趙洪倫，李生根

（山東鋼鐵集團淄博張鋼鋼鐵有限公司，山東淄博256400）

摘  要：為滿足簾線鋼低P、低Ti 要求，冶煉過程中采用雙渣留渣工藝，一次造渣堿度控制為1.5～2.0，FeO 控制在15%～20%，保證了爐渣良好的流動性；二次造渣時加入石英砂，促進化渣，提高爐渣流動性，提高脫磷能力；對留渣爐次采取爐渣固化操作，實行每爐確認制度，防止兌鐵發生噴濺。冶煉過程平穩，終點C 0.12%、P 0.003 9%、Ti 4.5×10-6，脫磷率達到了95%以上，脫鈦率達到了98%以上。

關鍵詞：簾線鋼；轉爐冶煉；雙渣＋留渣；脫磷；脫鈦

1 前言

山東鋼鐵集團淄博張鋼鋼鐵有限公司（簡稱張鋼）為應對嚴峻的鋼鐵市場形勢，2015 年開始轉型升級，對產品結構進行調整，簾線鋼成為重點開發的鋼種。鋼簾線主要用于輪胎子午線增強用骨架，具有強度高、韌性好的特點，也是線材制品中要求高、生產難度大的產品之一。由于簾線鋼盤條要被拉拔成Φ0.15～Φ0.38 mm 的簾線，線材長度增加了1 400 倍，截面積縮小至原來的0.08%，接近拉拔工藝的極限，還要經過高速雙捻機合股成繩，整個過程要求100 km 斷絲率＜1 次。因此，對于原料線材組織及成分的均勻性、潔凈度以及綜合質量有著極為嚴格的要求，鋼中不允許出現TiN 夾雜，同時盡量避免產生磷偏析，對終點P 和Ti 的含量要求極低^［1］，傳統的單渣法煉鋼無法滿足產品質量要求。為此，探討了在轉爐生產環節采用“雙渣+留渣”操作工藝，并針對生產中遇到的問題進行改進，取得了較好的脫磷脫鈦效果，滿足了簾線鋼生產的要求。

2 簾線鋼生產工藝開發

2.1 設備原料

張鋼煉鋼廠共有2 座120 t 頂底復吹轉爐，爐底有6 塊透氣磚，底吹氮/氬氣，供氣量100～180 m³/h；采用4 孔拉瓦爾型氧槍。冶煉原料包括：鐵水（成分見表1）、廢鋼，造渣材料有石灰、壓球、燒結礦、輕燒白云石。張鋼煉鐵廠根據簾線鋼的生產計劃提前變料，使鐵水條件滿足表1 要求，大大緩解了轉爐脫磷脫鈦壓力。

2.2 開發工藝參數

通過對脫磷熱力學和動力學條件進行分析，轉爐冶煉過程脫磷、脫鈦反應基本是在鋼渣界面上進行，脫磷、脫鈦速率主要受渣鋼兩側的傳質速率控制，因此充分的攪拌能促進脫磷反應的動力學條件。頂吹氧氣流對熔池升溫影響最大，采用頂吹模式，雖然有利于金屬熔池中的氧化去除，也有利于改善渣—金屬界面傳質條件，但由于受渣—金屬界面溫度快速提升的影響，也可能會激活熔池中碳氧化的整體反應提前發生，不僅與Si、P 爭搶與氧氣的反應機會，抑制P 的氧化脫除過程，還可能進一步引發熔池溫度的整體快速提升，影響脫磷效果。因此應綜合考慮，結合“雙渣+留渣”工藝特點及相關鋼廠生產經驗^［2］，造渣工藝關鍵參數控制如下：

1）一次造渣。鋼水中Si 微量，鋼水溫度1 350～1 400 ℃，爐渣堿度1.5～2.0，渣中FeO 含量控制在15%～20%，渣中MgO 含量6%～6.5%。

2）二次造渣。終渣堿度3.5～4.0，MgO 8%～10%，（FeO）14%～18%，（CaO）（/ FeO）2.5～3.0，出鋼溫度1 600~1 620 ℃，C 0.10%～0.25%。

2.3 “雙渣+留渣”工藝路線

上一爐出鋼全留爐渣→濺渣固化爐渣→加廢鋼確認固化效果→兌鐵水→脫磷→倒出部分脫磷渣→脫碳→出鋼→留渣→濺渣固化爐渣→加廢鋼確認固化效果→兌鐵水進行下一爐冶煉。

3 生產中存在的問題及優化

3.1 兌鐵水預噴控制

轉爐終渣中含有一定數量的FeO，這種終渣留到下一爐，在兌入鐵水時，就會同時發生以下反應：

（FeO）+［C］=［Fe］+CO； （1）

2（FeO）+［C］=2［Fe］+CO₂。（2）

根據生產經驗，當終渣中（FeO）高于20%，式（1）、（2）反應十分劇烈，瞬間產生大量的氣體附帶著大量的爐渣、鐵水沖出，造成爆發性噴濺事故。

要防止噴濺產生，最直接有效的辦法是控制爐中氣體，杜絕或減緩式（1）、（2）反應的進行。要實現這一目的，要減少式（1）、（2）中反應物含量。

減少兌鐵水時爐渣中（FeO）含量方法：

1）通過工藝操作降低終渣（FeO）含量。根據供氧時間、爐口火焰等情況，延長壓槍時間，把握好拉碳時機，提高終點碳含量，減少后吹次數等，降低爐渣氧化性。同時，優化底吹工藝，降低終渣（FeO）含量。

2）在濺渣護爐結束后，加入1 000～1 500 kg 石灰或白云石，稀釋（FeO）濃度，稠化爐渣；同時，降低爐渣溫度。當爐渣溫度低于1 508 ℃時，從熱力學角度來說可以有效預防噴濺的發生^［3］。

3）采取每爐確認制度，濺渣完畢，對爐渣進行確認，對于過氧化程度嚴重、爐渣稀薄的爐次，加入適當調渣劑調渣。若濺渣完畢爐渣仍稀薄，可加入適當固化劑稠渣，確認爐渣不稀薄后再兌鐵。

4）兌鐵時采用先加廢鋼再兌鐵水的方式，開始時緩慢。如果火焰較大，立即停止兌鐵，待火焰穩定后再緩慢兌鐵，防止爐內反應過快發生噴濺。

3.2 一次造渣工藝優化

初期冶煉過程中存在成渣速度慢、脫磷效率低、一次造渣結束時鋼—渣不容易分離、倒渣時容易夾帶鋼水等問題。結合張鋼自身條件及王新華^［4］在“雙渣+留渣”法操作中提出的方法進行了改進。

1）含鐵造渣料只采用燒結返礦。充分利用其熔化快、乳化性好、成渣速度快等特點。

2）根據石灰質量與鐵水溫度，用石灰石替代部分石灰。石灰石在高溫下分解為石灰和CO₂，分解過程吸熱既能降低爐內溫度，產生的CO₂又能起到化渣和增加攪拌作用，達到提高脫磷效率和促進鋼—渣分離的效果。

3）采用低槍位、高供氧強度吹煉方式。通過加強頂吹氧氣對熔池攪拌，促進［P］向渣/鐵界面傳輸，氧槍較常規操作前期槍位降低100～200 mm，供氧強度保持在3.0 Nm³（/ min·t）以上。

4）增加底吹強度進行強攪拌。

5）增加堿性燒結礦的加入量和加入批次。在開吹后加入石灰的過程中同時加入2.5～3.5 t 堿性燒結礦，在加強攪拌的同時使渣中含有足夠量的FeO。為保證爐渣的流動性，前期渣中FeO 量控制在15%～20%。

3.3 二次造渣工藝優化

二次造渣過程中存在如下問題：

1）二次造渣過程易出現粘槍、返干等不利過程操作的現象。

2）部分爐次吹煉中后期脫磷困難，終點P 含量偏高（0.03%~0.04%）且處理困難。優化措施：

1）補加適量含SiO₂的造渣料，經過機理與實踐分析，最終選取添加適量石英砂，確保渣中適宜的SiO₂含量以利于成渣與渣量的控制。

2）掌握造渣料加入時機，多批次小批量加入，以確保渣料熔化；加入制度根據過程化渣情況靈活掌控。主要依據爐口火焰、噴出物形態、爐內化渣聲響等，合理調配造渣料加入時機與數量。

3）生產中為確保化渣的熱力學與動力學條件，根據過程化渣情況，采取高、低槍位靈活交替操作的模式，以便兼顧熔池液面和內部攪拌的作用，消除爐渣面上出現的“死角”，消除渣料結坨，加快成渣。在確保合理的化渣動力學前提下，根據過程化渣情況，合理調控渣中FeO 含量與熔池過程溫度控制，確保過程化渣的動力學條件。

4 生產效果分析

部分爐次一次造渣爐渣成分、堿度及終點鋼水成分見表2。

由表2 可知：1）一次倒渣渣堿度大部分在1.5～2.0 之間，只有1 爐爐渣堿度高于2.0，基本滿足目標要求。2）一次倒渣渣中FeO 在15%～18%。實踐證明，爐渣具有良好的流動性，一次倒渣幾乎可以全部倒凈，起到了很好的脫磷脫鈦效果，一次脫磷率達到了60%以上，一次脫鈦率達到90%以上。終點C 含量平均0.12%，P 平均0.003 9%，Ti 為4.5×10-6，脫磷率達到了95%以上，脫鈦率達到了98%以上，滿足了簾線鋼對終點P＜0.008%、終點Ti＜10×10-6的要求，為精煉環節控制夾雜物的含量尤其是TiN 含量創造了良好的條件。

5 結論

5.1 冶煉采用雙渣留渣工藝，終點P＜0.008%，終點Ti＜10×10-6，滿足了簾線鋼對P 和Ti 的要求。

5.2 一次造渣堿度控制在1.5～2.0，FeO 控制在15%～20%，爐渣具有好的流動性，便于一次倒渣。

5.3 二次造渣時加入適當的石英砂，能夠很好地促進化渣，提高爐渣流動性，提高脫磷能力。

5.4 對留渣爐次采取爐渣固化操作，實行每爐確認制度，可防止兌鐵發生噴濺。

參考文獻：

［1］ 王勇，王全禮，李永東，等. 簾線鋼Lx72A 夾雜物控制技術［C］//爐外處理·煉鋼·連鑄，2005 年中國鋼鐵年會論文集：453-456.

［2］ 王杰，曾加慶，楊利彬. 復吹轉爐雙渣法脫磷冶煉工藝一次倒爐溫度最優化選擇［J］. 煉鋼，2015，31（4）：34-37.

［3］ 劉效森，王念欣，賈崇雪，等. 濟鋼120 t 轉爐留渣操作工藝的實踐［J］.河北冶金，2010（4）：25-26.

［4］ 王新華. 氧氣轉爐“留渣+雙渣”煉鋼工藝技術［C］//2014 年低成本煉鋼共性技術研討會論文集，南京：2014.