU Bin, BI Yong-jie
（The Steelmaking Plant of Laiwu Iron and Steel Co., Ltd., Laiwu271116, China）
Abstract：Since converter composition control ability is limited, to realize molten steel composition know in advance control in advance, the influences of the converter operating and the argon rinsing on the composition uniformity of molten steel are studied by sample analysis for the molten and casting blank. And the online composition trimming technology is put forward and actualized. Therefore converter composition control ability and the composition uniformity of molten steel are improved; the recovery of alloy is increased by 3%, the composition percent of pass is raised by 1.5% and the guarantee for continuous casting production to smooth operation is supplied.
Key words：molten steel; online composition trimming technology; refine; recovery of alloy
1 前 言
莱芜钢铁股份有限公司炼钢厂（简称莱钢炼钢厂）现有40t氧气顶吹转炉3座，60t氧气顶吹转炉1座，成分控制一直是转炉生产的重要一环。1999年在精炼平台实施了氩后取样快速反馈措施，但该措施不能在浇注前有效控制钢水成分，无法适应快速转炉生产节奏，未能实现真正意义上的“成分预知预控”。当钢水成分不合时连铸机只能断流停浇，阻碍转炉、连铸机作业率的进一步提高，制约钢铁料消耗、连铸机单包连拉炉数、中包耐材消耗、连铸金属收得率等经济技术指标的提高，甚至打乱全厂设备定修计划。随着4#转炉的建成投产，为保障产能最大化，钢水成分预知预控成为关键。为此。通过现场调研攻关，提出并实施了精炼在线成分微调技术。
2 精炼在线成分微调技术的研究思路
2.1 在线成分微调地点选择
精炼吹氩平台处于转炉连铸快节奏生产的中枢位置，是钢水供应的必经之路，且配有钢包喂线设备、钢包底吹氩系统、钢水成分数据传输系统，因此是在线成分微调的最佳位置。
2.2 在线成分微调手段及原理
采用钢包喂丝机将包芯线快速均匀地喂入钢水一定深度，在吹氩的动力学条件下，合金迅速溶化并均布于钢水中，达到快速在线成分微调的效果。
3 工业性试验
3.1 合金回收率
试验钢种为HRB335。精炼喂线工艺的C、Si、Mn回收率试验指标见表1。
表1 C、Si、Mn回收率试验指标 %
|
喂线种类 |
试验炉数 |
回收率 |
|
锰铁线 |
107 |
96.8 |
|
硅铁线 |
41 |
81.2 |
|
碳线 |
52 |
95.6 |
3.2 工序操作对初样成分代表性的影响
工艺光谱与炉后光谱的分析结果对比见表2。
表2 分析结果对比 %
|
炉号 |
取样地点 |
C |
Si |
Mn |
P |
S |
|
3-2579* |
精炼（原样） |
0.20 |
0.38 |
0.147 |
0.019 |
0.041 |
|
炉后 |
0.19 |
0.40 |
0.141 |
0.017 |
0.38 |
|
3-2591 |
精炼（原样） |
0.22 |
0.35 |
0.138 |
0.015 |
0.028 |
|
炉后 |
0.23 |
0.35 |
0.137 |
0.017 |
0.026 |
|
3-2527 |
精炼（原样） |
0.26 |
0.39 |
0.148 |
0.015 |
0.038 |
|
精炼二次分析 |
0.22 |
0.40 |
0.149 |
0.013 |
0.031 |
|
炉后 |
0.22 |
0.41 |
0.145 |
0.013 |
0.030 |
|
1-2525 |
精炼（原样） |
0.22 |
0.50 |
0.149 |
0.015 |
0.030 |
|
|
炉后 |
0.22 |
0.52 |
0.147 |
0.016 |
0.032 |
|
2-2711 |
精炼（原样） |
0.21 |
0.41 |
0.147 |
0.016 |
0.038 |
|
炉后 |
0.22 |
0.42 |
0.146 |
0.016 |
0.036 |
|
3-2580 |
精炼（原样） |
0.19 |
0.37 |
0.139 |
0.017 |
0.043 |
|
炉后 |
0.18 |
0.39 |
0.133 |
0.016 |
0.037 |
|
2-2708 |
精炼（原样） |
0.21 |
0.39 |
0.144 |
0.019 |
0.044 |
|
炉后 |
0.21 |
0.39 |
0.142 |
0.019 |
0.040 |
注：放钢过程有未熔化现象。
3.2.1
偏差原因分析 精炼光谱和炉后光谱有时存在分析偏差，仪器分析误差允许范围为：C 0.02%，Si 0.04 %，Mn 0.06%。
造成成分偏差大的主要原因是：
（1）个别炉次炉后目测碳含量后再加碳粉，加入时机较晚，尤其是碳粉加入量大时，碳粉易浮在表面，造成吹氩前期、后期成分偏差；
（2）个别炉次合金加入集中或挡渣效果差，合金熔化效果不好，钢水均匀性差，吹氩后造成后期合金元素回升；
（3）精炼试样加工质量差，造成光谱分析存在较大偏差。
3.2.2 预防措施 精炼光谱和炉后光谱应经常进行校对，及时调整偏差；转炉采取高拉碳，尽量减少碳粉加入量；放钢前必须炉前取样目测碳含量，不能依赖炉后取样目测碳含量后再加碳粉，增碳炉次应提前加入增碳剂，避免碳粉加入而浮于表面；加完合金及增碳剂后，要用钢流冲击未熔化区，使成分均匀，避免合金结砣；严格掌握合金加入时机，加入时间不能少于20s；加强放钢及挡渣操作，避免钢渣混出和大炉口下渣；应严格按规程进行吹氩操作，以确保吹氩效果。
4 微调炉次成分均匀性调研
4.1 喂碳丝试验情况
喂碳丝试验情况见表3。
表3 喂碳丝试验结果
|
炉号 |
钢种 |
取样时间 |
喂线量/m |
钢样成分/% |
|
C |
Si |
Mn |
P |
S |
|
3-16106 |
HRB335 |
吹氩1.5min* |
24 |
0.23 |
0.37 |
0.147 |
0.030 |
0.035 |
|
吹氩6.5min |
0.25 |
0.37 |
0.148 |
0.032 |
0.034 |
|
检查站取样，炉后分析 |
0.24 |
0.40 |
0.146 |
0.027 |
0.033 |
|
大包复样 |
0.24 |
0.39 |
0.147 |
0.027 |
0.032 |
|
连铸坯样 |
0.24 |
0.40 |
0.147 |
0.028 |
0.033 |
|
3-16107 |
HRB335 |
吹氩1.5min
* |
48 |
0.18 |
0.39 |
0.155 |
0.040 |
0.041 |
|
吹氩3min |
0.20 |
0.39 |
0.156 |
0.039 |
0.038 |
|
检查站取样，炉后分析 |
0.21 |
0.42 |
0.155 |
0.040 |
0.036 |
|
大包复样 |
0.20 |
0.40 |
0.154 |
0.039 |
0.035 |
|
连铸坯样 |
0.20 |
0.41 |
0.155 |
0.038 |
0.035 |
|
3-16108 |
HRB335 |
吹氩1.5min
* |
24 |
0.21 |
0.37 |
0.145 |
0.028 |
0.041 |
|
吹氩4.5min |
0.22 |
0.37 |
0.144 |
0.028 |
0.039 |
|
检查站取样，炉后分析 |
0.23 |
0.40 |
0.145 |
0.030 |
0.034 |
|
大包复样 |
0.22 |
0.39 |
0.144 |
0.028 |
0.035 |
|
连铸坯样 |
0.22 |
0.40 |
0.145 |
0.029 |
0.034 |
|
3-16110 |
HRB335 |
吹氩1.5min
* |
24 |
0.23 |
0.36 |
0.138 |
0.020 |
0.031 |
|
吹氩4.5min |
0.24 |
0.35 |
0.138 |
0.020 |
0.029 |
|
检查站取样，炉后分析 |
0.24 |
0.37 |
0.138 |
0.022 |
0.027 |
|
大包复样 |
0.24 |
0.36 |
0.139 |
0.021 |
0.028 |
|
连铸坯样 |
0.24 |
0.36 |
0.138 |
0.022 |
0.027 |
注：吹氩1.5min后立即喂碳丝。
4.2 微调炉次成分均匀性分析结果
对连铸坯横刨，在断面上取样。把铸坯断面的两条对角线等分为6份，再将对角线上的等分点由外向内按顺时针方向编号1～9，利用原子吸收、原子发射及红外碳硫仪等设备检验，钢种：HRB335，炉号：3-16107（A面）。结果见表4。
表4 成分分析结果 ％
|
项
目 |
C |
Si |
Mn |
P |
S |
|
熔炼成分
|
0.21 |
0.42 |
1.55 |
0.040 |
0.036 |
|
坯断面成分平均值 |
0.20 |
|