◆112 北京科技大学学报 第33卷 志，是钢的内在质量的保证指标.洁净钢控制技术 2.2.2氧、氮和氢含量的控制 包括两个方面的内容：一是减少钢中磷、硫、氨、氢等 首钢E36、E40冶炼工艺路线采用铁水预处 有害元素、杂质元素的含量：二是控制钢中非金属夹 理一转炉冶炼一LF炉外精炼一(RH真空脱气)一 杂物的数量和形态. 板坯连铸，该工艺路线可有效控制钢中氧、氨和氢等 2.2.1硫、磷含量的控制 元素含量 钢中的磷主要是通过转炉双渣法冶炼和控制后 降低转炉出钢氧含量，出钢过程中强化脱氧： 续工序回磷来实现的，E/F级船板钢成品平均磷质 LF炉采用白渣精炼，控制有效精炼时间，实现钢水 量分数稳定控制在了1.50×10-4以内 脱氧.RH真空处理进一步降低钢中的氧、氮及氢元 (1)转炉脱磷. 素含量.部分炉次钢水在LF炉处理后，钢中氢含量 转炉脱磷主要通过双渣冶炼，控制头批渣的倒 比较高时，经真空处理后，钢中的氢质量分数控制在 渣时间，目的是为了倒掉含大量磷酸亚铁的头批渣， 2×10-6以下，钢中氢含量的降低直接提高了E/F 保证终渣碱度，以便对钢水进一步脱磷，采用双渣工 级船板钢产品的内部质量及探伤合格率 艺转炉终点的磷可以控制在1×104之内 采用全保护浇铸，减少连铸过程二次氧化，防止 (2)后续工艺减少回磷 钢水吸氨，优化中间包流场，进一步减少钢中的氧含 转炉出钢时强化挡渣，下渣时采用“错包”操 量.首钢E/F级船板连铸坯中的氮质量分数基本控 作，有效地减少了转炉到钢包的下渣量，以避免钢水 制在6×10-5之内，总氧质量分数稳定控制在4× 回磷过多.此外，出钢时往钢包中加入合成渣以便 105之内. 对钢渣进行改质，可将精炼过程钢水回磷质量分数 2.2.3非金属夹杂物的控制 控制在5×10-5以内. 钢中非金属夹杂物对钢的塑性、韧性和疲劳性 钢中硫含量的控制主要通过铁水脱硫预处理、 能有不利的影响，直接影响钢的加工性能.夹杂物 控制转炉回硫和F炉精炼深脱硫来实现的，成品 对钢的性能的影响程度，主要取决于钢中夹杂物的 平均硫质量分数稳定控制在7×10-5以内. 数量、颗粒大小、形态及分布.夹杂物控制是生产中 (1)铁水脱硫预处理. 的一个技术难点，单从冶炼过程中的某一个环节进 包底加固硫剂，对固硫剂的成分进行了改进，然 行控制是无法保证钢中夹杂物检验的合格率，因此， 后兑铁水，兑完铁水在渣面撒铝粒进行渣面脱氧，采 提出了炼钢全流程控制技术对夹杂物的数量、形态 用喷吹颗粒镁进行脱硫预处理，喷吹后的渣中F0 进行严格控制. 含量降低；喷吹完毕进行扒渣操作，扒渣时加入聚渣 (1)夹杂物数量的控制. 剂，使脱硫渣在铁水表面上聚结成块，易于扒除.铁 船板钢的生产虽没有对夹杂物检验有严格的要 水脱硫预处理，脱后硫含量完全符合要求，平均脱硫 求，但认证过程中需要对其夹杂物进行检验并上交 率高达80%以上. 船级社总部，检验结果也作为认证是否合格的参考 (2)LF炉深脱硫 依据.为了满足工业化生产的需要，在治炼过程中 LF炉精炼采用控碳深脱硫冶炼工艺，在减少增 采取了以下工艺技术和措施对钢中夹杂物的数量进 碳的前提条件下，进行深脱硫处理，精炼结束后钢中 行控制 硫质量分数为7×10-5以内，冶炼工艺要点如下： ①优化转炉操作工艺，控制合适的转炉终点碳 ①控制转炉下渣量，保证钢包底部透气砖工作 含量，降低转炉终点钢水氧活度：出钢过程中采用 状态良好； AlFe脱氧，并向钢包中加入合成渣，采用渣洗操作， ②控制钢水到LF炉的温度，保证钢水脱硫的 促进脱氧产物形核长大和去除 热力学条件： ②LF炉采用白渣精炼，保证LF炉有效精炼时 ③加入高碱度精炼渣； 间，控制精炼渣的性能，提高精炼渣吸附夹杂物的能 ④脱硫时间控制在25min以内，精炼结束要求 力，控制钢包底吹氩气的流量促进脱氧产物充分上 钢渣氧化性及碱度 浮进入钢渣. 采用此工艺在有效地解决了LF炉精炼过程中 ③部分钢水前期钢质洁净度控制不理想时，可 的增碳问题的基础上，实现了快速、高效深脱硫，可 采用RH真空处理弥补.RH真空处理过程中控制 以缩短LF炉化渣、脱硫处理时间，缩短了治炼 提升氩气流量、最高真空度、深真空处理时间，进一 周期. 步降低钢中夹杂物：真空结束进行软吹和镇静，控制北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 志，是钢的内在质量的保证指标． 洁净钢控制技术 包括两个方面的内容: 一是减少钢中磷、硫、氮、氢等 有害元素、杂质元素的含量; 二是控制钢中非金属夹 杂物的数量和形态． 2. 2. 1 硫、磷含量的控制 钢中的磷主要是通过转炉双渣法冶炼和控制后 续工序回磷来实现的，E /F 级船板钢成品平均磷质 量分数稳定控制在了 1. 50 × 10 － 4 以内． ( 1) 转炉脱磷． 转炉脱磷主要通过双渣冶炼，控制头批渣的倒 渣时间，目的是为了倒掉含大量磷酸亚铁的头批渣， 保证终渣碱度，以便对钢水进一步脱磷，采用双渣工 艺转炉终点的磷可以控制在 1 × 10 － 4 之内． ( 2) 后续工艺减少回磷． 转炉出钢时强化挡渣，下渣时采用“错包”操 作，有效地减少了转炉到钢包的下渣量，以避免钢水 回磷过多． 此外，出钢时往钢包中加入合成渣以便 对钢渣进行改质，可将精炼过程钢水回磷质量分数 控制在 5 × 10 － 5 以内． 钢中硫含量的控制主要通过铁水脱硫预处理、 控制转炉回硫和 LF 炉精炼深脱硫来实现的，成品 平均硫质量分数稳定控制在 7 × 10 － 5 以内． ( 1) 铁水脱硫预处理． 包底加固硫剂，对固硫剂的成分进行了改进，然 后兑铁水，兑完铁水在渣面撒铝粒进行渣面脱氧，采 用喷吹颗粒镁进行脱硫预处理，喷吹后的渣中 FeO 含量降低; 喷吹完毕进行扒渣操作，扒渣时加入聚渣 剂，使脱硫渣在铁水表面上聚结成块，易于扒除． 铁 水脱硫预处理，脱后硫含量完全符合要求，平均脱硫 率高达 80% 以上． ( 2) LF 炉深脱硫． LF 炉精炼采用控碳深脱硫冶炼工艺，在减少增 碳的前提条件下，进行深脱硫处理，精炼结束后钢中 硫质量分数为 7 × 10 － 5 以内，冶炼工艺要点如下: ① 控制转炉下渣量，保证钢包底部透气砖工作 状态良好; ② 控制钢水到 LF 炉的温度，保证钢水脱硫的 热力学条件; ③ 加入高碱度精炼渣; ④ 脱硫时间控制在 25 min 以内，精炼结束要求 钢渣氧化性及碱度． 采用此工艺在有效地解决了 LF 炉精炼过程中 的增碳问题的基础上，实现了快速、高效深脱硫，可 以缩短 LF 炉化渣、脱硫处理时间，缩 短 了 冶 炼 周期． 2. 2. 2 氧、氮和氢含量的控制 首钢 E36、E40 冶炼工艺路线采用铁水预处 理—转炉冶炼—LF 炉外精炼—( RH 真空脱气) — 板坯连铸，该工艺路线可有效控制钢中氧、氮和氢等 元素含量． 降低转炉出钢氧含量，出钢过程中强化脱氧; LF 炉采用白渣精炼，控制有效精炼时间，实现钢水 脱氧． RH 真空处理进一步降低钢中的氧、氮及氢元 素含量． 部分炉次钢水在 LF 炉处理后，钢中氢含量 比较高时，经真空处理后，钢中的氢质量分数控制在 2 × 10 － 6 以下，钢中氢含量的降低直接提高了 E /F 级船板钢产品的内部质量及探伤合格率． 采用全保护浇铸，减少连铸过程二次氧化，防止 钢水吸氮，优化中间包流场，进一步减少钢中的氧含 量． 首钢 E /F 级船板连铸坯中的氮质量分数基本控 制在 6 × 10 － 5 之内，总氧质量分数稳定控制在 4 × 10 － 5 之内． 2. 2. 3 非金属夹杂物的控制 钢中非金属夹杂物对钢的塑性、韧性和疲劳性 能有不利的影响，直接影响钢的加工性能． 夹杂物 对钢的性能的影响程度，主要取决于钢中夹杂物的 数量、颗粒大小、形态及分布． 夹杂物控制是生产中 的一个技术难点，单从冶炼过程中的某一个环节进 行控制是无法保证钢中夹杂物检验的合格率，因此， 提出了炼钢全流程控制技术对夹杂物的数量、形态 进行严格控制． ( 1) 夹杂物数量的控制． 船板钢的生产虽没有对夹杂物检验有严格的要 求，但认证过程中需要对其夹杂物进行检验并上交 船级社总部，检验结果也作为认证是否合格的参考 依据． 为了满足工业化生产的需要，在冶炼过程中 采取了以下工艺技术和措施对钢中夹杂物的数量进 行控制． ① 优化转炉操作工艺，控制合适的转炉终点碳 含量，降低转炉终点钢水氧活度; 出钢过程中采用 AlFe 脱氧，并向钢包中加入合成渣，采用渣洗操作， 促进脱氧产物形核长大和去除． ② LF 炉采用白渣精炼，保证 LF 炉有效精炼时 间，控制精炼渣的性能，提高精炼渣吸附夹杂物的能 力，控制钢包底吹氩气的流量促进脱氧产物充分上 浮进入钢渣 . ③ 部分钢水前期钢质洁净度控制不理想时，可 采用 RH 真空处理弥补． RH 真空处理过程中控制 提升氩气流量、最高真空度、深真空处理时间，进一 步降低钢中夹杂物; 真空结束进行软吹和镇静，控制 ·112·