鞍钢钢水真空精炼工艺的技术进步

鞍钢钢水真空精炼工艺的技术进步
　　钢水二次精炼是洁净钢生产中的重要环节。鞍钢在钢水二次精炼方面坚持走自主研发的创新型道路，尤其在最近几年，自主开发集成了多项关键技术，有效地扩大了生产品种，提升了产品质量。
　钢水真空精炼工艺的技术进步
　RH脱硫及钢液净化技术。随着超低碳钢生产的需要，RH装置的功能不断发展和完善，从最初的单一进行钢水循环脱气逐步发展成为满足深脱碳、脱气、化学升温、净化钢水、合金化调整等多功能的真空精炼装置，可以稳定生产成品碳含量小于20×10-4%的超低碳钢，极低碳含量达到8×10-4%。随着无取向硅钢对硫含量要求的不断提高，鞍钢开发出RH-TB脱硫新技术，即在RH-TB脱碳、脱氧、合金化后，将钢中铝含量控制在0.25%~0.3%，加入脱硫剂对钢水进行脱硫处理，处理时间为7min~10min，脱硫剂加入量为8kg/t~10kg/t，提升气体流量为0.6m3/h·t~0.7m3/h·t，脱硫率稳定控制在50%~60%。
　研究人员利用扫描电镜对精炼过程中夹杂物的成分变化进行分析后发现，在Al脱氧后，钢液中的夹杂物主要是A12O3夹杂，加入脱硫剂以后，夹杂物中的MgO、CaO含量逐渐增加，夹杂物逐渐转变为MgOA12O3尖晶石夹杂物和CaO-MgO-A12O3复合夹杂物。RH处理结束后，夹杂物组分正好位于相图中的低熔点区。
　在RH循环条件下，钢水与脱硫剂可充分作用，同时钢中Al含量较高，被还原出的[Mg]和[Ca]与钢液中的A12O3夹杂发生反应，因此夹杂物中Mg和Ca元素含量逐渐增加，最终生成CaO-MgO-A12O3低熔点复合夹杂物。当钢液中[Mg]含量达到0.0001%以上时就可以生成尖晶石夹杂物，而通过取样分析，加入脱硫剂后，钢水中的[Mg]很容易达到0.0001%以上。同理，随着钢液中的[Ca]增加，[Ca]同样与夹杂物中的A12O3反应，使夹杂物中的CaO逐渐增加。A12O3夹杂转变为低熔点夹杂后，可通过液滴凝并的方式长大，这种长大速度远大于固态夹杂物烧结的长大速度。此外，钢包顶渣对液态夹杂物的吸附能力远大于对固态夹杂物的吸附能力，有利于夹杂物去除。
　研究人员对加脱硫剂和未加脱硫剂处理的铸坯中夹杂物进行了金相检验及扫描电镜分析，取样位置在铸坯厚度1/4处。检测结果显示，加入脱硫剂后钢中夹杂物的数量和粒径都明显减小。
　RH喷粉快速脱碳及钢水净化技术。为了满足RH快速脱碳的需要，鞍钢开发了RH-AS技术。所谓RH-AS（ASIDE SPRAY POWDER简称）即对RH上升管的提升气体管路进行优化设计，并采用Ar为载体喷吹碳酸盐粉剂，通过粉剂分解反应在钢液中原位生成大量细小的气泡从而促进脱碳反应的进行，粉剂加入量为0.5kg/t~15kg/t。例如喷吹CaCO3粉剂，粉剂喷入钢水后在高温下分解为CO2气体和CaO质点，CO2参与脱碳反应，而细小的CaO质点弥散分布在钢液中形成渣滴。此渣滴尺寸细小，上浮速度慢，在钢液的循环过程中易与脱氧产物A12O3发生碰撞，从而吸附A12O3生成低熔点的液态非金属夹杂物，更加有利于钢水净化。与常规工艺相比，该技术脱碳速度更快，平均缩短RH处理时间在3min以上。
　鞍钢采用RH-AS工艺处理过的15罐钢铸坯平均T[O]值为10.02ppm，而对比罐次平均T[O]值为15.23ppm，降低了34.21%。而且采用该工艺处理后，铸坯的最低T[O] 值可以达到8ppm，这对于采用常规工艺生产低碳铝镇静钢来说是很少见的。
　VD真空精炼工艺。与100吨LF炉相匹配的VD装置，主要完成对钢水的脱氢、脱氮、脱氧、脱硫，促使夹杂物上浮等功能。经VD处理后钢水的脱硫效率可以达到40%左右，极低硫含量在5×10-4%以下。对于中、高碳钢，VD脱氮效率达到60%以上，成品氮含量控制在35×10-4%左右，成品氢含量小于1×10-4%。VD破真空后对钢水进行一段时间的弱吹氩搅拌，保证氧化物夹杂充分上浮，实现钢水全氧含量小于7×10-4%。
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