李泊¹，宋宇¹，李偉東¹，潘瑞寶¹，尚世震¹

淵鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠袁遼寧 鞍山 114021冤

摘要：鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠引進全氧快速檢驗設備對生產的汽車鋼鋼水進行過程全氧測定，據此優化顯著影響煉鋼過程的工藝參數，包括精煉進站渣中的 FeO 含量、鋼水RH進站溫度、RH 總加鋁量，優化后中間包鋼水全氧降低了 29.32%，O5 板軋后缺陷率降低了 54.07%。 

關鍵詞：煉鋼；精煉；中間包；全氧值；缺陷率

隨著汽車工業的發展，對汽車用鋼特別是汽車面板用鋼的質量要求日益嚴格，針對汽車外板用鋼甚至提出了零缺陷的質量標準。為此袁必須持續提高冷軋板卷的質量，首先需要煉鋼工序提供高潔凈度的原料鑄坯。由于煉鋼工藝本身是一個過程控制環節，缺乏快速、準確的檢測手段來評價鋼液的潔凈度，因此，鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠引進了鋼液全氧快速檢驗裝置，通過在 RH 及連鑄中間包兩個工位取全氧樣，能夠在 5 min 之內檢驗出鋼液中的全氧值來判斷鋼液的純凈度，從而實現快速檢測堯快速響應、分級使用，滿足客戶的個性化需求。 

1 中間包鋼水全氧分析技術的應用

1.1 設備簡介

快速全氧取樣器利用惰性氣體氬氣保護，在中間包澆注過程中取樣，棒樣尺寸為Φ4 mm×70 mm，供實驗室分析鋼水中的全氧。 

1.2 全氧分析在生產實際中的應用

鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠汽車鋼冶煉工藝路線為：鐵水預處理（鈣鎂基噴吹鐵水脫 S）→轉爐冶煉（260 t 頂底復吹轉爐）→RH 脫碳及合金化→鑄機澆注。

汽車鋼鋼液中的氧是由鋼中的自由氧及脫氧后的氧化物組成，鋼液中的全氧值越低就代表著鋼液越潔凈。因此在生產實際過程中，對 RH 及連鑄中間包兩個工位取全氧樣進行檢驗分析，并將全氧值與軋后夾雜缺陷率進行對應。表 1 為試驗汽車鋼鋼種的成分范圍，表 2 為中間包全氧值與夾雜缺陷指數對應關系（中間包全氧值檔位越低，全氧值越低）。

由表 2 可見，生產實際數據與理論完全能夠吻合，即中間包全氧值越低，鋼液越純凈，鑄坯軋后夾雜缺陷指數越低，隨著全氧值升高，缺陷指數呈明顯上升趨勢。因此，對汽車鋼冶煉工藝環節各參數進行跟蹤，找出對中間包全氧值影響較大的參數，并有針對性的加以控制，從而提高鋼液潔凈度。跟蹤收集 100 罐汽車鋼生產數據，對各工藝參數分別與全氧量進行相關性分析，最終篩選出五大相關性較強的參數與中間包全氧值進行回歸分析，結果如表 3。表 3 中，SS 為整體樣本的離差平方和；MS 為離差平方和均值；F 值為方程中均離差平方和的比；P 值是判定檢驗結果的一個參數，當 P≤0.05 時，該參數與相應結果有顯著影響。

由表 3 可見，精煉進站渣中 FeO、RH 進站溫度、RH 總加鋁量三個參數對汽車鋼中間包全氧值有顯著性影響。因此結合目前這三個工藝參數控制情況，運用 Minitab 質量工具進行響應優化器優化，得出中間包全氧值在一檔范圍內的各參數控制范圍。圖 1 為響應優化器優化結果。

圖 1 中，合意性 D 值為在不同值時的參數因子的取值，當參數在水平線范圍內取值時，參數變化對響應結果及合意性沒有影響，當參數在折線取值時，參數的變化對響應結果及合意性產生影響。合意性為目標的達成率，當 D=1.0 時代表目標達成。 

2 生產工藝參數的優化

依據中間包全氧與各工藝參數的回歸分析，結合響應優化器提供的最佳參數控制范圍，對三個主要影響因素進行了優化。 

2.1 精煉進站渣中 FeO 含量的優化

控制精煉進站渣中 FeO 含量就要從轉爐源頭入手，控制轉爐終點渣中FeO 含量。重點進行如下兩方面的改進。 

（1）降低轉爐出鋼渣 FeO 含量。優化措施有轉爐終點 C-T 命中率目標由 80%提高到 90%，實際控制在 92%左右，補吹時間控制在 1 min 之內，杜絕二次補吹；同時在出鋼前采用零位攪拌技術1~3min。 

（2）控制出鋼帶渣。措施一是改進轉爐前擋渣工藝，采用軟質擋渣塞，有效避免出鋼第一口渣進入鋼包；采用轉爐出鋼前、后檔渣，并結合下渣檢測設備進行輔助作業，有效地控制了轉爐出鋼時的下渣量；措施二是出鋼過程進行鋼包頂渣改質，隨出鋼的進行加入小粒白灰對鋼液進行渣洗，能夠有效地稀釋鋼液頂渣中的 FeO 含量，出完鋼后加入鋁質熔渣改質劑脫除渣中氧。 

2.2 鋼水 RH 進站溫度優化

實施全程加蓋工藝降低鋼包溫降。通過采取鋼包全程加蓋的措施，能夠有效地減少鋼水的溫度損失，鋼包加蓋與否對鋼包盛鋼期間鋼水溫度的影響見圖 2。由圖 2 可見，鋼包加蓋對盛鋼過程鋼水溫度變化的影響是非常明顯的，能大大降低鋼水的溫降遙在其他條件相同的情況下，60 min 以后，全程加蓋的鋼水溫度比不加蓋高近 30℃。鋼包在空包期間的散熱時間長，這期間若對鋼包加上蓋，則大大減少熾熱的鋼包內表面直接對外部的輻射分散熱損失，從而明顯減少鋼包在出鋼期間和盛鋼期間對鋼水的蓄熱損失。鋼包加蓋后達到的效果十分明顯。

2.3 RH 總加鋁量的優化

RH 加入的脫氧鋁越多，鋼液中生產的 Al₂O₃ 夾雜物就越多。為了減少汽車鋼中 Al₂O₃ 夾雜物的生成量，提高鋼水潔凈度，必須減少 RH 總加鋁量。因此對精煉脫氧工藝進行優化，首先根據初始氧含量適當采用碳脫氧和錳脫氧脫除過剩氧，即在脫碳過程中，加入少量增碳劑或錳鐵，其次是在RH 脫碳結束后，采用硅脫氧脫除一部分殘氧，即先向鋼液中加入一定量的低碳硅鐵進行預脫氧，再向鋼液中加入鋁粒來進行終脫氧和合金化，從而通過減少脫氧鋁的使用量。 

3 取得的效果

3.1 降低渣中 FeO 含量

通過以上控制措施，轉爐終渣 FeO降低了11.25% ， 轉爐出鋼后鋼包頂渣 FeO降低了18.92%，精煉進站渣中 FeO含量降低了 34.82%。 

3.2 減少鋼水溫度損失

實施鋼包加蓋工藝后，鋼水運輸過程溫降速率顯著降低，空包時包襯溫度大幅度提高，效果如表 4 所示。為準確控制 RH 鋼水進站溫度提供了保障^[1]。

3.3 降低 Al₂O₃ 的生成量

通過采用碳脫氧、錳脫氧、硅脫氧工藝后，有效的降低了 Al₂O₃ 生成量，降低鋼液中的全氧含量。 試驗表明，工藝優化后，中間包和鑄坯內的全氧量相差不多[2]。通過以上工藝措施的實施，精煉進站渣中 FeO、RH 進站溫度、RH 總加鋁量的控制范圍已經提升到響應優化器優化后的目標范圍之內，鋼水潔凈度有了明顯的提升。經過對比測算，鋼水中間包全氧降低了 29.32%，重點客戶汽車用 O5 板軋后夾雜缺陷率降低了 54.07%。 

4 結語

鋼液全氧快速檢驗技術可以為煉鋼過程鋼液潔凈度提供一個快速、準確的判斷依據。 鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠運用質量工具分析結果，優化了精煉進站渣中 FeO含量、鋼水 RH 進站溫度和 RH總加鋁量，優化后鋼水中間包全氧降低了 29.32%，重點客戶汽車用 O5 板軋后夾雜缺陷率降低了 54.07%。

參考文獻

[1] 孟勁松，張鐘錚. 煉鋼系統溫度優化的實踐[C]椅中國鋼鐵年會論文集. 北京院中國金屬學會，2001：489.

[2] 簡龍，溫鐵光，王鵬，等. RH 生產超低碳鋼硅脫氧工藝研究與實踐[C]//2010 年全國煉鋼-連鑄生產技術會議論文集. 河北院中國金屬學會，2010：287-288.