影响普碳钢可浇性因素分析与实践

影响普碳钢可浇性因素分析与实践

张太生  张建奎  杨  杰

（安阳钢铁集团有限责任公司）

摘  要：本文通过对普碳钢生产过程中，炼钢各工序关键工艺控制参数的数据分析，找出了影响普碳钢可浇性的主要因素和临界点，并针对要因优化制订了有效的工艺制度，取得了明显的改进效果。

关键词：普碳钢；可浇性；分析

1 引言

普通碳素结构钢（以下简称“普碳钢”），由于其氧化性强以及外来夹杂物进入，在浇注过程中经常出现钢中夹杂物多，影响钢水质量，甚至影响到连连铸工序的可浇性，造成漏钢等生产事故。据统计，因普碳钢可浇性差造成的漏钢、回炉等生产事故占总事故的66.89%，严重影响了工序的生产稳定顺行，必须对普碳钢可浇性差产生原因的进行研究分析，并采取针对性措施加以解决。

2 数据分析说明

1）统计样本数：13216炉，共109个浇次。

2）以普碳钢可浇性差指数（以下简称“指数”）为评价参数，分析炼钢过程各工艺关键控制参数对普碳钢可浇性的影响，目标指数控制在1.0以下。

3 影响因素分析

3.1 出钢终点碳含量的影响

由碳氧平衡积可知，出钢终点碳含量越高，钢中氧含量越低。统计分析得出，出钢终点碳对普碳钢可浇性差有影响，其指数随出钢终点碳含量的升高而降低，说明在较低的出钢终点碳时，钢水脱氧不足钢中氧含量高，出钢终点碳每降低0.01%，指数上升高0.145，如图1所示。

3.2 钢中Mn/Si的影响

钢中Mn/Si越高钢渣流动性好，易于流动排除。统计分析得出，钢中Mn/Si在2.60以下时，指数随着钢中Mn/Si的降低骤然升高，可浇性变差，但大于3.0影响不大，如图2所示。

3.3 拉坯速度的影响

对于定径水口拉速控制工艺，拉坯速度越高意味中间包液面越高，夹杂物在中间罐内停留时间长，容易排除。统计分析得出，当拉坯速度约低于2.90m/min，指数迅速升高，可浇性变差，如图3所示。

3.4 拉坯速度波动的影响

连铸机拉坯速度波动越大，说明中间包液面及流场稳定性越差，对夹杂物的排除不利。统计分析得出，指数随着拉坯速度波动的降低即浇注稳定性的提高而减小，可浇性有所改善，且在负偏差时斜率绝对值大，即下炉拉速突然增加更容易影响普碳钢的可浇性，如图4所示。

3.5 浇注温度的影响

钢水浇注温度越高，钢水黏度越低，流动性越好，有利于夹杂物的上浮，反之不利于排除。统计得出，在浇注温度较低时（约低于1532℃），指数明显升高，正常浇注温度条件下影响不大，如图5所示。

4 普碳钢生产工艺制度的优化

4.1 冶炼成份控制

根据以上数据的统计分析结果，优化设计普碳钢冶炼成份及钢中Mn/Si控制标准，见表1。

表1 普碳钢冶炼成份及钢中Mn/Si控制标准

4.2 冶炼终点控制

为控制终点钢中氧含量，控制出钢终点碳≥0.08%，当出钢终点碳每降低0.01%脱氧剂补加量增加0.17kg/t。同时为满足连铸浇注温度要求，控制转炉终点出钢温度为1635-1665℃。

4.3 连铸浇注工艺控制

为发挥连铸中间包冶金工艺功能，中间包液面控制必须大于600mm，最低液面不低于450mm，连铸机拉坯速度≥3.2m/min，炉与炉拉速波动控制在±0.2m/min，浇注温度控制在1530-1550℃。

5 应用效果

通过对普碳钢生产过程中关键工艺控制参数的优化，普碳钢可浇性得到了很好的改善。其中，Mn/Si不合比率由优化前的0.66%降低到0.32%，转炉出钢终点碳由优化前的0.072%，降低到0.086%。浇注过程的稳定性明显提高，合格率由优化前的88.71%提高到96.17%，平均拉坯速度由3.27m/min提高到3.56m/min。漏钢事故率由0.51%降低到0.01%，事故回炉由0.09%降低到0.00%。

6 结语

6.1 通过优化普碳钢生产过程关键工艺控制参数，普碳钢可浇性得到了很好的改善，漏钢事故率和生产事故回炉大幅降低。

6.2 统计分析得出，出钢终点碳对普碳钢可浇性差有影响，指数随出钢终点碳含量的升高而降低，说明在较低的出钢终点碳时，钢水脱氧不足钢中氧含量高。

6.3 钢中Mn/Si和拉坯速度对普碳碳可浇性影响较大，当钢中Mn/Si在2.60以下时或拉坯速度低于2.90m/min时，指数随着钢中Mn/Si和拉坯速度的降低骤然升高。

6.4 拉坯速度波动在低于-0.20 m/min或大于0.20 m/min，对指数有影响，且负偏差时斜率绝对值更大即影响更大。

6.5 钢水浇注温度只有在低于1532℃时，指数才明显增加，正常浇注温度影响不大。