摘要：本文结合河钢承钢板带事业部RH设备特点和生产现状，介绍了IF钢生产过程中真空脱碳、温度控制和微合金化等方面的工艺技术。根据真空脱碳和铝升温的基本理论，详细阐述了IF钢生产过程中的脱碳实践以及钢水温度控制过程，并给合钢水环流量以及真空度对IF钢生产过程重要分析，总结了整个生产过程的技术要求。
关键词：IF钢 脱碳 真空度 碳氧含量
河钢承钢150t板带事业部由两座脱硫站、一座提钒转炉、两座炼钢转炉、两座LF炉、两座RH 精炼炉、两座连铸机组成：RH精炼炉工序是介于转炉和连铸工序之间，目的是将转炉、LF炉出站的钢水进行脱气、脱碳操作，符合冶炼钢种的各项条件，满足连铸浇钢要求。
1、承钢150TRH主要设备参数：
表1.承钢150TRH主要设备参数
Tadle1.Main parameters of CHENG Steel RH equipment
2、真空度对脱碳的影响
真空度室的真空度是靠真空泵的抽气的能力来实现的，所以抽气能力的大小及速度直接影响着脱碳速度，尤其是前期脱碳，较大的抽气能力可以使真空室在短时间内获得较高的真空度，即快速提高真空度，气泡长大和上升速度加快，同时CO离开相界面向气相扩散速度也越大，脱碳速度得到较大提升[3]。
河钢承钢150tRH设计抽气能力为700Kg/h,根据设备特点保证设备密封状态良好没有泄露点，作业前期采用预真空模式、全泵投入≤8分钟使真空度≤133Pa以下。在极限真空处理脱碳作业过程中严禁向真空室内投入合金，保证合金翻板处理闭合状态。必勉真空度波动，充余脱碳时间。
我厂实际生产过程中真空系统的密封及漏点检查是一项复杂化、系统性工程，影响真空度的因素很多，如泵工作不良、各种泄漏、蒸汽冷凝水的介质匹配效果不好等等，因此能够迅速分析影响真空度故障的原因，是保持恒定真空度的前提条件。
泵体工作不良主要体现在：泵体损坏漏洞泵体内部堵塞
泵体损坏及管道漏洞主要是由于蒸汽长期高速冲刷腐蚀而造成泵体局部泄漏，泄漏的蒸汽不能作为动力源使真空度下降影响抽气效果，造成真空度下降缓慢或者回升。解决办法定期检查泵体及时测量管道壁厚。
泵体内部堵塞主要是由于真空系统冶炼周期长不间断作业，在较高真空作用下吸入的烟尘冷凝至B1-B2泵体U型连接处，造成泵体管径狭窄阻塞气流通过，造成真空度下降缓慢或者回升。解决办法定期打开泵体人孔检查及时清理.
其它因素：真空主阀滑阀、真空槽法兰与热弯管法兰连接处、热弯管法兰与水冷弯管连接处、顶枪密封通道等易漏点，解决办法作业前进行检查及更换密封圈。
3、循环流量的影响
对于生产超低碳钢RH脱碳反应一般发生在真空室内钢液自由表面、环流氩气表面、真空室内钢液内部和飞溅液滴表面等环节。结合我厂生产超低碳钢控制情况：根据碳氧反应逐步增加循环氩气流量，脱碳前期氩气控制在90 /h，随真空泵泵级开启真空室内钢液反应变化，碳氧反应趋于平稳增大循环氩气120 /h。加速碳氧反应进程，钢液CO量大而搅拌强烈增大液滴与氧反应界面脱碳速度越快.
针对我厂冶炼钒钛磁铁矿的特点：转炉冶炼终点渣系氧化性强，渣系流动性差，转炉-RH-LF或转炉-RH-连铸工艺造成RH浸渍管肥大，缩小浸渍管内径尺寸影响钢水的循环流量，影响RH快速脱碳。解决办法转路出钢结束进行加入4~5袋铝段或高铝改质系进行预脱氧。降低炉渣氧化性改变渣系状态，增强渣系流动性。
4 强制脱碳操作的控制
在IF钢生产中。很难控制转炉出钢后钢水C在0.030%~0.040%，通常超出上限。为保障生产节奏在预期的时间内完成脱碳，必须采用RH-TB强制脱碳技术。强制脱碳技术的关键在于吹氧时机和吹氧量的控制。研究表明，吹氧过早不仅易损伤联通管底的耐火材料，而且也延缓了真空室压力的降低，导致脱碳速度减慢；吹氧太迟不仅不能及时排出CO，而且也因钢水缺氧无法进行脱碳反应，导致脱碳速度减慢。实践表明，真空度达到15Kpa以后3min左右时吹氧的最佳时机，此外，吹氧量的控制直接影响脱碳效果，吹氧量不足起不到作用，吹氧量过多对钢水洁净度不利，必须根据钢水初始碳、氧、温度以及目标钢水的碳、温度的准确计算来确定[4]。
4.1 脱碳过程中顶枪操作
通过顶枪操作不但可以进行强制脱碳，还能进行化学升温、二次燃烧CO。化学升温的操作控制与强制脱碳操作控制方式相近，为获得准确的处理后的钢水温度，必须综合治理考虑钢水铝与氧反应的热效率，从而在脱碳处理前，预期控制脱碳结束后钢水中的氧。脱碳结束后钢水中的氧受制于初始钢水碳氧含量、顶枪吹入钢水中的氧量及渣中的氧量，而顶枪吹入位置、氧流量和吹入时间又决定了吹入钢水中的氧量。二次燃烧CO也是在处理过程中通过控制顶枪吹氧得以实现的。与强制脱碳、化学升温不同之处在于，前者目的是提供真空室内一定的氧，并使之与CO反应放热，而后者目的是尽可能增加真空室内钢水的氧。在实际生产中，可以根据不同情况实现强制脱碳、化学升温、脱碳过程二燃烧CO，减少处理时间。提高RH-TB真空处理作业率。
5、冶炼初期C、O含量的影响
对于目标[c]小于30ppm的深冲钢和IF钢，转炉终点[C]为0.010％~0.040％，是作为真空脱碳处理的最佳含量；德国蒂森钢公司贝克韦特厂在RH脱碳处理之前[C]必须达到0.03%；中钢公司生产经验表明转炉终点[C]为0.030％~0.040％，氧活度为400~500ppm，RH处理最合适；在RH脱碳结束到RH处理结束国内厂家增碳情况为攀钢(0~7)ppm，平均为3.3ppm，鞍钢平均增碳1.2ppm，武钢平均增碳0.6ppm，而宝钢基本不增碳，国外厂家增碳控制在1ppm以内。
5.1初次实验情况
河钢承钢生产超低碳钢实验表明，在脱磷、脱硫工艺固化的基础上进行转炉终点控制，设计目标终点碳0.03%，终点氧700-900ppm，终点温度1700-1710℃，严禁转炉补吹及下渣，初次实验工艺路线按转炉-RH-连铸工艺路线，试验情况如下：
图1首次实验转炉入炉及终点控制情况
Fig1.First experiment converter and end point control
本浇次实验入炉条件满足之前制定技术方案，在半钢碳温度的基础上为提高终点温度导致转炉终点终点碳及终点氧控制情况不稳定，终点C含量命中0.03-0.04%比例较低。
5.2 二次实验情况
结合上次实验结果，将原工艺路线转炉-RH-连铸优化为转炉-LF炉-RH炉-连铸，降低转炉终点温度控制压力，通过到LF炉终点目标要求不变，再次实验情况如下：
图2本次实验转炉入炉及终点控制情况
Fig 2. the control of the furnace and end point of the converter
本次试验效果较理想,按此模式固化，并进一步试验超低碳影响因素，另本次实验氮含量控制不稳定，后续主要工艺调整为提高转炉终点一次命中率，优化RH真空度，确保循环流量执行小-大-小的模式。
图3.脱碳结束后碳含量分布图
Fig3.Carbon content distribution map after decarbonization
上图是河钢承钢4~6中旬采用工艺路线转炉-LF炉-RH炉-连铸冶炼超低碳钢RH处理结束后碳含量%分布情况。通过此图可以看出C≤0.0015ppm的炉数占总炉数73%。所以河钢承钢对于生产目标[c]小于30ppm的深冲钢和IF钢能够满足工艺要求。
6、结论
（1）稳定控制进站氧活度、碳含量情况，保证进站C≤350ppm,O≥500~600ppm:若进行调整温度及合金情况在脱碳前期进行，避开快速脱碳阶段。
（2）通过一次调铝及一次调整成分，控制脱碳结束后真空时间，保证钢水纯脱气时间，可将脱碳后真空时间控制在6~12min以内。
（3）真空度、氩气循环流量对快速脱碳有较大影响。
（4）顶枪强制脱碳根据阀前真空度及槽内碳氧反应情况控制好枪位和供氧强度。
参考文献
[1]李宏译 炉外精炼 北京：冶金工业出版社，2002
[2]蒋国昌 纯净钢及二次精炼 上海：上海科学技术出版社，1996
[3]张海民 济钢RH炉外精炼脱气分析 石家庄：河北冶金 2009（02）：34
[4]张彩东 杨晓江等 唐钢RH钢包混匀时间及流场模拟计算与分析 石家庄：河北冶金 2012（09）16
作者简介：佟玉伟（1977--），男，助理工程师，2016年毕业于河北科技大学冶金工程专业，现在河钢集团承钢公司板带事业部工作，E-mail：1037285580@qq.com
论文作者:佟玉伟,崔晓,杜丽华,尹瑞华,王建
论文发表刊物:《基层建设》2018年第30期
论文发表时间:2018/11/15
标签：脱碳论文; 转炉论文; 钢水论文; 真空论文; 终点论文; 真空度论文; 情况论文; 《基层建设》2018年第30期论文;