H08A鋼水質(zhì)量控制

1、H08A鋼水質(zhì)量控制H08A碳素焊條鋼鋼水質(zhì)量控制閆紹維，劉景元，劉作金（河北唐銀鋼鐵有限公司，技術(shù)部）摘要：HO8A碳素焊條鋼在生產(chǎn)過程中鋼水脫氧程度、成分控制對鑄坯質(zhì)量起到了重要作用，在理論 分析和生產(chǎn)實踐的基礎(chǔ)上總結(jié)了合理的鋼水質(zhì)量控 制要點。關(guān)鍵詞：鋼水質(zhì)量焊條鋼H08A脫氧Quality Control of Molten Steel for H08ACarbon Weld Electrode SteelYan Shaowei, Liu Jingyuan, Liu Zuojin(Technical Department, Hebei Tangyin Iron &Steel C

2、o.9Ltd)Abstract: Deoxidate degree and composition control of continuous casting billet make an important effect for H08A carbon weld electrode steel, this paper generalized the key factor of appropriate quality control of molten steel in base of productive practice and theory analysis.Key word: Qual

3、ity of Molten Steel, Weld Electrode Steel, H08A, Deoxidation.0.前言H08A碳素焊條鋼主要用于制作電焊條鋼芯，必須具有低電焊耗電、高熔敷效率及優(yōu)良的熔敷金屬性 能，為避免鋼中Si高造成焊接飛濺大、影響焊縫的 沖擊韌性的缺點，H08A碳素焊條鋼一般采用鋁進行 脫氧。但是使用鋁作為脫氧劑，造成鋼的冶煉難度增 加，由于小方坯連鑄對鋼水質(zhì)量要求較嚴格，鋁加入 量過大，盡管脫氧完全，但鋼中大量的A1L容易在 澆注過程發(fā)生二次氧化，產(chǎn)生大量的AI2O3夾雜，導(dǎo) 致澆注過程水口堵塞；鋁加入量過小，又容易造成鋼 中a0偏高，使鑄坯產(chǎn)生皮下氣泡，因此

4、，制定合 理的鋼水質(zhì)量控制制度是提高H08A綜合合格率的關(guān) 鍵因素。唐銀鋼鐵公司自開發(fā)HO8A碳素焊條鋼以來，采用了轉(zhuǎn)爐一吹敘站一連鑄保護澆注工藝路線進行生 產(chǎn),通過不斷改進和優(yōu)化,確定了 H08A碳素焊條鋼生產(chǎn)工藝，鋼水質(zhì)量、鑄坯氣泡缺陷等問題都得到有效 解決，確保了產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。1 .成分標準及工藝條件唐銀公司現(xiàn)有120t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐2座，LF鋼包精煉爐1座，8機8流連鑄機2臺。H08A成分標準及 工藝條件如表1和圖1所示。表1唐銀公司HO8A內(nèi)控成分標準CMnSiS、PCr>CuNi含量 /%W0. 090. 35-0. 60W0. 03w0. 029W0. 20W 0. 30鐵

5、水罐 一 120t復(fù)吹一吹氤一 方坯保護唐銀公司H08A生產(chǎn)工藝流程表2連鑄機主要工藝參數(shù)機型半徑為冶金長 度/m斷面 /mm2拉速范 圍/ m/min卻式 冷方8機8流 全弧形 連續(xù)矯 直R830165 X1651. 8-2. 3水卻 全冷2 .原料要求由于HO8A鋼中C、S、P含量較普碳鋼低,現(xiàn)場采用精煉站吹敘調(diào)整合金成分和鋼中0含量、 無升溫措施的工藝路線，因此升溫、去除S、P 的任務(wù)較重，為保證合適的溫度、終點成分及生產(chǎn)節(jié) 奏要求，入爐原料采用精料方針，要求鐵水SW0.030%, P0. 150%,溫度21250C,入爐廢鋼采用連鑄坯頭或軋鋼切頭等潔凈廢鋼o3 .溫度控制H08A液相線

6、溫度為1525-1530C,保持適當?shù)匿撍^熱度，是保證生產(chǎn)順行和鑄坯質(zhì)量的必要條件, 將中包溫度控制在1555-1570C,過熱度保持在30-40,可以有效地避免因過熱度太高造成結(jié)晶過 程中鋼坯內(nèi)柱狀晶發(fā)達而出現(xiàn)的搭橋現(xiàn)象，同時使連 鑄機保持合理的拉速,保證生產(chǎn)穩(wěn)定。降低出鋼溫度、 采用低溫澆注模式有利于改善鑄坯內(nèi)部組織,但生產(chǎn) 實踐證明，由于無電極加熱的生產(chǎn)方式，過低的出鋼 溫度不能保障充足的吹氨時間，不利于提高鑄坯品 質(zhì)。圖2 HO8A出鋼溫度分布/H08A出鋼溫度分布如圖2,在納入統(tǒng)計的2個澆次共29爐中,轉(zhuǎn)爐出鋼溫度主要分布在1670附近, 占總爐數(shù)的44. 8%,大于1700C的爐

7、次和小于1660 的爐次較少，僅有6爐，占總爐數(shù)的20.7%。綜合考 慮HO8A在出鋼、吹筑、澆注過程的溫降，出鋼溫度 控制在1670 附近，能穩(wěn)定中間包溫度在1550-1560,保證生產(chǎn)和質(zhì)量的穩(wěn)定。4 .成分控制要確保HO8A鑄坯成分合格，就必須考慮生產(chǎn)過程對鋼中各成分的影響，發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中各成分的變 化規(guī)律，從而對轉(zhuǎn)爐終點、吹覺站、中間包等各階段成分提出合理的控制要求。選取2個澆次共34爐做為統(tǒng)計樣本，其成分變化情況如表3和圖3所示。表3各工藝階段鋼水平均成分工藝 階段C/%Si/%Mn/%P/%S/%終 點0. 05600.1100. 01800. 0153進氨 站0. 0580. 0

8、300. 3760. 01860. 0150出量 站0. 0600. 0320. 4240. 02000. 0157中間 包0. 0660. 0280. 3980. 01980.0151鑄坯0. 0660. 0280. 4060. 02000. 01600 090. 080. 07i 0.。6收 0. 050. 040. 03a) 0. 0330. 030陰 0. 027 領(lǐng)0. 0240. 021 b)終點進應(yīng)站出矗站中面包鑄坯 C含量在各環(huán)節(jié)的變化進氫站出氫站中間包鑄坯 Si含量在各環(huán)節(jié)的變化140. 0150019501800. 0210終點進氫站出敏站中間包鑄坯P含量在各環(huán)節(jié)的變化0.

9、 0165出/咽也0. 0200.018. 0. 016龍。0"0.0120.010s含量在各環(huán)節(jié).的變化圖3鋼中各元素含量在生產(chǎn)過程中的變化由圖3 a）可以看出，HO8A在生產(chǎn)過程中存在增 C現(xiàn)象明顯，由冶煉終點至鑄坯平均過程增C達到 0. 01%,造成增C的主要因素為合金料帶入，同時鋼包、中間包覆蓋劑和結(jié)晶器保護渣也造成了一定程度 的增C。Si含量在H08A出鋼合金化至澆注過程中呈總體下降趨勢，這是由于Si的燒損造成的。其中，在 吹鼠站進行吹氤、脫氧、調(diào)整成分和溫度的過程中, 由于加入了鋁鎰合金脫氧,造成出吹氧站時Si含量 上升,但在澆注過程中高速注流形成的低壓吸氣造成 二次氧化

10、，即使采用全程保護澆注，也僅能減輕鋼水 二次氧化程度，Si仍然會有少量燒損，另外鋼水進 入結(jié)晶器后，在凝固過程中由于枝晶間0的富集, 也會使一部分Si氧化成Si02o由圖3 b),在生產(chǎn) 實踐中，鋼水從氨站進入中間包后平均燒損達到0.004%,這與保護澆注效果有較大關(guān)系，而中間包到鑄坯Si含量基本穩(wěn)定,凝固過程0富集造成的Si 元素氧化在唐銀公司的生產(chǎn)中并不明顯。由圖3 c),生產(chǎn)過程平均增P達到0. 002%,造 成增P的主要原因是合金料中的磷帶入鋼包造成 的。另外，盡管轉(zhuǎn)爐出鋼過程強化了擋渣操作，也難 以保證完全杜絕下渣,進入鋼包的少量終渣是造成【P不可忽視因素，尤其對于下渣量大的爐次，回

11、P現(xiàn)象嚴重。因此為防止鑄坯內(nèi)P含量超標，應(yīng)對轉(zhuǎn) 爐終點P嚴格控制，選用含P量低的合金原料，并 嚴格控制下渣。鋼中S在H08A生產(chǎn)過程變化不明顯，由圖3d),轉(zhuǎn)爐終點至鑄坯僅變化了 0. 0007%,對成分控制的影響不大，故可以不考慮鋼中S的影響。4.1 終點C含量控制冶煉過程控制的重點在于控制終點C含量，由于采用鋁脫氧，在終脫氧合金化過程中，如過脫0, 會造成鋼水可澆性變差。因此，0含量不宜控制過 低，而如果C含量過高，會導(dǎo)致鋼中C、0積大, 隨鑄坯凝固過程，C、0偏析并富集，易造成鑄坯 皮下產(chǎn)生C0氣泡，因此，高拉碳工藝不適合H08A 碳素焊條鋼的生產(chǎn)。生產(chǎn)實踐證明，當終點C0.07%時，能

12、有效地降低對鋼水脫氧的要求，最好控制終點C =0. 05%-0. 06%,這樣可以滿足鋼中0控制在35-40X10-6范圍時，鑄坯不出現(xiàn)氣泡缺陷，同時滿足鋼水可澆性要求。圖4終點碳含量分布4.2 鋼中Si含量控制Si在鋼中既是合金元素，又是脫氧元素,保持適當?shù)腟i含量，能抑制凝固過程中反應(yīng)的 發(fā)生，避免鑄坯產(chǎn)生氣泡缺陷。理論計算證明，當Si 含量為0.01%-0.04%時，鋼水凝固時，Si含量對樹 枝晶間濃縮相中0的降低有明顯影響，HO8A試驗階 段的生產(chǎn)實踐證明，當Si含量0.02%時，鑄坯中容 易出現(xiàn)氣泡，因此，在HO8A冶煉中Si含量的控制 相當關(guān)鍵。為滿足產(chǎn)品在后道工序具有合格的拉拔性

13、 能和焊接性能，同時兼顧鑄坯氣泡產(chǎn)生幾率，鑄坯內(nèi) Si含量控制在0. 020%以上。4.3 終點P含量控制轉(zhuǎn)爐出鋼脫氧合金化過程不可避免地會造成鋼水增P,為保證鑄坯內(nèi)P含量在鋼種要求范圍內(nèi), 將終點P含量控制在0.020%以下，保證終渣堿度在3. 2以上，使終渣的粘稠度保持在合理水平，一方面增加終渣粘稠度有利于渣-鋼界面分離,減少下渣量, 另一方面適當提高堿度有利于減少脫氧過程和吹氮 站調(diào)整成分時導(dǎo)致的回磷。通過不斷完善操作，并加 強擋渣控制，嚴格降低下渣量，終點P含量控制在0.020%以下，保證了鑄坯中P含量在長期生產(chǎn)中能滿足W0029%的要求。5.脫氧程度控制H08A碳素焊條鋼屬于準沸騰鋼

14、，易形成鑄坯表層皮下氣泡，影響鋼的軋制和深加工，脫氧程度要求 控制在很窄范圍內(nèi)。5.1 氣泡生成的原理鋼水進入結(jié)晶器后，隨著鋼水凝固過程的進行,樹枝晶間液相中C、0、N、H等溶質(zhì)元素逐漸富集, 當C、0富集到一定程度時，超出C-0平衡值，就會 發(fā)生碳氧反應(yīng)，生成C0氣體，同時N、H富集到一定 程度也會形成此、乩氣體，隨著凝固過程的進一步進 行,這些氣體逐步聚集,氣體壓強逐步增大,生成氣體 總壓強？Ps =Pco+P N2+Ph2阻止氣泡產(chǎn)生的壓強:Pz =Patm+Pj式中：Ps為鋼中生成氣體的總壓強，Pa；Pco為鋼中CO氣體產(chǎn)生的壓強，Pa；Pn2為鋼中N2產(chǎn)生的壓強，Pa；Ph2為鋼中乩

15、產(chǎn)生的壓強，Pa；Pz為阻止氣泡產(chǎn)生的壓強，Pa；Patm為大氣壓強，Pa； Pj為鋼水靜壓強，Pa。連鑄凝固過程中，如鋼水0含量控制偏高，co氣體隨溫度的降低不斷地析出，受凝固坯殼的影響, 最后析出的氣體滯留在鋼中，形成與柱狀晶共同生長 的表層氣泡。如果析出co氣體的量不大，鑄坯內(nèi)部凝固時,受鋼水靜壓力增大的影響，阻礙了氣泡在鑄坯內(nèi)部的 生成，所以在鋼水0含量不過高的情況下，HO8A僅 在鑄坯表層形成氣泡。5 . 2脫氧控制脫氧是HO8A碳素焊條鋼生產(chǎn)的關(guān)鍵，根據(jù)氣泡生成原理,可圍繞C、0積為一定值來考慮脫氧量。當終點C含量較高時，鋼中0含量應(yīng)向中下限控 制，C與0都參與了 C-0反應(yīng)，如果

16、兩者濃度高,將造成鑄坯凝固時產(chǎn)生大量C0氣泡；當終點C含量 較低時，鋼中0含量可向中上限控制，因為C低時, 轉(zhuǎn)爐終點鋼水0含量高，鋼水脫氧任務(wù)重，在無電 極加熱的工藝條件下，鋼水處理時間較短，鋼中大量 的脫氧產(chǎn)物無法充分上浮,如再按照正常情況進行脫 氧，將導(dǎo)致鋼水流動性差，容易導(dǎo)致澆注中斷，在生 產(chǎn)試驗階段,部分爐次澆注中斷就是由上述原因引起 的。出氤站后，控制鋼液0含量在25-40X10一6范圍。在出鋼前要測定鋼水0含量，并根據(jù)測定值合 理控制脫氧劑加入量，以保證鋼中0在進氤站之前 保持在70-120 X10'的水平，然后在吹氤站進行進一 步調(diào)整。6 .結(jié)論(1)出鋼溫度控制在1670c左右、中包溫度控制在1555-1570C,可以有效地避免因過熱度太高造 成結(jié)晶過程中鋼坯內(nèi)柱狀晶發(fā)達而出現(xiàn)的搭橋現(xiàn)象, 同時使連鑄機保持合理的拉速，保證生產(chǎn)穩(wěn)定。(2)終點C含量過高，會導(dǎo)致鋼包內(nèi)C、0乘積大，容易造成鑄坯內(nèi)產(chǎn)生C0氣泡，高拉碳工藝 不適合H08A碳素焊條鋼的生產(chǎn)。當終點C <0.07%時，能有效地降低對脫氧的要求，保證鋼水可澆性。(3)在HO8A冶煉中Si含量的控制相當關(guān)鍵,與鋼坯發(fā)生皮下氣泡缺陷相對應(yīng)的Si含量應(yīng)存在 一臨界值，保持適當?shù)腟i含量，能抑制凝固過程中反應(yīng)的發(fā)生