低硅碳钢硅元素冶炼控制分析

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上海梅山钢铁公司技术中心南京 210039

摘要运用六西格玛工具，对梅钢冶炼低硅钢种中硅元素的过程能力控制进行分析，找出了钢中Si与Mn、砧等元素含量间的关系。结合钢液增硅的实例，从成分设计和冶炼工艺操作两个方面，探讨减少钢液增硅的措施和方法。

关键词低硅钢，过程能力控制，增硅，成分设计

0 前言

研究表明，钢中硅元素对钢板的涂镀性能有着重要影响，一般认为钢中硅含量超过0．04％时，高温涂镀原板表面形成的氧化膜，很难被充分还原，涂镀后表面生成很厚的灰白色镀层，其粘附性能较差^［¹^］。目前梅钢在开发屈服强度为235～450 MPa钢种的过程中，部分用户对产品提出了低硅要求，要求硅小于0．05 ％，甚至小于0．03％，这使得低硅冶炼成为控制的重点和难点，成为产品控制的关键环节。为了解冶炼过程硅元素的控制情况，以公司2007年生产的部分低硅钢种生产实绩为例，分析硅的过程控制能力及可能影响的因素。

1 实绩分析

对成品钢中元素成分实绩数据进行分析，利用回归方程找出其间关系。

1．1 Si、Mn间关系

图1为低硅钢中Si、Mn元素含量统计散点图。由此得到回归方程为：

Si硅实绩＝0．00677 0．0248 Mn锰实绩

自变量系数系数标准误差 T P

常量 0．006771 0．001031 6．57 0．000

Mn锰实绩 0．024766 0．001387 17．86 0．000

S＝0．00688219 R—Sq＝38．7％ R－Sq(调整)＝38．6％

依据图1数据中Mn含量的不同，计算出不同Si含量要求下的过程能力(见图2一图4)列于表1。表中数据表明：在Mn≤0．65%时，Si≤0．034%控制能力很强；在0．70<Mn≤0．90％，Si≤0．044％控制能力尚可；在1．0＜Mn≤1．30时，Si≤0．054％控制能力尚可。

1．2 Si、Als间关系

图5低硅钢中Si、Als含量统计散点图。由此得到回归方程为：

Si硅实绩=0．0164 0．249 Als铝实绩

自变量系数系数标准误差 T P

常量 0．016375 0．001729 9．47 0．000

Als铝实绩 0．24903 0．05265 4．73 0．000

S一0．00860253 R—Sq＝4．2％ R—Sq(调整)＝4．1％

由图5可看出，Si、A1s之间旱正相关关系，保持钢中较低的Als含量，可相应地减少钢中硅含量。

2 增硅原因

钢水增Si主要有两个来源，一是转炉下渣中SiO₂被A1还原，二是合金中Si带人钢水。

2．1 合金增硅

低硅钢中，Mn是主要合金元素，使用合金化的中碳锰铁一般含有一定量的硅。经检测分析，中碳锰铁含Si 0．40～0．90％，平均在0．60％左右，波动较大。通过计算，若使钢中增加0．10％的Mn，每炉需加中锰0．20t，同时使钢液增硅5．0～11．5 ppm。对于含锰量不同的钢种，合金增硅量见表2。由表中数据，只有成品钢中Mn>1．0％时，合金增硅量才较大。因此可认为，钢包炉渣中SiO₂被还原至钢液中，是钢液增硅的另一主要原因。

2．2 Si含量异常分析

以公司生产出口欧洲的中高强度级别结构钢为例。其熔炼成分目标Mn 0．85％，Si≤0.044％。工艺流程为：转炉——Ar站(LF)——连铸。不同工位Si含量为：Ar站0．017～0．030％，平均值0．023％；连铸中包成品0．018～0．034％，平均值0．029％，见图6。其中有两炉成品Si出格，分别为：0．048％、0.061％，远高于正常水平。