采用BSP生产超低碳钢的实践与研究分析

接受BSP生产超低碳钢的实践与探讨于华财（本钢炼钢厂）

前言本钢BSP薄板坯连铸连轧自2004年11月投产今到现在近三年，2007年初起先，本钢组织广袤技术人员对BSP生产超低碳钢汽车板用钢进行探讨与开发，经半年多的生产实践，已开发出超低碳铌钛系汽车板用钢，其成分完全满足钢种要求，产品表面质量与内部质量有很大提高，且可以实现多炉连浇。接受薄板坯连铸连轧生产超低碳钢，在国内外可能会出现相像的几个问题：1、钢水的可浇性，是否可进行连连浇；2、钢中的成分尤其是[C]、[N]、[Si]的限制；3、钢坯表面质量和内部质量。本钢为了解决用BSP生产超低碳高级别汽车用钢的技术难题，进行了三个阶段技术探讨和生产实践，首先以可浇性和连连浇为主；其次以成分限制为主；第三以把前两者结合起来综合考虑，同时加强对钢水的纯净度的限制。经以上的三个阶段，达到了预期的目的，取得了良好的效果。1、本钢BSP薄板坯连铸连轧生产超低碳汽车板用钢工艺流程高炉铁水---150复吹转炉---RH/TB+LF精炼---BSP薄板坯连铸机---辊道式加热炉---六机架轧机---板卷。其中，供BSP薄板生产线配备，2座150吨转炉，2台LF钢包炉，1台双工位RH，2台BSP薄板坯连铸机，2条辊道式保温加热炉，1台7架轧机。2、超低碳钢化学成分要求表1成分要求%/CSiMnPSAlsTiNbN标准≤0.003≤0.030.10～0.18≤0.017≤0.0100.02～0.050.03～0.0450.003～0.007≤0.0035内控≤0.003≤0.030.10～0.18≤0.017≤0.0100.02～0.050.03～0.0450.003～0.007≤0.0035目标0.00250.020.130.010≤0.0070.030.0370.005≤0.00303、BSP薄板坯连铸连轧生产超低碳汽车板用钢存在问题生产过程中如只保证钢水的成分，则接受RH真空处理即可，且炼成率可达100%，但出现的问题是钢水的可浇性极差，每个浇次很难浇完一炉钢，无法形成规模生产，钢水的纯净度不高，钢水的收得率低，耐材消耗大成本增加。为保证钢水的可浇性，必需接受LF炉造还原渣和钢水钙处理，这样可以保证钢水的可浇性，而且也可以实现多炉连浇，但钢中的成分如[C]、[Si]、[N]难以限制到高级别钢种要求的成分范围内。4、工艺优化及主要措施

4.1转炉冶炼4.1.1降低原材料对钢中碳、硅、硫、氮的影响入炉铁水需经严格的选择，接受不折罐铁水，对进厂铁水成分和温度的要求是：温度≥1280℃；P＜0.040%；S＜0.020%；Si要求0.2～0.5%，铁水预处理后铁水温度≥1250℃；S≤0.0020%。入炉金属料装入量接受精确进行限制，即精料重废钢10吨+铁水155±1吨（按扒渣前量计）。转炉冶炼接受精料重废钢（全部接受中包块或铸坯切头、切尾，且块度符合技术要求）和低硫（S≤0.020%）活性石灰。4.1.2优化转炉冶炼工艺对于转炉冶炼该钢种时，最好选择复吹转炉，其主要任务脱磷、降碳、升温，尤其是脱磷必需在出钢前将钢中的磷脱至钢种要求的范围内。至于出钢前钢水的氧含量凹凸均可，如氧含量高，在精炼进行脱氧时可生成更多的三氧化二铝，是很好的造渣材料，更有利于造渣。出钢必需接受挡渣出钢，严格限制钢水顶渣量，出钢过程中钢包全程底吹氩，出钢过程中不加脱氧剂脱氧，只加入确定量的石灰石(每炉加入约200～300kg)对出钢后的钢水进行渣洗和顶渣的改质。4.2优化钢水精炼BSP能生产出高级别的超低碳汽车板用钢，钢水的精炼是关键，选择出切实可行的工艺路途，才能限制住钢中的[C]、[N]、[Si]等元素，生产出符合钢种要求的超低碳钢。在开发研制该钢时，先后确立了三条工艺路途，从这三条工艺路途中优化出最佳的工艺路途。首先，接受工艺路途：铁水预处理---转炉冶炼---RH真空处理---BSP连铸连轧。虽然钢中的成分限制在限内，但钢水的可浇性极差，每个浇次只能浇1炉钢且不能浇完，浇多半炉钢时中间包的开口度就涨死，只好终浇，产能极低成本消耗大，该工艺路途不行行。其次，接受铁水预处理---转炉冶炼---RH真空处理---LF精炼(精炼后钙处理)---BSP连铸连轧。该工艺路途钢水的可浇性好可实现多炉连浇，但钢中的成分如[C]、[N]、[Si]限制到钢种规定的范围内有确定的难度。但对于级别不高的超低碳钢，如其成分要求为C≤0.005%、Si≤0.05%、N≤0.006%的钢种，该工艺路途很好，即可将钢中的成分限制到钢种要求的范围内，又可保证钢水的可浇性实现多炉连浇，该工艺是生产低级别超低碳钢的最优选择。第三，接受铁水预处理---转炉冶炼---LF精炼---RH真空强制脱碳(精炼后钙处理)---BSP连铸连轧。该工艺路途钢水的可浇性好可实现多炉连浇，但钢中的成分如[C]、[N]、[Si]的限制也是有确定的难度，可是对于生产低级别的超低碳钢(成分要求：C≤0.005%、Si≤0.05%、N≤0.006%的钢种)也是一种很好的工艺路途，该工艺对钢中成分如[C]、[N]、[Si]的限制优于其次种工艺路途。第四，生产高级别超低碳钢的最佳工艺路途是：铁水预处理---转炉冶炼---LF精炼(造还原渣深脱硫)---RH真空强制脱碳(真空精炼后不进行钙处理)---BSP连铸连轧。该工艺可以把钢中的成分很简洁地限制在钢种要求的范围内，且钢水具有良好的可浇性。为了保证钢水的纯净，限制住钢中的[N]、[Si]等元素，在进行精炼钢水时，对其进行脱氧、造渣等用的脱氧剂和造渣材料，只限接受铝制品(如98%的铝线或铝粒)和活性石灰，不加入萤石及其它精炼渣。5、试验结果与分析

5.1化学成分限制实际冶炼的超低碳汽车板用钢成分见表3。表3超低碳汽车板用钢生产实际成分%/炉号CSiMnPSAlsTiNbN444660.00250.0150.160.0050.0070.0480.0450.0050.0035444670.00270.0100.170.0090.0070.0500.0410.0030.0033608160.00300.0100.180.0070.0050.0450.0400.0040.00285.2LF炉精炼钢水的作用接受LF炉对钢水进行精炼是成功生产该钢的关键，是钢水具有良好可浇性的必备工序。在生产实践中，如钢包顶渣没有改质，浇钢过程中钢包顶渣会对钢水进行二次氧化，其氧化物极易堵塞中包水口和塞棒，且污染钢水，使其可浇性变差，也不利于钢水的纯净。钢水真空脱碳前，对其顶渣进行改质，造成预熔性还原渣有多种好处：可对钢水进行深脱硫，可吸附除去真空脱碳合金化后钢中夹杂物净化钢液，可防止钢水在浇钢过程中的二次氧化，使其具有良好的可浇性。5.3RH真空精炼的作用接受RH真空处理该钢水时，选择的真空处理方式是强制脱碳，该真空精炼方式是将钢中[C]、[N]、[Si]限制在钢种要求的范围内的必要工序，在对钢水进行脱碳的同时，可将钢中的硅氧化掉，也是对钢水进行脱氮的过程。在吹氧强制脱碳过程中，对已造好的预熔性还原渣有一点变更，即顶渣中的氧化铁略有增加，但仍起到了预熔性还原渣良好特性，对其冶金效果影响不大。5.4钢中[C]、[N]、[Si]元素的限制接受真空处理可以将钢中的[C]、[N]、[Si]限制在要求的范围内，但如精炼后接受钙处理，则钢中的碳、氮、硅均会发生变更，其增加幅度会很大，一般状况下其增加量分别为：碳为10～25ppm，氮为5～10ppm，硅为150～300ppm。接受优化的工艺路途，不进行钙处理仍可保证钢水具有良好的可浇性，是限制钢中[C]、[N]、[Si]在要求的范围内的重要保证。当然，钢中氮的限制还应做些工作，如LF炉精炼钢水时接受微正压操作，铌、钛合金化必需在真空处理时进行，接受良好长水口形态和中间包密封，使其中间包增氮限制在不大于5ppm。经以上降氮措施，可有效地限制钢中的氮含量，LF精炼前后钢水增氮一般为3～5ppm，RH真空处理对钢中的氮略有降低，一般降值为0～5ppm，钢水在中间包增氮可限制在2～6ppm。5.5钢水纯净度从表4中各工序顶渣成分变更可以看出，经LF炉造的预熔性高碱度还原渣具有较强的吸附钢中夹杂的实力，尤其对钢中的Al2O3和MnO夹杂物的吸附去除分别达到了5.85%和0.24%。在浇钢过程中具有很好的防止钢水二次氧化作用，大大削减了二次氧化物的生成量，消退了浇钢时中间包塞棒堵塞现象的发生，使钢水具有良好的可浇性。5.5.1对钢水顶渣改质5.5.2钢水的纯净度5.5.2.1钢中酸溶铝的变更状况对钢水纯净度的影响钢水从起先浇钢到完对其进行取样分析，其结果如表5。表5钢中酸溶铝从表5和图1可以看出，LF+RH的精炼工艺与只接受RH精炼工艺相比，钢中的酸溶铝变更小，在浇钢的过程中，钢水的二次氧化小，钢水更纯净，有利于钢的质量的提高。5.5.2.2平均夹杂物含量对RH真空处理和LF+RH精炼两种工艺路途生产的超低碳钢连铸坯的上下表层及内弧1/4厚度处进行小样电解分析，数据如表6、表7。从以上表6、表7和图2可以看出，对铸坯小样电解分析，接受LF+RH工艺精炼的钢水，其铸坯夹杂物平均含量远低于只接受RH真空精炼工艺。说明对钢水顶渣改质后再进行吹氧强制脱碳，不会造成对钢水的污染，反而能大量地吸附钢中的夹杂物，防止在浇钢过程中钢水二次氧化，对提高钢水的纯净度是有益的。6结论

6.1钢水精炼接受LF+RH工艺路途生产BS