65Mn钢LF-RH精炼双联生产实践.pdf

DOI:10.3969/j.issn.1000-6826.2021.12.150165Mn 钢钢 LF-RH 精炼双联精炼双联生产实践生产实践Practice of LF-RH Duplex Process for 65Mn Steel供稿|刘冠华，贾军艳，高燕，董继亮，花竞争/LIU Guanhua,JIA Junyan,GAO Yan,DONG Jiliang,HUA Jingzheng导读内容为满足 65Mn 钢高洁净度要求，某钢厂提出精炼双联解决方案，制定转炉（BOF）钢包精炼（LF）真空循环脱气精炼（RH）连铸（CC）双联工艺路线。转炉终点 O 质量分数控制0.05%以下，LF 不进行钙处理，RH 真空度小于 270 Pa，纯脱气时间大于 6 min，连铸过热度设定1530 C，目标拉速 1.1 m/min，加热炉空燃比控制在 0.7 以下，终轧温度设定为 900 C，卷取温度设定为 700 C。结果表明，热轧成品卷夹杂物评级为 B 类细系 0.5 级，满足客户性能指标。生产实践表明，精炼双联工艺有效降低了 65Mn 钢中非金属夹杂物含量，也为其他高碳钢精炼双联提供了借鉴经验。金刚石焊接锯片基体用 65Mn 钢对钢水洁净度要求较高，即钢中非金属夹杂物含量要低，目前65Mn 钢普遍生产工艺流程为转炉（BOF）钢包精炼（LF）连铸（CC）13。在提高钢水洁净度的生产实践中，车轮钢和高级别管线钢已普遍采用LFRH（真空循环脱气精炼）精炼双联工艺。为满足链条企业高洁净度要求，国内某钢厂基于自身设备情况提出精炼双联工艺的解决方案，为该链条企业建立了 BOFLFRHCC 双联工艺路线4，遵循去除夹杂物的最佳热力学和动力学条件，制定双联工艺控制计划。首次组织生产 3 炉，成品规格主要为 2.3 mm1245 mm，轧制成品 30 卷，客户使用后反馈各项指标均满足设计要求。方案制定65Mn 钢化学成分通过与客户对接了解客户需求，对比本钢厂65Mn 钢以往性能数据，客户接受按企标成分设计出厂。为保证性能稳定性，采用窄成分控制方式，企标成分设计见表 1。表165Mn 钢化学成分（质量分数）%项目CSiMnPSCr企标0.620.70 0.170.37 0.901.20 0.025 0.0250.30内控0.650.70 0.250.35 1.101.20 0.020 0.015 0.220.30目标0.680.301.150.25 作者单位：唐山钢铁集团有限责任公司，河北唐山063016 77双联工艺路线将原有单精炼路线 KR（铁水脱硫）BOFLFCC 改为 KRBOFLFRHCC 双精炼路线：铁水预处理脱碳转炉LF 精炼RH 精炼直弧连铸热装加热高压除磷粗轧高压除磷精轧层流冷却卷取入缓冷坑平整检验出厂。首次生产冶炼了 3 炉，炉号分别为 A、B、C，共计 630 t。钢区工艺转炉铁水经 KR 脱硫出站 S 质量分数0.005%，废钢加入比 8%，所选钢包内不得含有 Cu、Nb、Ti、Mo 等微量元素。转炉吹炼加入白云石块、生石灰块、轻烧白云石块造渣，同时加入球团矿降温和泡沫渣抑制剂。转炉终点成分（质量分数）C、P、S 和O 分别为0.052%、0.0126%、0.0078%和0.0425%，温度为 1655 C。出钢过程中使用钢砂铝脱氧、锰铁和硅铁合金化、低碳铬铁配铬、锻煤增碳剂增碳，转炉终渣 TFe 质量分数为 14.87%、MgO 质量分数为 9.42%、碱度 3.35。转炉终点成分见表 2。表2转炉终点成分（质量分数）%炉号CSiMnPSCrA0.5340.2281.0090.01220.0070.213B0.6050.2331.0350.01230.0070.213C0.5790.2311.0210.01210.0070.212 LF 精炼LF 精炼的目的是成分微调、夹杂物去除，进行化学成分的精确控制，此次精炼双联 LF 工序取消净吹，不进行钙处理。加合金期间，增大搅拌强度到400800 L/min，钢水裸露直径 4050 cm，以渣面波动不发生飞溅为准，强搅拌 12 min，此后再以流量400800 L/min 搅拌 34 min，使夹杂充分上浮。LF 出站成分见表 3。RH 精炼RH 精炼的目的是脱氧合金化和去除夹杂物，处理前涮真空槽，真空度270 Pa，低真空时间 1030 min，目标 15 min。纯脱气时间6 min，环流气流量90 m3/h。RH 破真空后使用定氢仪测氢，要求钢水 H 质量分数2106。破空后取样化验全成分，出站后添加铝粒、高碳锰铁、低碳硅铁。RH 进站温度控制目标 1564 C，结束温度控制目标 1529 C。整体冶炼过程第一炉温控较差，全部超出设计上限，经过调整 2、3 炉温控符合率良好。冶炼周期驻炉减少，整体把控仍需提高。冶炼时长情况见表 4。表4RH 冶炼时长min 炉号 RH冶炼周期 静置时间 真空时间 高真空时间 纯脱气时间A532430266.5B482827229.1C472526229.4 连铸连铸中间包使用无碳低硅覆盖剂，当中间包质量达到 15 t 时开始加入覆盖剂，换包完成后和浇钢过程中，根据中间包液面情况及时在冲击区补加覆盖剂，保证中间包液面不漏红，过热度设定 1530 C，结晶器使用高碳钢专用保护渣，液面波动控制3 mm，目标拉速 1.1 m/min56。3 炉次连铸中间包温度处于设计上限，浇次过热度分别为 32、30 和31 C。钢区全流程温度控制情况由第 1 炉全部超出设计上限到第 3 炉基本处于设计区间，后续按设计目标值进行改进。每炉产出 10 块板坯，板坯厚度 230 mm，板坯宽度 1300 mm。实际拉速保持在 1.2 m/min，浇次液面、杆位控制平稳正常。在线检查热坯表面质量情况，铸坯表面良好，未发现异常情况。铸坯低倍检验结果均为中心偏析 C 类 0.5 级，无中心分层、疏松和内部裂纹等缺陷，铸坯内部质量良好。检验报告见表 5、冷酸洗照片见图 1。钢区小结各工序成分符合设计要求，主要元素变化情况 表3LF 出站钢水成分（质量分数）%炉号CSiMnPSCrA0.6540.2951.1380.01370.0020.246B0.6610.2911.1360.01310.0020.245C0.6680.2921.1350.01290.0020.243洁净钢冶炼Metal World 782023 年第 4 期见图 2。各工序冶炼周期较长，RH 冶炼高碳钢参数设定方面还需进一步摸索优化，钢区全流程温度控制方面从第 1 炉全超上限到第 3 炉基本处于设计区间，温控方面有所提高，整体来说在冶炼周期和温度控制还存着不足。温度控制情况见图 3。轧区工艺加热工艺板坯下线后全部热装入炉，出炉温度目标值为1260 C，为控制高碳钢脱碳层厚度，空燃比设定值较低，计划要求为 0.620.657。本次生产空燃比符合率较低，在空燃比控制方面还需改进。加热炉运行参数见表 6。轧制工艺板坯出炉后经高压除磷进入粗轧区，采用 R1 粗轧机 3 道次、R2 粗轧机 3 道次轧制模式，中间坯厚度 34.6 mm，累计压下率 84.9%，减宽量由 R1 前定宽机和 E2 立棍控制，粗轧奇数道次除磷。精轧入口温度 1030 C，经 7 架精轧机连轧，热卷成品厚度2.3 mm，终轧抛钢温度 900 C，经层流冷却卷取温度 700 C8，热轧卷下线后入缓冷坑存放 48 h 进行缓冷，缓冷出坑空冷至 40 C 以下进平整机平整矫直。终轧温度符合率和卷取温度符合率均在 90%以上，符合内控要求。精轧机轧制参数见表 7。(a)(b)(c)图1铸坯冷酸洗照片：（a）A 炉；（b）B 炉；（c）C 炉 1.21.00.80.60.40.20质量分数/%转炉终点转炉大包LF进站LF出站RH出站连铸中包RH进站流程CA炉CB炉CC炉MnA炉MnB炉MnC炉SiA炉SiB炉SiC炉图2全流程 C、Mn、Si 元素 转炉终点设计上下限转炉大包LF进站LF出站RH出站连铸中包RH进站流程167016451620159515701545152014951470温度/A炉B炉C炉图3钢区全流程温降 表5低倍组织检验报告 炉号中心疏松中心偏析中间裂纹角部裂纹三角区裂纹Al2O3夹杂蜂窝气泡白亮带A1.0C类 0.5000无0无B0.5C类 0.5000.5无0无C0.5C类 0.5000.5无0无 表6加热炉工艺参数 炉号温度/C空燃比预热区一加区二加区三加区均热区预热区一加区二加区三加区均热区A90010701235129012800.680.730.760.670.71B91310661230129612790.690.690.780.660.79C92410771238129612780.690.760.650.660.73洁净钢冶炼成果展示Achievements Exhibition79成品检验按照组批原则每炉次取一卷性能试样，拉伸实验和硬度实验结果见表 8，力学性能满足企标要求，对比之前 LF 单精炼性能数据无明显波动。非金属夹杂物检测结果见表 9，夹杂物显微照片见图 4，未出现 1.5 级及以上评级，这表明经过 LF-RH 精炼双联对减少夹杂物是很有效的。表8力学性能 炉号抗拉强度，Rm/MPa屈服强度，ReL/MPa伸长率，A/%硬度，HBWA92058019.0282B92659018.5281C92358619.0276 100 m100 m100 m(a)153.85 m23.88 m(b)(c)图4夹杂物显微照片：（a）A 炉；（b）B 炉；（c）C 炉 表7精轧机轧制参数 机架编号 轧制力/MN 辊缝/mm 工作辊辊径/mm 支撑辊辊径/cmF124.59019.043832158.1F226.2279.820846158.1F321.6796.260795157.8F419.1734.122763158.1F513.2422.929642157.9F611.8772.579649157.7F79.0662.606673157.8 表9夹杂物评级 项目A类（硫化物类）B类（氧化铝类）C类（硅酸盐类）D类（球状氧化物类）粗系细系粗系细系粗系细系粗系细系企标2.02.52.02.51.52.01.52.0A炉1B炉0.5C炉0.5洁净钢冶炼Metal World 802023 年第 4 期 结束语采用 LFRH 精炼双联工艺成功生产出满足客户高质量要求的 65Mn 钢，精炼双联有助于提高钢水洁净度，降低非金属夹杂物含量。冶炼过程中成分符合设计要求，冶炼周期和温度把控方面还需进一步改进，控轧控冷符合率在 90%以上，全流程质量稳定受控。65Mn 钢的精炼双联成功试制也为其他高碳钢双联路线提供了借鉴经验，在竞争日益激烈的市场环境下发挥装备技术优势，提高钢水洁净度，有助于提升客户满意度，助力公司转型升级与高质量发展。参考文献 孙岭，王全利，蒋建军，等.65Mn热轧卷板的开发.河北冶金，2015（3）：221 庄娜，胡泽明，范众维.65Mn高线盘条的开发.金属世界，22011（2）：74 杨晓江.唐钢薄板坯连铸高碳钢65Mn的质量控制.中国冶金，2016，26（12）：363 王新东，杨晓江，张倩.河钢唐钢新区品牌化工厂的设计与建设.河北冶金，2021（9）：14 杨文，杨小刚，张立峰，等.钢中MnS夹杂物控制综述.炼钢，2013，29（6）：715 刘国梁，倪有金，马文俊，等.迁钢板坯连铸高碳钢的生产技术.连铸，2017，42（2）：726 田亚强，杨子旋，宋进英，等.加热工艺参数对冶金锯片用65Mn钢脱碳行为的影响.金属热处理，2013，38（7）：1047 田亚强，杨子旋，宋进英，等.控轧控冷工艺对冶金锯片用65Mn钢表面氧化皮的影响.热加工工艺，2013，42（7）：18 作者简介：刘冠华（1990），男，工程师，河北省迁安市人，2012 年本科毕业于合肥工业大学，现从事热轧产品质量管理工作，