临钢冶炼中碳钢的生产实践(山西冶金)

临钢冶炼45#钢的生产实践王海江吕斌（山西新临钢炼钢厂）摘要：结合临钢生产45#钢的生产实践，分析了中小型转炉生产45#钢的技术难点及影响因素，通过采取相应措施确保了产品质量，为其它中小转炉生产45#钢提供了参考。45钢和S45C等主要用于制作塑料模具和机械零件，代替铸钢件，是一种高附加值产品，用途广泛，具有广阔的市场。山西新临钢钢铁有限公司为了开拓市场，提高市场竞争能力，促进产品的升级换代，在30吨转炉上开发生产了45#钢。1、钢种成分及性能要求：表1为45钢板坯熔炼成分及其钢板的主要性能指标。表1钢种成分及性能要求钢种执行标准C%Si%Mn%P%S%σb（N·mm-2）σs（N·mm-2）45GB711-880.42～0.500.42～0.500.42～0.50≤0.035≤0.035≥600≥172、工艺流程生产工艺流程如下：铁水分装→铁水+纯废钢→30吨转炉→挡渣出钢→炉渣改质→吹氩精炼→板坯浇注→检验→中板轧制→钢板检验出厂3、冶炼成分及洁净度控制3.1成品碳控制转炉冶炼45#钢最大的难点是成品碳的控制，在冶炼45钢过程中，合金采用高碳锰铁（电炉锰铁），可增碳0.06%，正常情况下，45钢碳按0.45%控制，也就是说，如果终点碳低于0.39%，就需要通过加增碳剂的方法生产，增碳剂加入量大，吸收率不稳定，严重影响成品碳的控制。临钢目前主要还是经验炼钢，终点碳依靠炼钢工的经验判断，终点碳控制在0.06%-0.15%之间，再高操作工判断不准，无法准确的确定增碳剂的加入量；其次中小转炉终点钢水氧化性较强，挡渣效果不太好，钢包下渣量较大，在吹氩过程中碳粉被氧化，直接影响增碳剂吸收率的稳定性。炼钢厂于2005年8月19日～2006年2月13日，先后7次在板坯和2#板坯连铸机上开发试生产了45#钢，累计生产187炉，一次检验成分C出格判废64炉，一次检验合格率平均为65.78%。远不能满足生产要求。在生产过程中，我们尝试了各种增碳方法，但效果均不理想，增碳剂吸收率受外围条件影响很大，不宜控制。为了提高45#钢熔炼成分碳的合格率，我们试用了新型增碳产品—锰碳球。2006年2月29日进行了首次锰碳球小批量试验，3月9日进行了扩大实验，碳合格率100%，3月9日以后开始推广使用，2006年3～12月累计生产951炉，碳合格率平均为94.74%，比使用前提高28.96%。对比情况见表2。表2锰碳球使用情况对比日期生产炉数不合格炉数合格率备注2005-8-1917852.94%普通煤基碳粉2005-9-79455.56%普通煤基碳粉2006-1-1114750.00%普通煤基碳粉2006-2-6391074.36%普通煤基碳粉200-2-825964.00%普通煤基碳粉2006-2-9401172.50%普通煤基碳粉2006-2-13431565.12%普通煤基碳粉平均C合格率1876465.78%普通煤基碳粉2006-3-9290100.00%锰碳球2006年3-12月9515094.74%锰碳球锰碳球增碳情况对比3.2、成品P、S控制临钢目前冶炼使用的原材料条件较差，石灰为70%的工业灰，30%的民用灰，石灰活性度和有效CaO低，化渣和脱P、S能力有限；内部铁水供应不足，有部分外购铁水，P、S含量高。为了弥补原材料方面的缺陷，满足45#钢的生产需要，我们对铁水进行了分装，低P、低S铁水单独装入1#混铁炉，专供冶炼45#钢使用，同时在冶炼过程中终点P、S高时采用双渣操作，出钢过程中加入炉渣改质剂，对炉渣进行改质，进一步去除S和防止回P，通过这些措施的实施，成品P控制在0.023%以下，成品S控制在0.025%以下。3.3、成品Si、Mn控制在生产45钢过程中，为了便于控制Si和Mn，合金采用FeSi和FeMn，Si控制在0.20～0.30%，Mn控制在0.65～0.75%，确保钢水Mn/Si比，促进硅酸盐液态夹杂物的去除，保证钢水的洁净度。3.4、脱氧控制转炉脱氧控制的好坏直接影响45#钢的浇注和铸坯质量，一方面采用适当的铝脱氧，可以降低氧含量，但加铝后容易堵塞水口；另一方面，脱氧不及时，不彻底，会使钢中夹杂物增多，影响钢的机械性能。我厂在冶炼45钢过程中，脱氧采用沉淀强化脱氧方式，脱氧剂采用钢芯铝和硅钙，采用钢芯铝进行强化脱氧，降低氧含量，硅钙对铝脱氧产物进行变性处理，促进C12A7液态夹杂物的排除，净化钢液，另一方面改善钢水流动性，保证生产顺行。钢芯铝和硅钙使用效果对比见表3。表3钢芯铝和硅钙使用前后对比夹杂物级别炉号夹杂物级别A法、ISO标准评级图A法、ISO标准评级图2604234A0.5D11602762A2，D22604235A0.5D12602817A1，D22604237A0.5D1.53602800A2，D22604238A0.5D13602798A2，D12604239A0.5D12602816A1，D22602818A1，D2钢芯铝和硅钙使用前3月9日日期2月13日钢芯铝和硅钙使用后日期炉号4、连铸坯质量控制45#钢连铸具有特殊性，主要是45#钢的高温特性和凝固特性易导致铸坯产生中心裂纹与偏析。45钢液相线温度（1485℃）比普碳钢低，在1200℃～1300℃时，凝固收缩率较大，强度和塑性降低，凝固时组织为100%奥氏体，在800℃以下产生向珠光体加铁素体的相变，当冷却收缩与相变膨胀两因素同时或单独作用时，在相对较低的塑性影响下，比普碳钢更易产生裂纹。我厂在45钢生产过程中，为了控制裂纹产生，主要采取了以下措施：4.1、严格控制过热度，中间包温度控制在1500～1520℃之间，减小凝固过程中的温度梯度，抑制柱状晶生长，改善铸坯中心质量。4.2、稳定拉速，严格控制拉速波动，拉速稳定在0.8m/min。4.3、二冷采取弱冷，比水量控制在0.60.6～0.7L/kg，保持铸坯表面温度不产生大的波动，减轻铸坯表面回热造成的中心偏析或中心裂纹。4.4、线外“堆冷”，对于不热装热送的企业，在生产过程中要注意线外“堆冷”，防止在冷却过程中由于铸坯冷却速度不一样产生拉应力产生铸坯裂纹。5、性能见表4表445钢性能炉号屈服强度抗拉强度伸长率2604233395.0635.022.02604235395.0655.020.02604238410.0655.023.52604240425.0660.023.52604242440.0685.021.52604245400.0760.020.52604247410.0645.020.52604248410.0645.019.02604239415.0655.023.02604243365.0525.021.02604246415.0665.020.52604249415.0665.022.02604232385.0640.022.0平均406.2653.121.545钢性能抽查情况从抽查情况看，性能均合格，从用户反馈情况看，性能均能满足用户要求。6、结论6.1、采用新型增碳产品--锰碳球增碳，特别适合于中小转炉生产45#钢使用，能大大提高了熔炼成分的合格率，吸收率稳定，受外围条件影响小。6.2、采用钢芯铝和硅钙混合脱氧，既能降低铸坯氧含量，净化钢液；又能对脱氧产物进行变性处理、改善钢水流动性。6.3、连铸采用稳定拉速、降低中包过热度、弱冷和线外堆冷等措施后，能有效控制铸坯裂纹，提高铸坯质量。作者简介：王海江,男,1973年3月生，1997年毕业于武汉冶金科技大学，同年分配到山西新临钢炼钢厂技术科工作，工程师，现为北京科技大学在职研究生。电话:[phone]邮箱:[e-mail]