水钢100吨转炉单渣法冶炼SWRH82B钢工艺

王 劼，伍从应，杨龙飞，杨昌涛，谢 祥，高长益

(1.首钢水城钢铁(集团)有限责任公司炼钢厂，贵州 六盘水 553028；2.首钢水城钢铁(集团)有限责任公司技术中心，贵州 六盘水553028)

1 引言

由于钢材市场供过于求，钢铁企业之间的竞争愈演愈烈，主要体现在提高产品质量和降低生产成本两个方面。高碳钢热轧盘条是水钢高技术含量高附加值产品(即双高产品)的主要组成部分，水钢生产的SWRH82B高碳钢热轧盘条是供金属制品厂(主要用户有遵义贵州钢绳集团、六盘水同鑫晟预应力钢绞线有限公司、重庆春鹏预应力钢绞线有限公司)拉拔预应力钢丝、捻制预应力钢绞线的原料。SWRH82B盘条是水钢双高产品的代表钢种之一，用100 t顶底复吹转炉冶炼，以较低的成本，生产出高质量的SWRH82B高碳钢，就显得格外重要。为了充分发挥复吹转炉在冶炼高碳钢时钢水洁净度高、生产成本低的优势，水钢炼钢厂着手开发复吹转炉高拉碳冶炼低磷钢的工艺技术[1-3]。

用水钢生产的SWRH82B高碳钢热轧盘条制作的预应力钢丝及绞线具有抗拉强度高、塑性好、松弛性低等优点。SWRH82B预应力钢绞线广泛用于水泥制品、桥梁、核电站、高层大跨度房屋、高速公路等建设中。随着我国预应力钢丝、钢绞线行业的快速发展，SWRH82B高碳钢作为生产高强度预应力钢丝、钢绞线的原料，其生产和使用越来越引起人们的重视，这就要求SWRH82B高碳钢盘条具有稳定的化学成分、纯净的钢质、较多的索氏体组织、优良的力学性能。为了保证SWRH82B高碳硬线钢的质量，降低生产成本、提高生产节奏，水钢炼钢厂100 t复吹转炉在冶炼该钢种时，不断摸索采用单渣法高拉碳去磷工艺冶炼SWRH82B钢。

2 转炉单渣法冶炼工艺

(1)原料条件，要求铁水成分：Si≤0.60%、Mn≤0.60%、P≤0.110%、S≤0.040%。当铁水带渣量大和铁水磷高时，在单渣冶炼不能将钢水磷降到规定以内的情况下，就必须采用双渣操作。

(2)装入量，总装入量为95.5±0.5吨，铁水装入量随铁水中[Si]含量升高而适当减少，铁水装入量还要根据热量作适当调整，以保证污泥球用量，搭配适当废钢。

(3)造渣制度，分批加入石灰、白云石等造渣材料，调整好各阶段炉渣碱度，达到去磷、硫的目的[4]。

(4)转炉单渣法吹炼过程加料原则

①开吹加料：开吹点火后枪位控制在1.8 m，加入第一批渣料(包括污泥球、石灰及轻烧白云石)之后，降枪至1.3 m进行吹炼。

②过程加料：保证吹炼过程均匀升温，起渣10 s后即可开始加入石灰和轻烧白云石，加料要匀速，少量多批，开吹6 min前加完石灰和轻烧白云石，升温较快时污泥球可提前至5 min开始加入，同时调节氧压与提枪相互配合，防止加完石灰、轻烧白云石后出现炉渣返干现象，保证全过程化渣。为防止终点降枪过程炉渣返干回磷现象的发生，在降枪前可加入100～200 kg污泥球进行化渣。

③终点加料：如果第一次倒炉时温度高或碳高，可补加污泥球和生白云石调温，尽量不要补加石灰，目的是防止出钢过程炉渣返干回磷、炉渣结块而影响挡渣效果。

(5)供氧制度，开吹氧气流量设为19 000 m3/h，2 min 30 s～3 min将氧气流量调至15 000 m3/h，吹炼5 min左右，将氧气流量调到17 000 m3/h，在6 min 30 s左右，将氧气流量调至18 500 m3/h。

(6)枪位控制

①枪位控制见图1。

②开吹点火后枪位控制在1.8 m加入第一批渣料，加完头批料后待火焰平稳，吹炼1 min将枪位分两次降到1.3 m。

③起渣后如果反应激烈，则快速提枪至1.6～1.7 m，待火焰稍稳即加入第一批石灰或轻烧白云石，之后降低枪位至1.5 m左右加强炉内搅拌。起渣后如果反应不激烈，则可分2～3次提枪至1.6 m，之后恢复氧气流量至18 500 m3/h进行吹炼。

④为了促进石灰、轻烧白云石的熔化，起渣后就可以提高枪位至1.6 m左右，并开始加第二批料，每隔20 s加一次渣料(200～250 kg)。吹炼5 min左右开始，根据前一炉热量情况加入污泥球(铁水Si≥0.5%或前期升温过快必须在3 min 30 s开始跟随加料)，反应平稳后上调流量，中期枪位控制在1.7 m左右，注意观察炉口有喷溅预兆时降枪至1.6 m,不可降枪太多，避免造成先喷溅后返干现象发生。

⑤吹炼9～10 min将氧枪提到1.9～2.0 m，目的是最大限度化渣，保证去磷效果。吹炼10 min后点动提炉罩判断炉内温度情况，如果温度高时可补加污泥球降温。降枪前必须把枪位吊到1.8～2.0 m，让炉渣最大限度熔化之后再降枪至基本枪位。

⑥高碳钢降枪时碳含量较高，降枪前可加入100～200 kg污泥球防降枪过程返干；为防止烧枪事故，结合上一炉的冶炼时间分2～3次把枪位降到1.3 m以下，降枪时间从降到1.3 m开始计算，降枪时间控制在30～50 s之间。

⑦补吹时保证降枪至1.2 m的时间控制在10～40 s之间。

(7)终点碳、温度控制及去磷情况

①终点碳控制，终点碳C按0.20%～0.60%进行控制，出钢P≤0.015%，出钢温度按1580～1610 ℃控制。

②终点磷控制情况，第一次倒炉(即拉碳)时钢水P控制在0.015%～0.025%，且碳含量控制合适，拉碳C可以达到0.30%～0.60%。我厂2017年12月采用单渣法冶炼SWRH82B钢种终点倒炉最高P=0.030%，最低P=0.008%，平均倒炉P=0.017%,最高倒炉C=0.72%，最低倒炉C=0.23%，平均倒炉C=0.46%,最高倒炉温度1630 ℃，最低倒炉温度1534 ℃，平均倒炉温度1582 ℃。在原材料条件满足的情况下，采取单渣法冶炼SWRH82B钢种，完全能够达到产品质量要求。

(8)出钢

①采取一拉一吹倒炉出钢[5-6]；出钢C控制在0.15%～0.35%之间；避免拉碳过高造成回磷。

②由于炉渣中磷含量高，必须杜绝出钢过程下渣，所以要求挡渣车运行正常、定位准确，出钢口圆整，出钢前将炉身渣打干净，防止烟罩冷钢及炉身渣进入钢包内。

(9)采用较先进的(挡渣锥+挡渣球)双挡渣工艺技术

在出钢过程中，为了防止炉渣进入钢包内造成回磷，保证SWRH82B钢种成品P≤0.025%，出钢时采用挡渣锥+挡渣球的双挡渣工艺进行挡渣操作，并且挡渣锥带有导向棒，以保证挡渣锥的命中率，从实际操作情况看，挡渣锥的挡渣合格率可以达到98%，较好的保证了SWRH82B钢种成品P的要求。

(10)取得效果，自从采用单渣法冶炼SWRH82B钢以来，终点碳控制较理想，将出钢C控制在0.15%～0.35%之间，出钢P得到有效的去除，平均出钢C达到了0.33%，达到了高拉碳去磷的目的。

3 LF炉精炼

(1)SWRH82种的LF炉精炼工艺流程：钢水进站→测温、预吹氩破渣壳→入位→送电、破渣壳→加热、造白渣→测温、取样→调温度、成分→测温、取样→喂丝→出位→软吹氩→加保温剂→连铸。

(2)精炼成分调整，钢水进精炼炉进行成分初调，根据化验结果进行成分微调，微调后强吹氩5 min取样送检,精炼过程调节氩气流量，防止精炼大翻溢渣，并调节除尘风机风量保证精炼炉微正压操作，以减少钢水从空气中吸氮。

(3)平均精炼周期为48 min/炉，钢水出精炼站平均P为0.016%，平均S为0.006%，精炼过程脱硫率为75%。钢水出精炼站平均氧活度为9.5×10-6。

4 连铸

为确保SWRH82钢的表面质量和内部质量,连铸实行全保护浇铸，采取结晶器电磁搅拌工艺，打碎柱状晶，控制柱状晶生长，消除凝固桥，增加等轴晶率。在浇注过程中，控制钢水过热度小于或等于25 ℃以获得更多的等轴晶和减轻铸坯中心碳偏析。二冷采用弱冷制度。

5 结束语

通过100 t转炉单渣法冶炼SWRH82B钢种的生产实践，可知：(1)在无铁水预处理脱磷工艺的情况下，冶炼SWRH82B低磷钢种时，采用单渣操作法能够保证脱磷,可以满足钢种成品P≤0.025%的要求；(2)在单渣法冶炼SWRH82B高碳钢时，若采取高拉碳法，可以降低增碳剂的用量，提高生产节奏，降低原材料消耗，降低钢铁料消耗，减少钢中原始夹杂物含量，吹炼过程及精炼过程全程使用氩气可降低钢中氮含量，成品钢中N可控制在40×10-6以下或者更低，提高了钢水质量；(3)铸坯实物质量、低倍检验夹杂物等级完全满足要求。

参考文献：

[1] 李正嵩，张 毅，谢 祥，等. 水钢100 t转炉单渣法脱磷工艺冶炼优质钢的生产实践[J]. 特殊钢，2016(3)：39-45.

[2] 吴国臣，曾圣明，陆凤军. 100 t转炉冶炼SWRH82B高拉碳去磷生产实践[J]. 金属制品，2012(4)：49-54.

[3] 刘 跃，刘 浏，佟溥翘，等. 优质高碳钢高拉碳前期脱磷过程控制[J]. 炼钢，2006(2)：27-29.

[4] 姚志超，吕成洵. 高拉碳法冶炼82B系列钢的生产实践. 炼钢，2010(3)：34-46.

[5] 高泽平. 转炉冶炼高碳钢的工艺研究[J]. 钢铁研究，2001(2)：13-18.

[6] 孙晓明，吴东明，姜洪刚. 预应力钢绞线用SWRH82B钢冶炼工艺优化[J]. 金属制品，2016(4)：36-50.