冷轧超深冲钢种系统控氧工艺研究与实践

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1、http://www.gtjia.com冷轧超深冲钢种系统控氧工艺研究与实践简龙*，张越，臧绍双，毛志勇，郭猛(鞍钢股份炼钢总厂，辽宁鞍山114021)摘要：针对冷轧超深冲钢种的生产，最受关注的是由于钢水不洁净使连铸浇注过程中易于发生水口堵塞现象和冷轧板表面产生线状缺陷。通过对转炉冶炼终点碳、氧控制，保证RH精炼前钢水中碳含量在0．03％～0．05％之间，溶解氧含量在0．04％～0．07％之间，在RH开发强制脱碳、ATB工艺和硅预脱氧工艺，减少了RH脱碳结束后钢水中溶解氧量，降低了铝脱氧生成Al2O3夹杂物的数量，提高了钢水的洁净度，有利于降低浇注过程

2、中水口堵塞发生的机率和提高冷轧板卷的表面质量。关键词：脱氧；Al2O3夹杂物；水口堵塞1前言鞍钢2150ASP生产线采用LD—RH—CC工艺路线生产冷轧超深冲钢种，为了满足钢中碳含量小于0．002％的要求，在实际生产过程中转炉冶炼终点碳控制在0．02％～0．04％之间，钢中氧含量控制在0．05％～0．09％之间，在RH―TB精炼过程中，采用自然脱碳的方式将钢中的碳含量降到0．002％以下，脱碳结束后钢中氧含量在0．03％～0．06％之间，需要使用大量的铝合金进行脱氧，增加合金成本的同时其脱氧产物Al2O3如果不能及时从钢水中排除，还恶化了钢水的洁净度[

3、1][2]。另外转炉冶炼终点钢水氧含量过高将导致炉渣中FeO含量较高，增加了转炉和钢水罐耐材的侵蚀，在钢水罐盛钢期间钢水存在二次氧化现象，在后续的连铸浇注过程中加重了水口堵塞的程度[3][4][5][6]，在冷轧板卷表面增加了线状(Sliver)缺陷的机率[7][8][9]。针对此现状，结合2150生产线的现行生产工艺，优化冷轧超深冲钢种脱氧工艺，从转炉冶炼开始，制定了一系列的精确控制钢水中氧含量的措施。2钢水中溶解氧对脱碳的影响针对生产复杂冲压件和汽车用外覆钢板，为了满足其深冲性能和无时效性能的要求，要将钢中的碳、氮等间隙原子降到最小值，为保证钢种成

4、品碳含量符合要求，在传统操作中，转炉采用高氧低碳的控制模式。在RH精炼处理过程中，如果钢中的氧量较高(C≤0．02％)，则碳的扩散为脱碳的限制环节，其钢水的脱碳速率不受钢中氧量限制，与钢中碳量成比例；反之氧的扩散为限制环节。如果假定在真空室内PCO=0则碳氧反应的限制环节由钢水中的碳浓度与氧浓度的比值来定(CL／OL)[10]，因此在钢水中的溶解氧值过高而碳含量较低的情况下，过多的氧对脱碳效率的影响将降低。采用Mintab统计分析软件针对成品碳含量和RH处理前钢水中溶解的氧含量进行回归分析(RH脱碳时间为12min―15min)，分析成品碳含量与钢水氧

5、含量的关系如下图1所示：http://www.gtjia.com从上图1可以看出，RH处理前，钢中溶解氧含量在0．04％～0．09％之间，对成品碳含量的范围影响不大，溶解氧对成品碳的贡献度R—Sq(调整)仅2．2％，说明在现有的RH脱碳时期内，受碳传质限制环节的影响，RH处理前钢水中的溶解氧量与成品碳含量相关性并不强。针对超深冲钢种生产，目前采用高氧低碳的操作模式弊大于利，在保证RH正常脱碳期间内(一般12min～15min)采用高碳低氧模式可以满足钢种需求。钢水中溶解的氧含量与成品中碳含量的变化相关性不强，这对优化超深冲用钢的控氧工艺带来契机。3系统

6、控氧工艺优化3．1RH―TB精炼处理有效氧的范围为了降低冷轧超深冲钢种成品碳含量，利用真空处理过程中钢水表面分解压的降低，促进在常压下已经平衡的碳和氧继续发生发应，产生CO和CO2气体，从而降低钢水中的碳含量，保障RH精炼脱碳结束后钢水中的碳含量稳定达到0．0020％以下。从废气分析仪中得出RH脱气过程中废气中含有CO量是CO2量的5倍左右。按原有的碳氧控制模式，钢水中平均碳含量0．03％计算，转炉冶炼终点碳氧积0．0025，则钢水含氧量约0．0833％，碳氧反应需耗氧量0．0375％，考虑碳氧充分反应所需过剩氧量0．015％左右，则在RH脱碳结束后多

7、余残氧量达到0．0308％。这部分多余的残氧量对脱碳贡献不大，在脱碳结束后要采用合金将其脱除，其产生的脱氧产物不利于钢水的净化。当钢水中的碳和氧含量均较高时，在真空脱碳过程初期碳氧反应强烈，易产生钢水喷溅，影响设备的安全。RH-TB精炼处理前钢水中的碳和氧含量控制及其影响分布如下图2所示：对于冷轧超深冲钢种，RH脱碳处理前碳含量控制在0．03％～0．05％，溶解氧控制在0．04％～0．07％，进入碳氧协调区间，在保障脱碳效率的同时有利于钢水洁净度的提高。3．2转炉冶炼终点碳和氧的精确控制传统转炉操作工艺，在冶炼终点，受钢水成份和温度的影响，钢水中溶解氧

8、含量变化范围较大，从转炉出钢到钢水进入RH的过程中，钢中氧含量降低约0．015％左右，钢水中碳