RH短流程生产工艺的开发范文

某公司宽厚板厂于2009年12月投产，主要生产探伤板、容器钢、船板、桥梁钢、高强钢、特厚板（≥80mm）以及高级别管线钢。该厂投产初期，碳素结构钢、低合金系列、厚度小于40mmQ460级别高强钢、容器钢均采用KR-BOF-LF-CCM工艺路线组织生产，厚规格结构钢、管线钢、桥梁钢、70kg及以上高强钢、风电用钢、油罐钢等采用LF+RH双精炼生产。按照KR-BOF-LF-CCM工艺生产的钢坯经过轧制后钢板探伤合格率为92%，非探伤钢板厚度中间部位出现严重偏析、分层等质量缺陷，严重影响该厂产品质量和企业声誉；按照双精炼生产的铸坯经轧制后钢板探伤合格率可以达到99%，但生产成本较高，吨钢成本升高约100元。为减少探伤不合、偏析、分层等质量缺陷，降低生产加工费用，该厂优化了炼钢工序生产工艺路线，采用RH短流程生产工艺，作为提高质量、降低成本的有效工艺手段。

1存在的问题

在前期试验过程中，经过KR-BOF-RH-CCM工艺路线生产的钢水质量不稳定，主要表现在以下五方面：第一，钢水夹杂物超标，在连铸机浇钢过程中经常出现塞棒涨行程，中间包下水口堵塞，甚至大包开浇时偶尔也会出现“缩流”现象，通过检测钢板夹杂含量，检测发现夹杂物主要是B、C类，严重时A、B、C、D四类夹杂总和超过6。第二，为保证RH处理过程有足够温度，转炉终点温度一般为1650℃～1700℃，转炉冶炼后期高温“回P”严重，无法满足大部分钢种成分设计P≤0.025%的要求。而且如果操作不当，容易导致转炉炉衬脱落严重，带来一定的风险。第三，设计成品成分中S大部分钢种要求≤0.015%，甚至有些特厚板、有Z向性能要求的Q345系列成品S一般为≤0.01%，考虑到RH设备没有脱硫顶枪，只能在KR、转炉和出钢过程中稳定实现钢水中S的有效控制，但转炉冶炼过程由于废钢和原材辅料“回S”等因素，给RH短流程生产带来了诸多不利影响。第四，按照此工艺路线生产的铸坯经过轧制后经常出现大量夹杂、偏析等质量缺陷，由于这些原因引起的钢板改判率甚至达到3%。第五，RH月处理量由原来的约3万吨到现在的10万吨，产量的急剧增加，导致RH耐材质量、砌筑方式无法适应目前的产量需要，主要表现在浸渍管、下部槽耐材、环流砖寿命低、合金下料口塌落等。

2主要工艺技术研究

为有效解决以上难题，该厂结合各工序控制技术参数，并参考大量相关技术资料，经过认真研究、不断创新试验，最终顺利实现RH短流程生产。主要进行了以下主要工艺技术的研究：

2.1优化KR铁水预处理工艺为降低入转炉铁水中硫含量，KR必须进行深脱硫，将铁水中w（S）到50ppm以下，以满足超低硫钢生产的需要。通过对储粉罐脱硫剂存放时间和脱硫剂理化指标的管理与把关，优化脱硫剂加入时机，延长搅拌头搅拌时间，提高搅拌头旋转速度，优化搅拌头插入深度、优化KR处理前后扒渣标准，摸索铁水预处理目标硫含量与脱硫剂加入量及处理周期、温降的对应关系，经过攻关，KR脱硫效果明显改善并稳定保持在55ppm以内，与优化之前相比较，平均降低约35ppm，最低在达到5ppm。

2.2顶底复吹转炉脱硫工艺的研究与应用通过采取提高转炉终点温度、提高转炉渣碱度、增加渣量以及吹炼后期禁止加入矿石等措施，有效地提高了转炉吹炼过程脱硫效率，与实施之前相比转炉终点[S]平均降低约35ppm。采用优质废钢，包括自产板头、板边、坯头坯尾，有效地实现了终点温度、硫、磷的控制，确保了RH短流程工艺的推进。

2.3优化挡渣工艺，减少出钢过程下渣量为降低钢水中硫含量，达到钢种成分设计要求，实现RH处理过程中钢包渣吸附夹杂的目的，必须减少出钢过程下渣量，降低钢包渣中∑（FeO+MnO）和SiO2含量，我们通过工艺研究分析，制定以下措施：（1）严格控制转炉出钢下渣，将下渣量控制在5kg/t钢以内；（2）使用前期出钢口，要求出钢时间≥4.8min；（3）及时维护和更换出钢口，保证出钢时出钢口形状保持圆滑，出钢过程钢流不散流；（4）出钢前采用挡渣塞和出钢临终时加入挡渣棒的双挡渣方法。通过优化出钢挡渣工艺，CAS初始渣中∑（FeO+MnO）平均含量由原来的9%降至5%，SiO2平均含量由原来的14.5%降至9%，有效地改善了钢渣吸附能力。

2.4转炉出钢“渣洗”脱硫工艺的研究分析脱硫反应是一个受控于传质过程的反应，脱硫速度可表示。钢-渣接触面积增大，[S]与[O2-]接触的机会增多，则脱硫反应速度加快，提高钢包渣碱度等于增加了渣中O2-的浓度，故可提高脱硫速度；搅拌可以增大k和A/V，从而加速钢-渣间的脱硫反应速度。通过研究分析，将转炉出钢过程的活性石灰（活性度≥340mL）加入量由原来的1500kg优化为800～1000kg，根据钢种适当加入100～200kg脱硫促进剂以降低钢包渣氧势；同时提高出钢过程钢包底吹供氩强度，充分利用钢渣混冲良好的搅拌动力学条件以及钢水高温良好的热力学条件以增大k和A/V，形成高碱度、流动性好的钢包渣，对钢水进行“渣洗”脱硫，吸附脱氧夹杂物的目的。

2.5优化RH真空精炼工艺（1）细化提升气体模型，确保RH处理后钢水中气体含量和夹杂物含量、尺寸满足钢种要求；（2）采用浸入式喂丝法，提升钙处理效果，有效地减少了夹杂物；（3）优化RH过程工艺参数，针对一、二、三级探伤制定不同的真空处理工艺，既缩短了处理周期还降低了生产成本。

2.6优化RH真空槽烘烤制度和耐材砌筑工艺根据RH短流程生产钢水和真空槽温降的问题，优化RH和真空槽烘烤制度，改进顶枪出口夹角和结构，提高烘烤效率，解决了槽内冷钢量大、夹杂物多以及温度低无法连续RH短流程生产等问题。根据RH短流程工艺的需要和生产节奏的要求，在实际生产中对于真空槽的关键部位以及生产中易损坏、影响耐材寿命和经常修复的部位进行了改进创新，并在实际生产中得到了很好的使用，不但提高了耐材的使用寿命，提高了工作效率，同时还提高了RH使用的可靠性和稳定性，为RH短流程生产提供了保证。

2.7生产组织和订单结构的优化研究按照可RH短流程生产的钢种集中排产，根据产量和生产节奏，将可短流程生产的钢种安排在浇次的中后期，避免温度、成分、节奏等影响RH短流程生产钢种的成功率，最大限度地提升RH短流程的比例，目前RH短流程比例有效稳定在30%左右。

3实施效果

通过实施RH短流程生产工艺，LF精炼炉的利用率由以前的100%降低到目前的70%左右，LF工序水、电、氩气等能源以及合金辅料消耗明显降低，突破了RH短流程生产探伤钢种的瓶颈；RH短流程工艺探伤合格率由以前的92%稳定到99%，吨钢可降低成本30元，大大降低了产品加工制造费用，为该厂生产产品在市场上接单奠定价格优势，创造了可观的经济效益。

作者：赵华 单位：山东钢铁股份有限公司济南分公司