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[摘 要]对于精炼能力不足的炼钢厂，采用RH真空单重精炼工艺替代双重精炼工艺，具有积极意义。但是和RH+LF或LF+RH双重精炼工艺不同，采用RH真空单重精炼工艺开发冶炼冷轧超低碳钢，主要难点在于钢中夹杂物控制，控制不恰当会严重影响浇铸性能。使用适量铝渣作为顶渣改质剂和优化RH真空炉的过程控制，取得较好效果。
[关键词]超低碳 夹杂物控制 顶渣改质 RH真空
中图分类号：TF761+.2 文献标识码：TF 文章编号：1009―914X（2013）22―0396―01
RH真空精炼炉是生产冷轧超低碳钢的关键设备，是生产洁净钢很有效的方法，对改善产品结构、提升产品档次、占领高级别钢市场，起着至关重要的作用，是生产超低碳冷轧深冲钢、汽车面板、IF钢、X80管线钢等高级钢种不可缺少的精炼设备。邯钢根据市场需要，利用RH真空炉开发了冷轧超低碳钢，冶炼过程主要问题是连铸钢水的浇铸性能不良，通过优化顶渣改质工艺和RH真空炉控制，提高了钢水洁净度，改善了浇铸性能。
1、存在问题和原因分析
冷轧超低碳钢的钢种成分为w[C]<80×10-6，w[Si]<0·01%，w[Mn]<0·2%，w[P]<0·01%，w[S]<0·008%。冶炼工艺流程：250t铁水脱硫→250t顶底复吹转炉→250t RH真空精炼→2150连铸。实际成品成分平均为w[C]= 40×10-6，w[Si]=0·0067%，w[Mn]=0·158%，w[P]=0·0077%，w[S]=0·008%。成分控制基本能满足要求。
前期生产超低碳钢时，在连铸浇注过程中出现了塞棒上涨现象，通过在连铸取钢样进行分析，钢中全铝与酸溶铝差值分别为43·7×10-6和45·6×10-6，折合全氧量分别为38·8×10-6和40·5×10-6，表明大量三氧化二铝夹杂物没有上浮去除，在浇注过程中不断粘附在水口内壁，从而导致塞棒上涨。在RH取渣样分析，w（FeO）+w（MnO）在12%左右，因炉渣中w（FeO）+w（MnO）在小于5%时其吸附夹杂能力较强。由于顶渣脱氧效果差，渣中氧质量分数高，造成炉渣中的氧向钢水中扩散（大约扩散200×10-6），最终造成脱碳终氧质量分数高，铝脱氧后氧化铝产物急剧增加，直接影响了钢水纯净度。另外，RH吹氧升温也使钢水脱碳终氧质量分数达到了700×10-6～800×10-6，需要加入大量的铝（两炉钢分别为570kg和650kg）脱氧，脱氧产生的氧化铝需要大量时间上浮去除，第2炉钢纯脫气时间较短，不利于夹杂物上浮去除，降低钢水的纯净度。RH吹氧也破坏了顶渣成分与结构，使顶渣吸收夹杂物能力变差，也是钢中氧化铝量高、浇铸性能不良的原因。
由于该钢种只经过RH处理，没有经过LF造还原性高碱度顶渣，且出钢后顶渣改质效果不好，渣中氧还会源源不断地向钢水供氧，从而对钢水造成二次污染。转炉出钢温度控制不准确，导致RH被迫吹氧升温，也降低了钢水质量。因此，要有效控制钢中夹杂物，必须从顶渣改质和真空过程控制2方面去改进。
先期用铝粉和石灰进行顶渣改质，改质效果差，铝粉的铺展性较差，且炉渣成分不利于吸附夹杂，浇注过程塞棒上涨。
用铝粉和石灰作为顶渣改质剂，在炉后出钢后适量加入，取渣样分析见表1。
用铝粉作为顶渣改质剂，连铸出现塞棒上涨情况，说明钢水流动性较差。
2、主要改进措施和效果
用铝渣代替铝粉作为顶渣改质剂，出钢后适量加入。
顶渣改质剂AM40的物理化学指标见表2。
AM40加入前后顶渣成分见表3。
3、稳定RH真空炉的过程控制，是减少夹杂物的重要措施
3.1 转炉后，进站前
转炉在出钢过程中底吹氩并加入适量石灰，在出完钢后关闭底吹氩，再加入铝渣（根据下渣情况）进行顶渣改质，控制好挡渣操作，减少下渣，进站氧要求在500×10-6～800×10-6，碳控制在600×10-6以下。在冶炼超低碳钢之前必须用高温低碳钢钢水进行洗槽处理，洗槽次数大于2次，深真空大环流量操作，环流气流量控制在3000L/min左右，洗槽的目的是防止槽内冷钢及氧化物污染钢水。全程禁止底吹氩操作，防止渣钢混合使钢中氧进入渣层，造成顶渣变性，使顶渣吸附夹杂能力减弱，影响钢水的可浇性。
3.2 RH真空脱碳处理
自然脱碳直接采用深真空模式，强制脱碳在吹氧期间采用真空控制模式，真空度控制在7000Pa，在真空度达到15 000 Pa时开始吹氧，吹氧完毕切换至深真空模式。为了防止渣层结壳，导致测温取样困难，真空处理前加入发热剂。当废气分析仪检测的一氧化碳质量分数降至20%时测温定氧取超低碳样，当废气分析仪检测的一氧化碳质量分数降至10%时，测温定氧，根据定氧值计算加铝量，对钢水进行脱氧并将铝控制到目标值。图1的曲线1和曲线2分别是RH废气分析一氧化碳浓度曲线和RH真空压力曲线。
如图1所示，抽真空开始后2min，真空度达到8500Pa左右，开始发生碳氧反应，随着真空度下降，碳氧反应加剧，3～4min时一氧化碳浓度达到顶峰，之后一氧化碳浓度下降，在加入高碳锰铁后，因为合金中含有碳，碳氧反应二次加剧，达到顶峰后随着真空度的下降一氧化碳浓度逐渐降低，直至15min后脱碳终了加铝合金化。加铝后保证纯脱气8min，有利于夹杂物上浮去除。
前期碳氧反应剧烈，废气量大，真空度下降缓慢，直至5min后，随着碳氧反应速度减缓，废气量减少，真空度迅速下降，最终到达70Pa以下，进一步促进碳氧反应，将碳脱至20×10-6以下[2]。
3.3 RH顶吹氧量控制
根据钢中初始碳质量分数及氧质量分数判断是否进行吹氧强制脱碳，若需要强制脱碳，则要求顶枪枪位控制在560cm，氧气流量2500m3/h，钢水增氧量按每吹入100m3氧气增氧350×10-6左右计算，若对应初始碳质量分数，初始氧质量分数偏高，则应加入适量的铝质脱氧剂在脱碳前期将多余的氧脱掉，以保证脱碳终了氧质量分数，防止后期产生大量氧化铝夹杂不易上浮，污染钢水。
3.4 RH温度控制
进站温度高，要在脱碳前期加入小废钢进行调整，不要在脱氧合金化后加入，以防增碳污染钢水，整个冶炼过程温降：真空槽第1炉按1℃/min计算，连续冶炼温降可按0·6～0·8℃/min计算，小废钢降温按7℃/t计算。若进站温度偏低，则需要化学升温，升温速度按每吹入100m3氧钢水升温12～15℃计算，最大吹氧量不允许超过200m3，防止产生大量氧化铝夹杂污染钢水，影响连铸钢水的可浇性。
3.5 RH脱氧合金化
脱碳结束后定氧，根据氧质量分数计算加铝量，将铝控制在目标值，加铝完毕循环3min后取超低碳样，根据试样成分进行合金成分微调，成分按目标值控制。但是含碳合金必须在脱碳前期加入，以防后期增碳。
4、结语
1）使用适量铝渣作为顶渣改质剂和优化RH真空炉的过程控制，夹杂物得到控制，取得较好效果。
2）为进一步开发更高级的冷轧超低碳钢种积累了实践经验。
参考文献
[1] 李德刚，万雪峰，廖相巍，等.大罐顶渣向钢液增氧因素分析[J].钢铁，2009，44（3）：28.
[2] 刘柏松，朱国森，李本海，等.高效RH脱碳工艺参数的优化[J].特殊钢，2009，30（1）：33.
[关键词]超低碳 夹杂物控制 顶渣改质 RH真空
中图分类号：TF761+.2 文献标识码：TF 文章编号：1009―914X（2013）22―0396―01
RH真空精炼炉是生产冷轧超低碳钢的关键设备，是生产洁净钢很有效的方法，对改善产品结构、提升产品档次、占领高级别钢市场，起着至关重要的作用，是生产超低碳冷轧深冲钢、汽车面板、IF钢、X80管线钢等高级钢种不可缺少的精炼设备。邯钢根据市场需要，利用RH真空炉开发了冷轧超低碳钢，冶炼过程主要问题是连铸钢水的浇铸性能不良，通过优化顶渣改质工艺和RH真空炉控制，提高了钢水洁净度，改善了浇铸性能。
1、存在问题和原因分析
冷轧超低碳钢的钢种成分为w[C]<80×10-6，w[Si]<0·01%，w[Mn]<0·2%，w[P]<0·01%，w[S]<0·008%。冶炼工艺流程：250t铁水脱硫→250t顶底复吹转炉→250t RH真空精炼→2150连铸。实际成品成分平均为w[C]= 40×10-6，w[Si]=0·0067%，w[Mn]=0·158%，w[P]=0·0077%，w[S]=0·008%。成分控制基本能满足要求。
前期生产超低碳钢时，在连铸浇注过程中出现了塞棒上涨现象，通过在连铸取钢样进行分析，钢中全铝与酸溶铝差值分别为43·7×10-6和45·6×10-6，折合全氧量分别为38·8×10-6和40·5×10-6，表明大量三氧化二铝夹杂物没有上浮去除，在浇注过程中不断粘附在水口内壁，从而导致塞棒上涨。在RH取渣样分析，w（FeO）+w（MnO）在12%左右，因炉渣中w（FeO）+w（MnO）在小于5%时其吸附夹杂能力较强。由于顶渣脱氧效果差，渣中氧质量分数高，造成炉渣中的氧向钢水中扩散（大约扩散200×10-6），最终造成脱碳终氧质量分数高，铝脱氧后氧化铝产物急剧增加，直接影响了钢水纯净度。另外，RH吹氧升温也使钢水脱碳终氧质量分数达到了700×10-6～800×10-6，需要加入大量的铝（两炉钢分别为570kg和650kg）脱氧，脱氧产生的氧化铝需要大量时间上浮去除，第2炉钢纯脫气时间较短，不利于夹杂物上浮去除，降低钢水的纯净度。RH吹氧也破坏了顶渣成分与结构，使顶渣吸收夹杂物能力变差，也是钢中氧化铝量高、浇铸性能不良的原因。
由于该钢种只经过RH处理，没有经过LF造还原性高碱度顶渣，且出钢后顶渣改质效果不好，渣中氧还会源源不断地向钢水供氧，从而对钢水造成二次污染。转炉出钢温度控制不准确，导致RH被迫吹氧升温，也降低了钢水质量。因此，要有效控制钢中夹杂物，必须从顶渣改质和真空过程控制2方面去改进。
先期用铝粉和石灰进行顶渣改质，改质效果差，铝粉的铺展性较差，且炉渣成分不利于吸附夹杂，浇注过程塞棒上涨。
用铝粉和石灰作为顶渣改质剂，在炉后出钢后适量加入，取渣样分析见表1。
用铝粉作为顶渣改质剂，连铸出现塞棒上涨情况，说明钢水流动性较差。
2、主要改进措施和效果
用铝渣代替铝粉作为顶渣改质剂，出钢后适量加入。
顶渣改质剂AM40的物理化学指标见表2。
AM40加入前后顶渣成分见表3。
3、稳定RH真空炉的过程控制，是减少夹杂物的重要措施
3.1 转炉后，进站前
转炉在出钢过程中底吹氩并加入适量石灰，在出完钢后关闭底吹氩，再加入铝渣（根据下渣情况）进行顶渣改质，控制好挡渣操作，减少下渣，进站氧要求在500×10-6～800×10-6，碳控制在600×10-6以下。在冶炼超低碳钢之前必须用高温低碳钢钢水进行洗槽处理，洗槽次数大于2次，深真空大环流量操作，环流气流量控制在3000L/min左右，洗槽的目的是防止槽内冷钢及氧化物污染钢水。全程禁止底吹氩操作，防止渣钢混合使钢中氧进入渣层，造成顶渣变性，使顶渣吸附夹杂能力减弱，影响钢水的可浇性。
3.2 RH真空脱碳处理
自然脱碳直接采用深真空模式，强制脱碳在吹氧期间采用真空控制模式，真空度控制在7000Pa，在真空度达到15 000 Pa时开始吹氧，吹氧完毕切换至深真空模式。为了防止渣层结壳，导致测温取样困难，真空处理前加入发热剂。当废气分析仪检测的一氧化碳质量分数降至20%时测温定氧取超低碳样，当废气分析仪检测的一氧化碳质量分数降至10%时，测温定氧，根据定氧值计算加铝量，对钢水进行脱氧并将铝控制到目标值。图1的曲线1和曲线2分别是RH废气分析一氧化碳浓度曲线和RH真空压力曲线。
如图1所示，抽真空开始后2min，真空度达到8500Pa左右，开始发生碳氧反应，随着真空度下降，碳氧反应加剧，3～4min时一氧化碳浓度达到顶峰，之后一氧化碳浓度下降，在加入高碳锰铁后，因为合金中含有碳，碳氧反应二次加剧，达到顶峰后随着真空度的下降一氧化碳浓度逐渐降低，直至15min后脱碳终了加铝合金化。加铝后保证纯脱气8min，有利于夹杂物上浮去除。
前期碳氧反应剧烈，废气量大，真空度下降缓慢，直至5min后，随着碳氧反应速度减缓，废气量减少，真空度迅速下降，最终到达70Pa以下，进一步促进碳氧反应，将碳脱至20×10-6以下[2]。
3.3 RH顶吹氧量控制
根据钢中初始碳质量分数及氧质量分数判断是否进行吹氧强制脱碳，若需要强制脱碳，则要求顶枪枪位控制在560cm，氧气流量2500m3/h，钢水增氧量按每吹入100m3氧气增氧350×10-6左右计算，若对应初始碳质量分数，初始氧质量分数偏高，则应加入适量的铝质脱氧剂在脱碳前期将多余的氧脱掉，以保证脱碳终了氧质量分数，防止后期产生大量氧化铝夹杂不易上浮，污染钢水。
3.4 RH温度控制
进站温度高，要在脱碳前期加入小废钢进行调整，不要在脱氧合金化后加入，以防增碳污染钢水，整个冶炼过程温降：真空槽第1炉按1℃/min计算，连续冶炼温降可按0·6～0·8℃/min计算，小废钢降温按7℃/t计算。若进站温度偏低，则需要化学升温，升温速度按每吹入100m3氧钢水升温12～15℃计算，最大吹氧量不允许超过200m3，防止产生大量氧化铝夹杂污染钢水，影响连铸钢水的可浇性。
3.5 RH脱氧合金化
脱碳结束后定氧，根据氧质量分数计算加铝量，将铝控制在目标值，加铝完毕循环3min后取超低碳样，根据试样成分进行合金成分微调，成分按目标值控制。但是含碳合金必须在脱碳前期加入，以防后期增碳。
4、结语
1）使用适量铝渣作为顶渣改质剂和优化RH真空炉的过程控制，夹杂物得到控制，取得较好效果。
2）为进一步开发更高级的冷轧超低碳钢种积累了实践经验。
参考文献
[1] 李德刚，万雪峰，廖相巍，等.大罐顶渣向钢液增氧因素分析[J].钢铁，2009，44（3）：28.
[2] 刘柏松，朱国森，李本海，等.高效RH脱碳工艺参数的优化[J].特殊钢，2009，30（1）：33.