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中间包钢水全氧分析技术在汽车钢生产中的应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-07-28  作者:李泊1,宋宇1,李伟东1,潘瑞宝1,尚世震1  浏览次数:771
 
核心提示:摘要:鞍钢股份有限公司炼钢总厂引进全氧快速检验设备对生产的汽车钢钢水进行过程全氧测定,据此优化显著影响炼钢过程的工艺参数,包括精炼进站渣中的 FeO 含量、钢水RH进站温度、RH 总加铝量,优化后中间包钢水全氧降低了 29.32%,O5 板轧后缺陷率降低了 54.07%。 关键词:炼钢;精炼;中间包;全氧值;缺陷率
 中间包钢水全氧分析技术在汽车钢生产中的应用

李泊1,宋宇1,李伟东1,潘瑞宝1,尚世震1

渊鞍钢股份有限公司炼钢总厂袁辽宁 鞍山 114021冤

摘要鞍钢股份有限公司炼钢总厂引进全氧快速检验设备对生产的汽车钢钢水进行过程全氧测定,据此优化显著影响炼钢过程的工艺参数,包括精炼进站渣中的 FeO 含量、钢水RH进站温度、RH 总加铝量,优化后中间包钢水全氧降低了 29.32%,O5 板轧后缺陷率降低了 54.07%。 

关键词炼钢;精炼;中间包;全氧值;缺陷率

随着汽车工业的发展,对汽车用钢特别是汽车面板用钢的质量要求日益严格,针对汽车外板用钢甚至提出了零缺陷的质量标准。为此袁必须持续提高冷轧板卷的质量,首先需要炼钢工序提供高洁净度的原料铸坯。由于炼钢工艺本身是一个过程控制环节,缺乏快速、准确的检测手段来评价钢液的洁净度,因此,鞍钢股份有限公司炼钢总厂引进了钢液全氧快速检验装置,通过在 RH 及连铸中间包两个工位取全氧样,能够在 5 min 之内检验出钢液中的全氧值来判断钢液的纯净度,从而实现快速检测尧快速响应、分级使用,满足客户的个性化需求。 

1 中间包钢水全氧分析技术的应用

1.1 设备简介

快速全氧取样器利用惰性气体氩气保护,在中间包浇注过程中取样,棒样尺寸为Φ4 mm×70 mm,供实验室分析钢水中的全氧。 

1.2 全氧分析在生产实际中的应用

鞍钢股份有限公司炼钢总厂汽车钢冶炼工艺路线为:铁水预处理(钙镁基喷吹铁水脱 S)→转炉冶炼(260 t 顶底复吹转炉)→RH 脱碳及合金化→铸机浇注。

汽车钢钢液中的氧是由钢中的自由氧及脱氧后的氧化物组成,钢液中的全氧值越低就代表着钢液越洁净。因此在生产实际过程中,对 RH 及连铸中间包两个工位取全氧样进行检验分析,并将全氧值与轧后夹杂缺陷率进行对应。表 1 为试验汽车钢钢种的成分范围,表 2 为中间包全氧值与夹杂缺陷指数对应关系(中间包全氧值档位越低,全氧值越低)。

图片1 

由表 2 可见,生产实际数据与理论完全能够吻合,即中间包全氧值越低,钢液越纯净,铸坯轧后夹杂缺陷指数越低,随着全氧值升高,缺陷指数呈明显上升趋势。因此,对汽车钢冶炼工艺环节各参数进行跟踪,找出对中间包全氧值影响较大的参数,并有针对性的加以控制,从而提高钢液洁净度。跟踪收集 100 罐汽车钢生产数据,对各工艺参数分别与全氧量进行相关性分析,最终筛选出五大相关性较强的参数与中间包全氧值进行回归分析,结果如表 3。表 3 中,SS 为整体样本的离差平方和;MS 为离差平方和均值;F 值为方程中均离差平方和的比;P 值是判定检验结果的一个参数,当 P≤0.05 时,该参数与相应结果有显著影响。

图片2 

由表 3 可见,精炼进站渣中 FeO、RH 进站温度、RH 总加铝量三个参数对汽车钢中间包全氧值有显著性影响。因此结合目前这三个工艺参数控制情况,运用 Minitab 质量工具进行响应优化器优化,得出中间包全氧值在一档范围内的各参数控制范围。图 1 为响应优化器优化结果。

图片3 

图 1 中,合意性 D 值为在不同值时的参数因子的取值,当参数在水平线范围内取值时,参数变化对响应结果及合意性没有影响,当参数在折线取值时,参数的变化对响应结果及合意性产生影响。合意性为目标的达成率,当 D=1.0 时代表目标达成。 

2 生产工艺参数的优化

依据中间包全氧与各工艺参数的回归分析,结合响应优化器提供的最佳参数控制范围,对三个主要影响因素进行了优化。 

2.1 精炼进站渣中 FeO 含量的优化

控制精炼进站渣中 FeO 含量就要从转炉源头入手,控制转炉终点渣中FeO 含量。重点进行如下两方面的改进。 

(1)降低转炉出钢渣 FeO 含量。优化措施有转炉终点 C-T 命中率目标由 80%提高到 90%,实际控制在 92%左右,补吹时间控制在 1 min 之内,杜绝二次补吹;同时在出钢前采用零位搅拌技术1~3min。 

(2)控制出钢带渣。措施一是改进转炉前挡渣工艺,采用软质挡渣塞,有效避免出钢第一口渣进入钢包;采用转炉出钢前、后档渣,并结合下渣检测设备进行辅助作业,有效地控制了转炉出钢时的下渣量;措施二是出钢过程进行钢包顶渣改质,随出钢的进行加入小粒白灰对钢液进行渣洗,能够有效地稀释钢液顶渣中的 FeO 含量,出完钢后加入铝质熔渣改质剂脱除渣中氧。 

2.2 钢水 RH 进站温度优化

实施全程加盖工艺降低钢包温降。通过采取钢包全程加盖的措施,能够有效地减少钢水的温度损失,钢包加盖与否对钢包盛钢期间钢水温度的影响见图 2。由图 2 可见,钢包加盖对盛钢过程钢水温度变化的影响是非常明显的,能大大降低钢水的温降遥在其他条件相同的情况下,60 min 以后,全程加盖的钢水温度比不加盖高近 30℃。钢包在空包期间的散热时间长,这期间若对钢包加上盖,则大大减少炽热的钢包内表面直接对外部的辐射分散热损失,从而明显减少钢包在出钢期间和盛钢期间对钢水的蓄热损失。钢包加盖后达到的效果十分明显。

图片4 

2.3 RH 总加铝量的优化

RH 加入的脱氧铝越多,钢液中生产的 Al2O3 夹杂物就越多。为了减少汽车钢中 Al2O3 夹杂物的生成量,提高钢水洁净度,必须减少 RH 总加铝量。因此对精炼脱氧工艺进行优化,首先根据初始氧含量适当采用碳脱氧和锰脱氧脱除过剩氧,即在脱碳过程中,加入少量增碳剂或锰铁,其次是在RH 脱碳结束后,采用硅脱氧脱除一部分残氧,即先向钢液中加入一定量的低碳硅铁进行预脱氧,再向钢液中加入铝粒来进行终脱氧和合金化,从而通过减少脱氧铝的使用量。 

3 取得的效果

3.1 降低渣中 FeO 含量

通过以上控制措施,转炉终渣 FeO降低了11.25% , 转炉出钢后钢包顶渣 FeO降低了18.92%,精炼进站渣中 FeO含量降低了 34.82%。 

3.2 减少钢水温度损失

实施钢包加盖工艺后,钢水运输过程温降速率显著降低,空包时包衬温度大幅度提高,效果如表 4 所示。为准确控制 RH 钢水进站温度提供了保障[1]

图片5 

3.3 降低 Al2O3 的生成量

通过采用碳脱氧、锰脱氧、硅脱氧工艺后,有效的降低了 Al2O3 生成量,降低钢液中的全氧含量。 试验表明,工艺优化后,中间包和铸坯内的全氧量相差不多[2]。通过以上工艺措施的实施,精炼进站渣中 FeO、RH 进站温度、RH 总加铝量的控制范围已经提升到响应优化器优化后的目标范围之内,钢水洁净度有了明显的提升。经过对比测算,钢水中间包全氧降低了 29.32%,重点客户汽车用 O5 板轧后夹杂缺陷率降低了 54.07%。 

4 结语

钢液全氧快速检验技术可以为炼钢过程钢液洁净度提供一个快速、准确的判断依据。 鞍钢股份有限公司炼钢总厂运用质量工具分析结果,优化了精炼进站渣中 FeO含量、钢水 RH 进站温度和 RH总加铝量,优化后钢水中间包全氧降低了 29.32%,重点客户汽车用 O5 板轧后夹杂缺陷率降低了 54.07%。

参考文献

[1] 孟劲松,张钟铮. 炼钢系统温度优化的实践[C]椅中国钢铁年会论文集. 北京院中国金属学会,2001:489.

[2] 简龙,温铁光,王鹏,等. RH 生产超低碳钢硅脱氧工艺研究与实践[C]//2010 年全国炼钢-连铸生产技术会议论文集. 河北院中国金属学会,2010:287-288.

 
 
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