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[摘 要]本文结合实际生产数据，通过对日钢120tBOF-RH-LF生产MR低碳深冲钢生产工艺进行分析，探讨了冶炼过程中化学成分控制的影响因素和降低生产成本的措施。结果表明，为使转炉冶炼终点钢液成分和温度满足工艺要求，同时减轻设备损耗，减少脱氧剂消耗，转炉终点碳控制在0.06%，出钢温度控制在1640℃比较合理。通过控制转炉终点碳含量稳定并与终点温度良好匹配，同时优化原辅料质量，可减少转炉冶炼过程在钢液增硫，缩短LF冶炼周期，减少冶炼电耗。
[关键词]低碳深冲钢 生产工艺 成分控制 成本控制
中图分类号：TG335 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）18-0038-01
电镀锡薄钢板用低碳深冲钢具有耐腐蚀、无毒、强度高、延展性好等特点，应用广泛。由于其要求有较高的屈服强度和较好的延展率，因此对钢中夹杂物含量和有害元素含量要求严格。为了减少原材料和设备损耗，降低成本，本文结合实际对日照钢铁有限公司板材制造部120tBOF-RH-LF工艺生产MR低碳深冲钢的工艺进行了研究。
1 生产工艺流程
根据目前的实际生产条件，目前本厂所采用的工艺路线为双联精炼工艺路线：高炉铁水→120t顶底复吹转炉→RH→LF→板坯连铸机。
1.1 转炉冶炼
转炉冶炼工序的控制重点是终点碳和磷含量及冶炼终点温度的控制。根据现行工艺路线条件，由于进入脱硫站的铁水不进行“三脱”预处理，为降低后续LF炉脱硫压力，确保产品质量和降低生产成本，应控制入炉铁水[S]含量。根据现行工艺要求选择铁水硫含量w[S]≤0.035%的铁水进行冶炼。为减少N等有害元素及钢液中夹杂物含量的增加，转炉采用一倒操作进行终点控制，尽量避免二次下枪补吹，同时转炉冶炼过程中采用全程底吹氩操作。
1.2 RH精炼
要求RH进站钢水温度T≥1570℃，RH炉对钢水进行脱碳、脱氧及合金化。在真空度达到工艺要求后进行吹氧脱碳，脱碳完成后加铝脱氧，脱氧结束后进行合金化。
1.3 LF精炼
LF炉主要任务为调整钢水温度和成分，造白渣脱硫，同时软吹搅拌促使夹杂物充分上浮。LF炉冶炼过程中要控制钢水增碳和增氮。
1.4 板坯连铸
连铸过程采用全程保护浇注技术，开浇前3min通过用氩气吹扫塞棒区及长水口区排除中间包内空气的方式，确保中间包内空气完全排除，大包长水口及浸入式水口采用氩封进行保护。
2 工艺分析
2.1 脱磷工艺分析
转炉脱磷反应是渣-金界面间的反应。生产中采用120t顶底复吹转炉对铁水进行脱磷处理。根据脱磷反应热力学及动力学条件可知，转炉生产中有利于脱磷的条件是：高碱度、高氧化性、大渣量及合适的温度。生产过程中通过采用合理的造渣制度，确保炉渣碱度和氧化性满足脱磷的要求，同时控制好过程温度，确保脱磷反应顺利进行。
通过对生产中有效的30炉生产数据进行统计分析，讨论了转炉冶炼终点钢液中碳含量和终点温度对终点磷含量的影响。
通过对不同冶炼炉次的终点成分进行统计分析，终点[C]含量最大值为0.079%，最小值为0.024%，平均值为0.051%。终点[P]含量最大值为0.022%，最小值为0.009%，平均值为0.014%。从转炉冶炼终点钢液中[C]含量与[P]含量的关系图中可知，对于不同炉次冶炼终点钢液[C]含量的高低对钢液脱磷效果无明显影响，其主要受造渣制度的影响。说明熔渣氧化性达到一定值后其氧化性高低对钢液脱磷效果已无明显影响。而当转炉终点碳含量低于临界碳含量时，脱碳反应能力减弱，以钢液氧化反应为主，导致钢液过氧化严重。因此，为降低冶炼终点钢水氧化性，延长炉龄，减少脱氧剂消耗，对于转炉冶炼磷含量较低的低碳深冲钢时，转炉终点碳含量应按冶炼工艺要求的上限控制。工艺要求转炉终点碳含量应控制在0.04-0.07%。
从冶炼终点钢液温度和终点[P]含量的关系看出，根据脱磷反应的热力学条件，熔池温度越高，则脱磷反应的阻力越大。从脱磷反应动力学方面来看，温度较低时炉渣粘度增加，流动性变差，不利于脱磷。理论研究表明，钢液脱磷反应的温度范围为1450-1500℃。随着冶炼终点温度的升高，钢液中[P]含量有上升的趋势。这与上述的理论分析相吻合。根据实际生产数据统计分析，在不同的钢包包况条件下，目前出钢过程中的温降在20-40℃。因此，在实际生产中，在保证钢包包况良好的条件下，转炉冶炼终点温度应按1640℃进行控制。
由于冶炼原辅料和转炉出钢带渣的影响，钢液在后续精炼过程中会产生不同程度的回磷现象，导致钢液磷含量增加。通过对生产数据进行分析，中间包钢液回磷量最小值为0，最大值为0.003%，平均值为0.0016%。因此，为了确保产品磷含量在工艺要求范围内，转炉出钢磷含量应≤0.017%。
2.2 脱碳工艺分析
RH炉对钢水进行深脱碳处理。根据工艺要求，转炉出站钢水氧含量控制在400-600ppm范围内。根据汪明东建立的RH真空处理脱碳数学模型，当钢中w[O]=600ppm，RH真空处理钢液初始碳含量w[C]控制在0.03%-0.04%时，可进行自然脱碳。因此，对于转炉终点碳含量w[C]≤0.04%的炉次，无需吹氧，利用真空条件进行自然脱碳，从而降低钢水终点氧含量，减少钢液污染。对于部分炉次碳含量较高的情况，则采用吹氧进行强制脱碳。根据实际生产数据，经RH脱碳后，钢中[C]含量可控制在0.01%以内，符合工艺要求。
根据不同炉次[C]含量的变化趋势可知，转炉冶炼终点[C]含量的高低对中间包钢液的[C]含量有一定的影响。正常情况下，转炉终点碳含量越高，则中间包钢液[C]含量也相应越高。分析原因主要是[C]含量高的炉次，RH炉处理时间长，导致到精炼工位钢水温降增加，精炼时间延长，从而导致精炼过程钢液增碳比正常值高。因此，为保证钢材中碳含量的稳定，应尽量保持转炉终点碳含量稳定，并与终点温度匹配良好，避免出现较大的波动。
2.3 脱硫工艺分析
脱硫工艺采用精炼造白渣脱硫。LF通过造还原渣、高碱度、高温、底吹搅拌等措施确保良好的脱硫热力学和动力学条件。
根据不同炉次各工位钢中硫含量变化趋势可知，入炉铁水硫含量的高低对最终产品中硫含量的高低有一定影响。因此，在不进行铁水脱硫的情况下，应控制入炉铁水的硫含量，确保LF脱硫平稳顺利运行。
入炉铁水硫含量最大值0.042%，最小值0.003%，平均值0.013%。由不同初始硫含量各工位变化趋势图可知，对入炉铁水硫含量较高的炉次，转炉冶炼过程具有一定的脱硫效果。当铁水硫含量较低时，在转炉冶炼结束后硫含量有所增加，主要原因是原辅料带入部分硫，同时硫含量低于脱硫反应的平衡硫含量，钢液脱硫动力学条件较差，钢液无法脱硫导致硫含量比初始值有所增加。因此，通过控制铁水硫含量和转炉原辅料质量，减少转炉冶炼过程钢液增硫，可以降低精炼脱硫压力，减少辅料消耗，同时缩短LF精炼周期，降低电耗。
3 结论
根据对实际生产数据的分析总结，得出如下結论：（1）对于冶炼MR低碳深冲钢，为保证磷含量满足工艺要求，转炉终点碳控制在0.06%、终点温度控制在1640℃比较合理；（2）采用RH进行深脱碳时，为保证钢材中碳含量稳定，应保证转炉终点碳含量稳定且与终点温度良好匹配；（3）采用双联精炼工艺，应减少入炉铁水硫含量，同时优化原辅料质量，控制转炉冶炼过程中钢液的增硫。
参考文献
[1] 刘锟. 转炉生产低磷钢的脱磷反应热力学[J].钢铁，2012，47（1）：34-39.
[关键词]低碳深冲钢 生产工艺 成分控制 成本控制
中图分类号：TG335 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）18-0038-01
电镀锡薄钢板用低碳深冲钢具有耐腐蚀、无毒、强度高、延展性好等特点，应用广泛。由于其要求有较高的屈服强度和较好的延展率，因此对钢中夹杂物含量和有害元素含量要求严格。为了减少原材料和设备损耗，降低成本，本文结合实际对日照钢铁有限公司板材制造部120tBOF-RH-LF工艺生产MR低碳深冲钢的工艺进行了研究。
1 生产工艺流程
根据目前的实际生产条件，目前本厂所采用的工艺路线为双联精炼工艺路线：高炉铁水→120t顶底复吹转炉→RH→LF→板坯连铸机。
1.1 转炉冶炼
转炉冶炼工序的控制重点是终点碳和磷含量及冶炼终点温度的控制。根据现行工艺路线条件，由于进入脱硫站的铁水不进行“三脱”预处理，为降低后续LF炉脱硫压力，确保产品质量和降低生产成本，应控制入炉铁水[S]含量。根据现行工艺要求选择铁水硫含量w[S]≤0.035%的铁水进行冶炼。为减少N等有害元素及钢液中夹杂物含量的增加，转炉采用一倒操作进行终点控制，尽量避免二次下枪补吹，同时转炉冶炼过程中采用全程底吹氩操作。
1.2 RH精炼
要求RH进站钢水温度T≥1570℃，RH炉对钢水进行脱碳、脱氧及合金化。在真空度达到工艺要求后进行吹氧脱碳，脱碳完成后加铝脱氧，脱氧结束后进行合金化。
1.3 LF精炼
LF炉主要任务为调整钢水温度和成分，造白渣脱硫，同时软吹搅拌促使夹杂物充分上浮。LF炉冶炼过程中要控制钢水增碳和增氮。
1.4 板坯连铸
连铸过程采用全程保护浇注技术，开浇前3min通过用氩气吹扫塞棒区及长水口区排除中间包内空气的方式，确保中间包内空气完全排除，大包长水口及浸入式水口采用氩封进行保护。
2 工艺分析
2.1 脱磷工艺分析
转炉脱磷反应是渣-金界面间的反应。生产中采用120t顶底复吹转炉对铁水进行脱磷处理。根据脱磷反应热力学及动力学条件可知，转炉生产中有利于脱磷的条件是：高碱度、高氧化性、大渣量及合适的温度。生产过程中通过采用合理的造渣制度，确保炉渣碱度和氧化性满足脱磷的要求，同时控制好过程温度，确保脱磷反应顺利进行。
通过对生产中有效的30炉生产数据进行统计分析，讨论了转炉冶炼终点钢液中碳含量和终点温度对终点磷含量的影响。
通过对不同冶炼炉次的终点成分进行统计分析，终点[C]含量最大值为0.079%，最小值为0.024%，平均值为0.051%。终点[P]含量最大值为0.022%，最小值为0.009%，平均值为0.014%。从转炉冶炼终点钢液中[C]含量与[P]含量的关系图中可知，对于不同炉次冶炼终点钢液[C]含量的高低对钢液脱磷效果无明显影响，其主要受造渣制度的影响。说明熔渣氧化性达到一定值后其氧化性高低对钢液脱磷效果已无明显影响。而当转炉终点碳含量低于临界碳含量时，脱碳反应能力减弱，以钢液氧化反应为主，导致钢液过氧化严重。因此，为降低冶炼终点钢水氧化性，延长炉龄，减少脱氧剂消耗，对于转炉冶炼磷含量较低的低碳深冲钢时，转炉终点碳含量应按冶炼工艺要求的上限控制。工艺要求转炉终点碳含量应控制在0.04-0.07%。
从冶炼终点钢液温度和终点[P]含量的关系看出，根据脱磷反应的热力学条件，熔池温度越高，则脱磷反应的阻力越大。从脱磷反应动力学方面来看，温度较低时炉渣粘度增加，流动性变差，不利于脱磷。理论研究表明，钢液脱磷反应的温度范围为1450-1500℃。随着冶炼终点温度的升高，钢液中[P]含量有上升的趋势。这与上述的理论分析相吻合。根据实际生产数据统计分析，在不同的钢包包况条件下，目前出钢过程中的温降在20-40℃。因此，在实际生产中，在保证钢包包况良好的条件下，转炉冶炼终点温度应按1640℃进行控制。
由于冶炼原辅料和转炉出钢带渣的影响，钢液在后续精炼过程中会产生不同程度的回磷现象，导致钢液磷含量增加。通过对生产数据进行分析，中间包钢液回磷量最小值为0，最大值为0.003%，平均值为0.0016%。因此，为了确保产品磷含量在工艺要求范围内，转炉出钢磷含量应≤0.017%。
2.2 脱碳工艺分析
RH炉对钢水进行深脱碳处理。根据工艺要求，转炉出站钢水氧含量控制在400-600ppm范围内。根据汪明东建立的RH真空处理脱碳数学模型，当钢中w[O]=600ppm，RH真空处理钢液初始碳含量w[C]控制在0.03%-0.04%时，可进行自然脱碳。因此，对于转炉终点碳含量w[C]≤0.04%的炉次，无需吹氧，利用真空条件进行自然脱碳，从而降低钢水终点氧含量，减少钢液污染。对于部分炉次碳含量较高的情况，则采用吹氧进行强制脱碳。根据实际生产数据，经RH脱碳后，钢中[C]含量可控制在0.01%以内，符合工艺要求。
根据不同炉次[C]含量的变化趋势可知，转炉冶炼终点[C]含量的高低对中间包钢液的[C]含量有一定的影响。正常情况下，转炉终点碳含量越高，则中间包钢液[C]含量也相应越高。分析原因主要是[C]含量高的炉次，RH炉处理时间长，导致到精炼工位钢水温降增加，精炼时间延长，从而导致精炼过程钢液增碳比正常值高。因此，为保证钢材中碳含量的稳定，应尽量保持转炉终点碳含量稳定，并与终点温度匹配良好，避免出现较大的波动。
2.3 脱硫工艺分析
脱硫工艺采用精炼造白渣脱硫。LF通过造还原渣、高碱度、高温、底吹搅拌等措施确保良好的脱硫热力学和动力学条件。
根据不同炉次各工位钢中硫含量变化趋势可知，入炉铁水硫含量的高低对最终产品中硫含量的高低有一定影响。因此，在不进行铁水脱硫的情况下，应控制入炉铁水的硫含量，确保LF脱硫平稳顺利运行。
入炉铁水硫含量最大值0.042%，最小值0.003%，平均值0.013%。由不同初始硫含量各工位变化趋势图可知，对入炉铁水硫含量较高的炉次，转炉冶炼过程具有一定的脱硫效果。当铁水硫含量较低时，在转炉冶炼结束后硫含量有所增加，主要原因是原辅料带入部分硫，同时硫含量低于脱硫反应的平衡硫含量，钢液脱硫动力学条件较差，钢液无法脱硫导致硫含量比初始值有所增加。因此，通过控制铁水硫含量和转炉原辅料质量，减少转炉冶炼过程钢液增硫，可以降低精炼脱硫压力，减少辅料消耗，同时缩短LF精炼周期，降低电耗。
3 结论
根据对实际生产数据的分析总结，得出如下結论：（1）对于冶炼MR低碳深冲钢，为保证磷含量满足工艺要求，转炉终点碳控制在0.06%、终点温度控制在1640℃比较合理；（2）采用RH进行深脱碳时，为保证钢材中碳含量稳定，应保证转炉终点碳含量稳定且与终点温度良好匹配；（3）采用双联精炼工艺，应减少入炉铁水硫含量，同时优化原辅料质量，控制转炉冶炼过程中钢液的增硫。
参考文献
[1] 刘锟. 转炉生产低磷钢的脱磷反应热力学[J].钢铁，2012，47（1）：34-39.