30MnSi钢工艺优化探讨.doc

30MnSi钢生产工艺优化的探讨刘钢 王志明 张旺胜（萍乡钢铁有限股份公司安源炼钢厂）摘要：本文针对萍钢安源炼钢厂30MnSi系列钢两种生产工艺进行分析，从而达到优化工艺和节约成本的目的，并对冶炼工艺及脱氧合金化工艺进行探讨。关键字：30MnSi 工艺优化 脱氧合金化Discussion on the practice process optimization of 30MnSiLiu Gang Wang Zhingming Zhang Wangsheng Abstract: this article from two practice process about 30MnSi to analysis is up to optimize this 30MnSi practice process and reducing the cost, meanwhile research the method of de-oxygen process about 30MnSi.Keywords: 30MnSi optimization process de-oxygen and alloying process一、前言30MnSi钢属于预应力钢棒又称预应力混凝土用钢棒、PC钢棒等，随着后现代工业的发展由城市发展转向城镇发展，高强度预应力钢棒用盘条的使用量逐年增加，各大中小型钢铁企业也加大了生产、开发研究的力度1-6。同时在金融危机下，各钢厂都在大力进行工艺性优化、在保证质量的前提下，推进节约生产成本的力度，提高市场竞争力，本文针对萍钢安源炼钢厂30MnSi的工艺优化进行方向性的探讨。二、生产条件2.1萍钢安源炼钢厂生产设备：一座铁水预处理站（单喷镁脱硫站）、年处理铁水能力60万吨，两座50t顶底复吹转炉，两台喂丝机（速度4m/s），钢包全程低吹系统，快速定氧仪器，大包长水口氩封系统以及中包保护浇注系统，170170方坯连铸机，一座60tLF精练站。2.2成份要求及工艺路线分析 30MnSi钢成份设计要求C高Si高，且P、S低，转炉生产工艺中，P、S负荷较重，具体成分标准见下表1：表1 30MnSi钢的化学成分成分C%Mn%Si%S%P%B%要求0.290.321.000.850.0250.0250.008铁水条件如下表2：表2 萍钢安源炼钢厂铁水条件表Si（%）Mn（%）P（%）S（%）0.30.750.4670.6700.0850.1180.0200.070从表2中可以看出，铁水中P、S比较高，转炉冶炼负荷大，且转炉脱硫率一般比较低（40%左右），因此S的控制就必须采取一定的工艺加以克服，而脱磷依托萍钢安源炼钢厂现有设备条件必须采取转炉大渣量冶炼，其碱度R达到3.03.5左右，安源炼钢厂实验阶段采取了一般优特钢工艺组织生产，其工艺路线如下： （）工艺虽然满足30MnSi钢的生产和质量要求，但投入成本较大，主要是LF精炼投入大，同时冶炼周期明显加大，不能很好的满足单炉配单机的生产模式，为力求成本下降，同时满足质量要求，并充分发挥900T混铁炉的作用，安源炼钢厂对工艺进行了优化，其工艺路线如下： （）工艺主要充分利用混铁炉对S超标的铁水进行调质和贮存作用，以保证铁水S成份在最小范围内波动，同时因排除了LF炉对夹杂物排除的积极作用，对工艺中脱氧合金化工艺就必须有减少夹杂物的生成以及能够有效排除夹杂物的功能，依据成份设计可知,30MnSi钢脱氧合金化后钢液中MnSi1.2,由热力学原理可知，在这种情况下，夹杂物的主要种类为固态SiO2，如果不能很好的控制排除就会影响到轧材质量，为此就必须有效抑制或去除SiO2类夹杂物，主要从三个方面加强工艺优化：1、提高一倒C，缩短点吹时间，提高终点C，即降低终点钢水氧性，因冶炼末期碳氧反应基本达到平衡、碳氧离子积基本保持不变，钢水氧性降下来，则夹杂物的形成就会大幅度的减少；萍钢安源炼钢30MnSi钢生产工艺与工艺终点C的变化如图1：终点碳含量（%）数据采集取样点数 表示工艺终点C情况表示工艺终点C情况图1 工艺与工艺的终点碳变化情况从图1中可看出工艺优化后，终点C有所提高，但提高幅度不够，平均终点C在0.08%左右，由于采取大渣料造渣脱磷，虽加入了50kg/炉的萤石，但表现出来的仍然是化渣比较困难，虽然靠做低终点碳来化渣能获得一定的效果，但影响钢水质量，如何进一步通过枪位的变化来提高终点C是我厂下一步研究的重点。2、对脱氧工艺进行优化，为保持Si氧化后能够形成液态夹杂物，出钢过程就必须保证有足够的MnSi，一般要求MnSi2.5才能保证Si的液态夹杂物的去除，但因出钢具有连续性，对出钢过程进行必要的划分（可根据出钢时间来粗略估计出钢的时间流量）进行SiC脱氧、Mn-Si合金进行合金化，尽量在出钢前期进行深脱氧并保证足够的MnSi，因此在出钢之前不宜将Fe-Si合金、大量SiC合金加入钢包底部，而是加入一定量的碳粉增碳和脱氧。3、适当延长吹气时间、控制好吹气流量，吹气流量要合适，过大会使钢液二次氧化增加，过小，促进夹杂物上浮的能力减弱，吹气时间由工艺中的6分钟提高到工艺中的810分钟，吹气大小以不裸露钢液面为基准，适当增大吹气流量，促进夹杂物的上浮。三、工艺优化后铸坯质量分析非金属夹杂物等级是衡量铸坯质量的关键性因素，也是夹杂物控制程度的重要衡量标准，表3给出了工艺与工艺的非金属夹杂物的等级分布情况，图2是工艺的铸坯低倍宏观及中心组织图：表3 不同工艺条件下铸坯非金属夹杂物等级表工艺路线非金属夹杂物等级工艺0.5工艺0.5工艺0.5工艺0.5工艺0.5工艺1工艺0.5从表1可看出，工艺的非金属等级基本在0.51.0波动，基本满足轧制要求，工艺显然是LF炉对钢水净化的作用，钢水比较纯净.图2 工艺条件下铸坯低倍宏观（50倍）及中心组织图从图2可看出其宏观低倍图上无大型夹杂物，非金属夹杂物等级为0.51.0间波动，轧制过程中偶有结疤现象，轧制成材率基本上在99.57%以上，中心组织主要为铁素体和珠光体，晶粒度等级为9.5级。四、结论萍钢安源炼钢厂通过工艺技术优化，通过非精炼冶炼工艺生产30MnSi钢能满足轧制要求，夹杂物等级为0.51.0之间波动，但轧制过程中仍有少量结疤现象，进一步优化工艺，提高终点C是减少夹杂物等级的重要途径也是后期优化的重点。参考文献：1郭世宝 等人 安钢30MnSi钢研制与开发J 河南冶金2006.4:92燓强 陈海 柳钢30MnSi钢管桩钢筋盘条的研制开发J 柳钢科技2006.4：133李勇 等人 预应力PC棒用30MnSi钢冶炼生产实践J 中国冶金20