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1、转炉炼钢厂品种开发,2011.09,前言,面对严峻的钢铁市场，不断优化品种结构，开发新的品种，增加企业核心竞争力，是钢铁生产厂的必然选择。 由于各单位生产条件不同，面临的问题点也各不相同，难以找到普遍性的良方。 本文试图从相对高端装备和低端条件两大类型企业归纳整理一些基本要求和注意事项，仅供参考！,一、装备条件及原材料条件相对较好的现代化转炉炼钢厂的品种开发情况,品种开发向成份超低、超窄、内部高洁净度发展,1、品种开发对装备的需求,工欲善其事，必先利其器。装备条件，决定产品开发的水平。 典型的现代转炉炼钢厂工艺路线如下： 铁水预处理-转炉复合吹炼-二次精炼-连铸-精整发坯,铁水预处理设备,铁水
2、预处理的有铁水三脱脱【Si】、脱【P】、脱【S】和简单脱【S】的两种工艺线路，近年来铁水脱【Si】、脱【P】逐步向转炉内发展的趋势； 铁水预处理脱【S】后，在两座转炉内（或同一转炉两次）双联冶炼（新日铁ORP）或一座转炉双渣法冶炼（MURC），可以获得较低【P】、【S】含量的优质钢水；,新日铁MURC工艺示意图,铁水脱硫装备的选择：1、鱼雷罐喷吹脱硫2、铁水罐喷吹脱硫3、铁水罐机械搅拌KR脱硫武钢炼钢总厂通过对三种脱硫工艺的技术设备、脱硫效果、温降、铁损、成本及对流程的影响等多方面的综合比较，KR法在深脱硫、总成本和流程影响方面优势突出。,精炼设备： 1、RH（OB）（KTB，MFB、IJ）（
3、脱C，脱气、去夹杂，脱S，升温等） 2、VD（脱气、去夹杂） 3、LF（脱S，升温，去夹杂）,连铸设备： 1、铸机机型选择 （武钢、蒂森二炼钢厂、新日铁大分均存在直弧形和全弧形铸机并存的情况，内部纯净度要求高的钢种-直弧形，裂纹敏感钢种-全弧形） 2、轻压下 （控制铸坯偏析的最佳手段是轻压下（Soft Reduction）工艺，目前普遍应用动态轻压下，需要扇形段具备远程可调辊缝功能，如奥钢联的SMART扇形段，西马克的Cyblink扇形段等） 3、电磁搅拌（M-EMS，S-EMS） （可以改善凝固组织，减少皮下气泡，提高内外部质量） 4、液面自动控制（WHUZ，NKK） 5、大包下渣检测（AM
4、EPA线圈式，谱诚振动检测式）,Smart扇形段,某厂不同机型汽车板的夹杂、气泡类缺陷发生率,* 1#、2#机为全弧形铸机、3#机为直弧形铸机,大包下渣检测装置,预埋线圈检测式（AMEPA）：预报准确性较好，干扰因素较少；设备投资大，运行使用成本高；,振动检测式：预报准确度较好，干扰因素较多，设备投资小，运行成本很低,2、品种开发对耐材的要求,为防止对钢水的污染，与钢水直接接触的耐材质量必须得到严格控制。 碱性化 无碳化 高效化,3、品种开发对合金等原材料的要求,合金的低杂质化（C、S、Cu、Ti等杂质的控制）某特殊硅铁成份如下：,4、典型品种开发实例,中厚板钢种易发生的主要缺陷： 1、易发生
5、偏析，致使中厚板厚板探伤不合格。 2、易发生边裂、横裂，影响轧钢的生产成材率。 3、生产包晶钢时易产生液面波动，产生各种内裂纹，影响后工序质量。减少偏析最有效的手段是采用动态轻压技术。,减少边裂、横裂的产生易采用如下措施： 铸坯横裂特点是发生在振痕波谷处，在弯曲和矫直点之前形成微细裂纹，弯曲或矫直时由于拉伸应力的作用进一步扩展。一般情况下，横裂纹发生在铸坯内弧，也就是说，横裂多数是在铸坯由弯变直的过程中扩展的。横裂的扩展是沿奥氏体晶界进行的，按其产生的位置可分为面部横裂和角部横裂，面部横裂多数情况下发生在浇次头尾坯上。因为奥氏体本身的变形阻力比铁素体大，特别是在晶界处有先共析铁素体存在的情况下
6、，很容易产生晶界的滑移，钢中的Al、Nb、V、Ti、Cu、Ni、S、P等含量越高，越易产生横裂。 因此控制好铸坯中Nb、V、Al、N等元素的含量和铸坯弯曲特别是矫直时的表面温度、结晶器坯壳的均匀缓冷、二冷区的均匀冷却以及减少作用在凝固坯壳上的机械应力等方面，将有利于减少连铸坯的皮下横裂纹。,稳定包晶钢浇注时的液面波动除了尽量躲避包晶区外，重点是调整好拉速、温度的匹配，使用好动态二冷水。,铸坯酸洗和火焰剥皮后边角部裂纹情况,铸坯角部裂纹造成的轧后钢板边部缺陷,根据断面宽度不同控制二冷水喷淋宽度，避免边角过冷,现代板坯连铸多采用直弧形铸机生产，铸坯存在弯曲段（Bender）内的弯曲变形和矫直段的矫
7、直变形，此时铸坯表面温度过低，则易在铸坯外弧或内弧产生边角部的裂纹。,采用弱的二冷制度，适当提高弯曲及矫直点的温度，可有效控制表面横裂纹。 某厂中厚板二次冷却目标温度曲线调整实例（调整后的效果明显）,调整后,采用倒角结晶器，可有效提高角部温度，减少裂纹发生,理论计算表明，对不同倒角的连铸坯45 、30 、 22 、0 进行了模拟研究，在结晶器出口下方，三种角度铸坯角部最低温度分别比传统直角 0 铸坯高约250、 210 、 125 。,5、典型品种开发注意事项,汽车面板（IF）钢开发注意事项： 典型的汽车面板生产流程如下：,汽车板开发控制难点： 成分控制：超低【C】、【N】，【Nb】的精确控制
8、 质量控制：表面缺陷的零容允（夹杂、气泡的控制）,典型的汽车板表面夹杂类线状缺陷（Sliver），主要是保护渣卷入造成。,控制线状夹杂缺陷的措施： 控制钢水的全氧（TO）含量，提高钢水纯净度水平（目标要求TO25ppm）; 采用结晶器液面自动控制 采用高粘度保护渣 铸坯分级管理,保护渣黏度越低，液面波动越大，卷渣倾向越高。一般要求液面波动+/-3mm，保护渣黏度在0.35Pa.S以上,典型的 汽车板 气泡 （blister）缺陷,钢中的气体在冷轧工序由于产品变薄，在退火或镀锌（锡）等加热状态下气体膨胀，从而将钢板表面隆起。,控制气泡类缺陷的措施： 控制中包控流系统（塞棒、滑板、上水口、浸入式水
9、口等）的吹气量（总量10l/min），防止气体进入结晶器； 采用结晶器电搅，防止气体被凝固坯壳捕获，促进气体上浮； 采用铸坯剥皮清理技术。,结晶器电搅,电磁搅拌投入后，距表面1.5mm 以上的针孔数下降了59，超过100um的非金属夹杂物减少了67，其效果是相当明显的。,采用火焰清理技术，从根本上消除皮下气泡、满足高端汽车面板客户的苛刻要求。 新日铁要求所有汽车面板和镀锡板全部四面剥皮。,二、装备水平相对较低的钢厂产品开发思路,由于铁矿石原燃料价格居高不下，高投入的现代钢铁厂再维持现有的品种已不能盈利，纷纷加大力度向更高端产品进发，因此给一些低端的、低成本投入的钢铁厂让出了一席之地。诸如船板钢
10、、低牌号管线钢、号钢、08Al等都成了品种开发的热点。,低端装备的钢厂生产条件一般具有如下特点： 铁水条件较差，【S】高，【P】高； 废钢资源较差； 耐材档次低； 合金成分杂； 熔剂质量差； 精炼装备不足； 铸机质量控制手段有限； 设备稳定状态差、精度不高、功能不够。,因此铸坯质量存在如下问题： 【S】高，铸坯易产生纵裂，中间裂纹； 炼钢操作波动大，铸坯气孔发生情况较多； 钢水纯净度不够，浇铸难度大，夹杂多； 铸坯偏析、分层严重,板坯缺陷示意图,纵裂,振痕,内部角裂,侧面半裂纹,中心线裂纹,中心偏析,缩孔,半裂纹,横裂,星状裂纹,非金属夹杂,星状裂纹,皮下鬼线,宏观夹杂,针孔，气泡,针孔，气泡
11、,疏松,半宏观偏析,1、纵裂控制： 保护渣性能控制（较高碱度，较高的结晶率，弱导热性）； 结晶器弱冷，二冷弱冷； 拉速稳定； 结晶器液面的稳定；,2、內裂（三角区裂纹、中间裂纹）控制： 二次冷却设计合理，喷嘴检查到位，防止铸坯温度波动大； 合适的侧面锥度和足辊支撑 合适的铸机开口度控制,3、偏析控制 合适的铸机辊缝设计和精度保证； 合适的二冷制度 适宜的拉速-温度制度,4、夹杂控制： 确保保护浇铸效果； 控制大包下渣； 塞棒吹氩及钢流通道的密封（上下水口，滑板间隙氩封） 结晶器液面控制平稳,5、气泡控制： 脱氧充分，合适的【Als】含量； 塞棒吹氩量控制 中间包烘烤时间温度保证,中高碳钢生产,
12、高粘接漏钢倾向：较低拉速，专用保护渣，较长的负滑脱时间； 高的偏析倾向：轻压下，较强的二次冷却； 高的炸裂倾向：带温二次分切，堆垛扣罩缓冷,管线钢生产要点,【S】控制、夹杂物变性处理及铸坯裂纹控制： 钢包炉（LF）造还原渣深脱硫； Ca处理夹杂物变性处理； 连铸二冷控制弱冷，重点在矫直点温度控制和铸坯边部冷却控制。,尽管低端装备水平的钢厂工序保障能力差，适当完善一些手段，把设备精度、功能发挥到极致，加上一丝不苟的精心操作，也能生产出合格的品种来，靠着成本的优势，同样有较强的竞争力。,三、品种开发是一个系统工程,1、要有稳定的设备状态,设备、仪表必须满足工艺要求。 脱S、炼钢、精炼满足冶炼后温度
13、、成分要求，而连铸设备状态直接影响质量环节。 因此，连铸设备状态的关键环节必须受控： 1）结晶器倒锥度要稳定可靠。 2）结晶器与下边的接弧要严格控制在公差范围内。 3）扇形段开口度要在0.5mm，辊子弯曲及磨损量要0.8mm，要保证辊子及轴承的正常运转状态。 4）二冷水各区的水量必须达标准值（误差 10%），并有跟随性。 5）动态轻压下装置受控，拉速应与压下位置匹配。,主体工艺设备必须制定合理的更换周期。只有定期更换部分关键的工艺设备，使设备处于高精度状态，才能确保铸坯质量的稳定，不产生大批量的不合格品。 如:结晶器的镀层要根据磨损标准更换。经过半年左右运行，扇形段辊径会磨损和弯曲、个别辊子轴
14、承会有损坏、喷嘴也会磨损偏离设定曲线，需要换下修理。,2、各工序要为浇注工序创造 充分的条件,保证钢水及时到位，温度合格，超过上下限 1不能浇注。 按规定的速度浇钢，恒温恒拉速。 对浇钢速度的曲线要实时监测。除换包工艺需要，任何升降速的原因都必须明确。,3、要树立以连铸为中心的生产 组织模式,生产组织的口号是满足三率要求：节奏合格率、温度合格率、浇注周期合格率。 生产组织从兑铁入手，清理沿线的节奏状况。 一般影响因素如下：脱S铁水未准备好；废钢未准备好；钢水灌未放到钢包车上；吊车未主动配合到位。,4、要严把铸坯质量关,要对铸坯进行低倍检验，要有足够的抽样密度，确保全覆盖。 要目测每一块铸坯表面质量，对出现内裂、边角裂、凹坑等情况的铸坯要进行下线处理。,
