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1、ML35冷镦钢炼钢生产实践张成勇，冯跃平，陈寿红，黄载富，姚云苗(武钢集团昆明钢铁股份有限公司炼钢厂，云南昆明650302)摘要：针对昆明钢铁股份有限公司炼钢厂生产冷镦钢ML35初期存在的铸坯中心等轴晶率不发达、中心缩孔、中心偏析明显，钢中AlS含量控制不稳定、连铸中间包水口结瘤频繁等质量、技术问题，通过分析原因，并优化结晶器电磁搅拌等连铸参数，提高了铸坯中心等轴晶率，改善了铸坯中心缩孔、中心偏析等质量问题；采取步控制法，稳定了钢中A1S含量；合适的钙处理工艺及加强连铸保护浇注，解决了连铸中包水口结瘤堵塞的难题，提高了单中包连浇炉数，稳定了ML35的生产。关键词：冷镦钢；技术；质量；生产实践冷
2、镦钢作为生产紧固件的主要材料，需求较大。昆明钢铁股份有限公司(以下简称昆钢)于2006年9月开始试制，但由于多方面的原因，冷镦性能不能满足国家标准要求，改为生产E88，只能在个别用户定点使用，从而影响了该产品的合同量，作为产品的升级换代，有必要开发满足国标要求的冷镦钢，以便市场的推广。2007年10月24日，昆钢炼钢厂首次试制以ML35为代表的冷镦钢，试制初期开浇成功率低、钢液中AlS控制不稳定、中包水口堵塞频繁。铸坯中心等轴晶率不发达、中心缩孔明显。经采取相应措施后，解决了试制初期存在的问题，ML35钢的单中包连浇炉数达到了23炉以上，最高达到了30炉，铸坯质量满足后工序要求，生产稳定。1
3、ML35钢的成分设计及工艺路线ML35钢主要用作标准件，要经过深加工、冷加工，因此必须具备较好的加工性能。化学成分设计见表1。根据ML35钢热轧盘条的成分、性能要求，结合昆钢现有生产条件，采用了如下工艺路线：KR铁水脱硫50 t顶底复吹转炉冶炼吹氩喂丝70t LF精炼弧形方坯连铸机(R9 m，5机5流，铸坯尺寸为150mm150mm)高线轧制。2 质量和技术难点及其原因分析ML35冷镦钢盘条有以下特殊要求：1)拉拔性能好且波动小，在加工过程中有较大的压缩变形。要求ML35钢有较好的塑性，面缩率在45以上，因此，在生产过程中就必须降低钢中S含量1。而转炉熔池气氛不利于脱硫。2)非金属夹杂物是造成
4、冷墩开裂的主要原因之一，特别是B、D类夹杂危害较大，更要严格控制。而ML35钢是用铝脱氧的，难度更大。3)线材的通条性能要均匀、成分要一致。但生产初期由于钢水过热度、拉坯速度、结晶器电磁搅拌参数等不合适，致使铸坯中心等轴晶率不发达，中心疏松、缩孔、偏析等质量缺陷明显。ML35钢冶炼具有以下技术难点：1)钢液中AlS的稳定控制是提高产品质量、保证生产顺行的关键。AlS含量一方面代表钢液脱氧程度，另一方面起细化晶粒的作用，要满足ML35钢的生产工艺及加工性能，钢中AlS不能过低，也不能高。然而，AlS与钢中氧、硫关系较为复杂，因此，稳定控制AlS含量特别困难。2)开浇成功率与保护浇注是生产顺行的保
5、障。钢中含AlS，钢水流动性较差，因此采用孔径较大的水口，在开浇过程中对“出苗”时间及“试棒”时机把握不好，都易造成开浇失败；而长水口及中包两节水口接缝处都易造成二次氧化。若引流二次开浇或保护浇注不好，都易造成Al2O3堵塞水口。3 措施31 降低钢中S含量为降低ML35钢中的S含量，在采用铁水脱硫及转炉出钢合成渣洗的同时，还需LF造高质量的“白渣”精炼。1)铁水脱硫工序在对铁水脱硫前后进行规定(见表2)的基础上，还采用具有均匀铁水成分、减少搅拌死角、易扒渣等优点的铁水罐底吹N2工艺。采用该工艺后，在搅拌头插入深度、搅拌转速及使用相同脱硫剂的情况下，平均脱硫率为8936，脱硫处理后平均铁水S质
6、量分数由原来的4310-6降低为2610-6，最大S质量分数由原来的9210-6降低为6510-6，脱硫剂平均单耗由原来的0498 kgt降低为0306 kgt。出站平均温度为1 2628，出站最低温度1 251。处理过程中由于增加底吹，温降大，平均温降372，最大温降48。见表3。 2)合成渣洗。转炉出钢前向钢包内加入一定量的合成渣，利用出钢过程中钢液动能产生的冲击功，使造渣材料在钢液中碎散为液滴，增加钢渣的接触面积(100300m2m3)2；加速钢液中的硫向熔渣滴内扩散，从而获得含硫较低的钢液。通过采用合成渣洗法，出钢过程脱硫率达20左右，以2008年1月25日的生产情况统计，采用合成渣洗
7、法，出钢至精炼前的脱硫率达1920，见表4。3)“白渣”精炼脱硫。在渣系确定的情况下，硫的分配比LS取决于钢液中的氧含量，氧含量越低，硫的分配比LS越高，氧含量越高，硫的分配比LS越低。而“白渣”含有较低的FeO及MnO，渣中氧势较低，避免了渣中的氧向钢液扩散，从而为脱硫创造了很好的条件3。32 降低钢中非金属夹杂转炉终点过氧化、出钢下渣、LF的“白渣”精炼能力及钙处理效果，对钢中夹杂物数量、种类都有较大的影响。1)为减少钢水过氧化，以早化渣早成渣为目标，采用石灰废钢铁水的加料模式，达到了快速形成含有一定量的FeO、CaO和一定碱度的熔渣，使金属液中的P、S在最短的时间里降低至ML35规定的范
8、围内，减少了点吹的次数，确保了终点(C)005，减少了钢水的过氧化。2)为减少出钢下渣量、提高挡渣命中率在转炉增设了挡渣小车。在应用挡渣小车后，挡渣命中率已由原来的60提高到90左右，平均钢包渣层厚度由原来的120mm下降到现在的70mm以内(包括合成渣)。3)为提高LF的“白渣”精炼能力，将精炼造渣工艺前移至转炉出钢时段及氩站工序，在转炉出钢过程中向钢包内加入一定量的精炼造渣材料，利用钢流冲击功及吹氩动能，使造渣材料充分熔化，同时在吹氩站进行造渣，促使钢水在氩站就形成精炼初渣，为LF“白渣”精炼去除钢中夹杂创造条件4；钢水到LF后，以先化渣后升温为操作原则，使熔渣速形成R=5005，(FeO
9、)1，(MnO)1的精炼白渣，取得明显效果。4)钙处理工艺是在“白渣”精炼的基础上，对钢液中少量、未排出的Al2O3脱氧产物进行变性处理，使其形成低熔点、低密度的钙铝化合物，在钢液中集聚上浮排入熔渣，从而保证连铸顺利进行，改善钢的纯净度5。钙处理工艺的核心是保持合适的钙铝比，若钢中AlS控制不稳定，钙处理就起不到应有的作用。ML35生产实践中，钢水经钙处理后，当钢中(AlS)=00100030、(CaO)=(1842)10-6时，水口“结瘤”概率很低。33 AlS含量三步控制法出钢过程对钢液进行沉淀脱氧；在吹氩喂丝站对钢液进行一次深脱氧；在LF对钢液进行扩散脱氧，一次性加铝使钢液中AlS质量分
10、数高出LF控制要求上限(100200)10-6，精炼后钢中AlS含量都能满足控制要求。34提高铸坯质量1)采用“典型拉速”工艺。规定中包温度与拉速匹配，稳定拉坯速度，改善了铸坯疏松、缩孔。为此，钢水过热度的稳定控制是保障性条件，因此，LF升温采用“双峰”型升温曲线(如图1)，先将温度升至高出目标温度1020，然后软吹一定时间；再升温至钙处理温度，从而实现过热度的稳定控制，实现了“典型拉速”。2)优化结晶器电磁搅拌参数，保证结晶器弯月面的平稳，使结晶器内钢水温度分布更加均匀，提高了铸坯中心等轴晶率，改善了铸坯中心缩孔、中心偏析。35开浇操作与保护浇注1)开浇操作。通过积累经验、加强中包烘烤等，准
11、确把握“出苗”时间与“试棒”时机，开浇成功率已达100。2)采取大包长水口加密封垫并吹氟密封，开浇第1炉中包吹氩至覆盖剂铺满整个中包液面、脱锭后在中包两节水口咬合处涂抹密封胶泥、结晶器使用保护渣的保护方式，基本杜绝了浇铸过程的二次氧化。4生产效果通过采取相应措施后，无论是产量规模、单中包连浇炉数，还是铸坯质量都得到较大提高，具体情况见表5。5 结 论1)稳定控制钢中AlS含量、合适的钙处理及加强保护浇铸，解决了ML35生产中连铸中包水口“结瘤”等难题，实现了ML35钢的批量稳定生产。2)减少转炉终点钢水过氧化和转炉出钢下渣量、提高LF“白渣”精炼能力，有效降低了钢中非金属夹杂含量。 3)典型拉速工艺及合适的结晶器电磁搅拌参数，提高了铸坯中心等轴晶率，改善了铸坯中心缩孔及中心偏析，提高了铸坯质量。 参考文献1陈家祥钢铁冶金学(炼钢部分)M北京：冶金工业出版社，1989：92黄希祜钢铁冶金原理M北京：冶金工业出版社，1989：3123齐江华，薛正良李宗强，等实现感应炉钢水深脱硫的条件探讨J炼钢，2008，24(2)：30334王金平，余新河，赵继字，等冷镦钢优化精炼工艺的生产实践C2006年全国炼钢、连铸生产技术会议论文集，中国金属学会，20065干勇，姜起华，张如斌等炼钢-连铸新技术800问M北京：冶金工业出版社，2003：162163
