转炉各工序对连铸浇钢温度的影响

王龙

转炉各工序对连铸浇钢温度的影响
炼钢生产过程中的钢水过程温度控制非常重要，直接反映了一个炼钢厂的生产组织水平。
　 连铸中间包钢水温度命中率是影响连铸生产与铸坯质量的重要指标之一，连铸生产的特点要求钢包在合适的时间温度到达该工序，这是提高中间包温度命中率的前提，连铸的浇注温度即中包温度受生产节奏、板坯质量和板坯的尺寸影响很大。因此对工艺操作、生产调度和技术管理等方面采取有力措施，更好地控制好上连铸平台的温度和吹氩、精炼过程温度，对连铸坯的产量和质量进一步提高有很大意义。
　 本文以现场采集的转炉——(吹氩)精炼——连铸工艺过程的温度与时间数据为基础，分析了钢水温度时间的控制水平，并提出了一些改进对策，以促进连铸中间包温度命中率的提高。使连铸机(特别是2号)充分发挥出产能，浇铸出高质量的铸坯。
1 炼钢厂生产现状
1.1 主要冶炼和连铸设备
　 梅山炼钢厂有两座150t顶底复吹转炉、两座吹氩站、1座LF精炼炉,1座RH真空精炼炉、两台连铸机，其中1号连铸机是二机二流，2号连铸机是一机一流。
1.2 主要工艺流程
　 梅山炼钢厂从出钢到连铸的主要炉外处理工艺流程见图1。

图1 炉外处理工艺流程
1.3 温度制度的建立
　 连铸的钢水在各点的温度为：
　　　　　　　　　 Ti＝T1＋ΔT1＋ΔT2
　 其中；ΔT1为过程温降，采用2号机试生产时总结出来的数据。ΔT2为钢水满足浇铸所需的过热度，取25+5-10℃。T1为钢水的液相线温度，采用一种经验公式计算：
　　　 T1＝1536.6－90[C]－8[Si]－1.55[Cr]－30[P]－25[S]－3[Alt]－4[Ni]－2[Mo]－18[Ti]－80[N]－5[Cu]
　 由此确定连铸钢水温度制度，即工艺卡要求各过程的温度，见表1。
表1 各钢种的温度制度 ℃
钢种        液相线
温度        中间包开
浇温度        吹氩站
前温度        吹氩站出
站温度        LF炉出
钢温度
SPHC        1 530        1 550~1 565        1 595~1 630        1 580~1 600        1 575~1 595
Q235B        1 519        1 534~1 549        1 595~1 630        1 565~1 590        1 560~1 585
　
　 由于1号、2号连铸机年生产能力不一样，2号连铸机年生产能力低，浇注时间长，因此1号连铸机按中下限控制，2号连铸机按中上限控制。
2 炼钢厂各工序温度情况
2.1 转炉工序
　 转炉出钢后钢包温度目标值命中率见图2。

图2　 钢包温度偏差值
　
　 转炉出钢后钢包温度在目标温度范围内属于命中，由图2可以看出转炉出钢后Al-Si(Q235B)钢包温度命中率为85.32%，而Al-K(SPHC)钢包温度命中率仅为70.8%，钢包温度超过目标值占27.21%，说明转炉出钢温度偏高，Al-K(SPHC)钢出钢温度偏高较为严重，这必然会增加吹氩,精炼工序的处理负担，从而间接影响连铸中间包的温度命中率。梅钢目前的精炼比是20%~30%，有70%以上的钢水由吹氩站吹氢处理后直上连铸浇铸，从表2小废钢的使用量上也可以看出，转炉的出钢温度偏高，平均每炉偏高6~8℃。
表2　 2004年7~10月的小废钢用量　　　 ㎏
　        7月        8月        9月        10月        均值
用量1        599.23        607.04        541.30        665.20        604.19
用量2        763.41        695.69        684.48        859.76        794.54
　　　　　　 注:每炉小废钢用量1指所有冶炼的钢水;每炉小废钢用量2指吹氩直上的钢水.
　
2.2 吹氩、精炼
　 转炉温度命中的钢水吹氩站、LF炉不同钢种的出站温度与目标值的偏差见图3、图4。从图3、4中可看出转炉温度命中的钢水在吹氩站各钢种的温度命中率都在50%左右。而对于转炉温度命中的钢水在LF炉出钢温度的命中率更低，特别是AI-Si-K钢命中率仅为21.21%，出站温度命中率偏低，由此可知Al-K、AI-Si-K钢的上台温度控制都偏高(LF炉偏高较为严重)，这必然会影响连铸中间包的温度命中率。

图3 　吹氩站出站温度偏差图

图4 　LF炉出钢温度偏差值
　
　 综上所述，精炼后AI-Si-K钢的温度大部分偏高，这是影响中间包温度命中率的因素之一。
2.3 连铸工序
　 梅山2号连铸机投产以来，其中包的温度命中率一直没有1号连铸机的中包温度命中率高，原因是1号、2号机浇铸一炉钢的周期不同、温降不同，因此温度制度也不完全相同，而目前使用的相同温度制度，势必导致2号机温度命中率不高。图5、图6吹氩站、精炼炉以及不同钢种的出钢温度对连铸中间包钢水温度命中与目标值偏差。

图5　 吹氩站钢水的中包温度偏差

图6　 精炼钢水的中包温度命中偏差
　
　 由图5看出吹氩直上连铸的钢水不论是AI-K钢还是AI-Si-K钢，中间包钢水温度命中率都＞85%写。由此可看出吹氩直上钢水的连铸钢水的命中率较好。而吹氩站的出站钢水命中率不高(按现在的工艺制度)，出站钢水的温度偏高，这说明吹氩站的钢水出站的温度制度(供2号连铸机钢水)需调整。
　 由图6可看出，钢水最终到达中包时温度命中率Al-K钢为85.58%，A1-Si-K钢为57.58%。LF上连铸钢水的命中率较好，而LF出站钢水命中率不高(按现在的工艺制度)，出站钢水的温度偏高，这说明LF的钢水出站的温度制度(供2号连铸机钢水)需调整。
3 不同上台路线的出站温降比较
3.1 在2号机试生产时
　 从统计的104炉数据分析，AI-Si-K和Al-K钢从吹氩站、LF炉到中包的温降情况见图7。

图7　 调整前吹氩站、LF到中包温降
　
　 由图7可看出，试生产期间，从LF炉出钢后到连铸中包的温降比从吹氩站直上连铸的中包温降低7~10℃。由于温度制度不符合2号机的生产要求，因此对温度制度作了调整，形成目前的温度制度。
3.2 调整后AI-Si-K和AI-K钢从吹氩站、LF炉到中间包的温度下降情况见图8。

图8　 调整后吹氩站、LF到中包温降
　
　 图8是根据2号连铸机213炉数据统计分析的结果。
　 由图8可看出，Al-Si-K和AI-K钢从出站到开浇的温降在40~50℃。从LF炉出钢后到连铸中包的温降比从吹氩站直上连铸的中包温降低3℃左右。铝镇静钢温降比硅铝镇静钢温降要低4~5℃。
　 根据工艺温度调整的前后比较，得出以下结论：过程温度的降低比较稳定，中间温度的可控性增强，对转炉出钢后吹氩、精炼的温度艺参数更加合理。因此合理的工艺技术参数，对过程温度的控制非常重要。
4 影响中包温度命中率的原因
4.1 钢包等待时间的影响
　 连续统计供2号连铸机的352炉钢水，平均等待间隔时间是85.4min，平均温降43℃。钢包间隔等待时间对大包内的钢水温降的影响见表3。由表3中可看出，钢包等待的间隔时间的长短，对包内钢水温降的影响不大；相反等待时间越长包内的温降反而低，这是因为等待时间长，钢包必定在线烘烤，使得包内钢水温降减少。
表3 钢包间隔与时间与大包内钢水温降的关系
　        等待时间        平均温降        炉数        比例
        min         ℃        炉        %
　        ≤85        43.4        149        42.33
　        85~100        42.2        76        21.59
　        100~120        41.6        43        12.22
　        120~140        40.90        29        8.24
　        140~160        40.70        24        6.82
　        160~180        39.9        16        4.55
　        ＞180        40        15        4.26
均值        85.4        43        —        —
合计        —        —        352        100.00
　
4.2 钢包使用次数的影响
　 连续统计供2号连铸机的321炉钢水，钢包平均使用次数是35.5次，平均温降43.23℃。钢包使用次数对大包内的钢水温降的影响见表4。
表4 钢包使用次数对钢包内钢水温降的影响
　        使用次数        平均温降        炉数        比例
        次        ℃        炉        %
　        ≤15        42.91        80        24.92
　        15~30        42.54        83        25.86
　        30~45        40.68        72        22.43
　        45~60        44.22        36        11.21
　        60~75        45.23        31        9.66
　        ＞75        45.42        19        5.92
均值        35.49        43.23        —        —
合计        —        —        321        100.00
　
　 从表4可以看出，钢包使用后期温降比前期温降大4~5℃，但后期使用的炉数比例较少，也就说在钢包使用后期，使用大于70炉的钢包比较少，即钢包平均寿命在70~80炉。
4.3 生产节奏对温度的影响
　 由于1号、2号连铸机年生产能力不一样，不可能与两座转炉完全一对一匹配，这对组织生产调度要求更高。各区域的衔接、钢包的返回、各种等待时间都对生产节奏影响很大，使生产不顺行，最终导致温度控制命中率不高。
　 为了实现全流程钢水温度的控制，应在温度的测、调节以及生产节奏的配合等方面采取一些有效措施，避免由于各工序生产周期不协调而导致的温降，取得了降低出钢温度、稳定浇铸温度的效果。
　 以后将进一步研究吹缸站底吹氩气和顶吹氩气对过程温降的影响，以及中包烘烤制度、参数是否合理和保护浇铸对温降的影响。目前2号机的拉速没有达到高拉速，每炉的浇铸时间较长，随着拉速的提高，浇铸时间的缩短，也会对中包温度控制产生影响。
5 结论
　 (1)转炉出钢温度偏高，平均每炉偏高6~8℃，Al-K(SPHC)钢出钢温度偏高较严重。
　 (2)经吹氩LF上连铸钢水的命中率较好，但由于出站钢水命中率不高(按现在的工艺制度)，且钢水的温度偏高，由此说明吹氩站和LF的钢水出站的温度制度(供2号连铸机钢水)还需进一步调整。
　 (3)冶炼过程温度的降低比较稳定，中间温度的可控性增强，对转炉出钢后吹氩、精炼的温度工艺参数更加合理。因此合理的工艺技术参数，对温度控制非常重要。
　 (4)AI-Si-K和Al-K钢从出站到开浇的温降在40~50℃，从LF炉出钢后到连铸中包的温降比从吹氩站直上连铸的中包温降低3℃左右，铝镇静钢温降比硅铝镇静钢温降要低4~5℃。
　 (5)钢包等待间隔时间的长短，对包内钢水温降的影响不大，钢包使用后期温降较大于前期温降。

wang99164389

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