在煉鋼生產(chǎn)中為保證板坯產(chǎn)品質(zhì)量避免因鋼水的含氧量高而出現(xiàn)皮下氣泡等缺陷[1-2]，通常需要加入鋁錠、硅鋁鋇鈣等強脫氧劑來控制鋼水的脫氧深度[3]，不可避免地會出現(xiàn)Als及Al2O3等高熔點夾雜物澆注進入中包以后附著在塞棒、上水口以及下水口等位置。此類夾雜物附著以后難以再被沖刷進入鋼水，當(dāng)夾雜物聚集達(dá)到一定程度以后，即造成澆鑄過程中的絮流現(xiàn)象[4]。絮流產(chǎn)生以后控流不穩(wěn)，澆鑄液面劇烈波動，極易造成卷渣，嚴(yán)重時甚至導(dǎo)致漏鋼。受液面波動影響，連鑄拉速短時間內(nèi)大幅下降，造成鑄坯出現(xiàn)接頭及表面縱裂等缺陷，嚴(yán)重影響連鑄生產(chǎn)順行及鑄坯質(zhì)量控制。

為去除Al2O3等高熔點夾雜物，要求鋼包頂渣具有較強的吸附能力，因此需要加入石灰、渣洗料、電石等進行爐外造渣[5]。雖然該工藝已相對成熟，但是在鋼水不經(jīng)過LF精煉的情況下，轉(zhuǎn)爐工藝控制困難、勞動強度大、效果不穩(wěn)定，造成連鑄絮流嚴(yán)重、生產(chǎn)事故頻繁、鑄坯成材率低、表面缺陷多、中包時間短等問題，生產(chǎn)成本居高不下，嚴(yán)重制約企業(yè)的發(fā)展。

1.   低成本煉鋼新工藝

要解決煉鋼成本居高不下的問題，重點要解決不經(jīng)LF精煉的鋼水絮流控制和鑄坯質(zhì)量控制的問題[6-7]，而這兩者都與鋼水的脫氧深度息息相關(guān)。為控制鋼水絮流，需盡可能減少Al的加入，杜絕鋼水中Als的出現(xiàn)，這就要求鋼水中[O]盡可能高。實踐表明，當(dāng)鋼水中[O]＞30×10−6時，鋼水絮流基本得到控制，而當(dāng)鋼水中[O]超過50×10−6時，鑄坯易出現(xiàn)皮下氣泡，最終導(dǎo)致鋼帶表面縱裂和爛邊等問題[8]。因此，如何將鋼水中[O]穩(wěn)定控制在30×10−6~50×10−6[9-10]，是亟需攻克的難題。

1.1   成分設(shè)計

由于新工藝要求控制鋼水中氧含量較高，因此在進行Q235B成分設(shè)計時，不僅要滿足國標(biāo)及軋鋼性能要求，更重要的是在要考慮各成分對鋼中C-O平衡的影響。實踐證明，Si元素對C-O平衡起到至關(guān)重要的作用，隨著鋼中Si含量的提高，允許鋼中[O]含量隨之提高。綜合實踐經(jīng)驗，制定Q235B成分如表1。

1.2   脫氧工藝

在出鋼過程中加入鋁錠、硅鋁鋇鈣等強脫氧劑無疑能更好地降低鋼中氧含量，但是受冶煉終點不穩(wěn)定性影響，往往會出現(xiàn)脫氧劑加入過量的情況，最終導(dǎo)致鋼水氧過低而造成連鑄絮流。因此，為保證將鋼水中[O]穩(wěn)定控制在30×10−6~50×10−6，采用分步脫氧，即在出鋼過程用合金預(yù)脫氧，鋼水到氬站以后再用鋁線精確控制出站氧含量。

1.2.1   出鋼過程脫氧合金化

為精確控制到站鋼水氧含量，實驗使用合金（硅鐵/硅錳）進行脫氧，即在出鋼過程中不加任何鋁錠、硅鋁鋇鈣及其他脫氧劑，合金加入量如表2。

跟蹤統(tǒng)計200爐出鋼過程純合金脫氧實驗數(shù)據(jù)，結(jié)果如表3。

從實驗數(shù)據(jù)可以看出，當(dāng)出鋼碳含量一定時，鋼水到站[O]相對穩(wěn)定，在不同的出鋼條件下，平均氧含量在68×10−6~104×10−6之間波動。

1.2.2   吹氬站脫氧控制

根據(jù)表3統(tǒng)計數(shù)據(jù)，由于硅鐵/硅錳脫氧能力有限，在出鋼過程中完全依靠合金脫氧而不使用其他脫氧劑時，鋼水中[O]無法滿足質(zhì)量控制要求，但是在不同出鋼碳含量條件下，到站[O]波動幅度較小，因此，可在吹氬站添加鋁線進一步脫氧。跟蹤統(tǒng)計200爐不同出鋼條件下鋁線（?11 mm，Al質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥98%）加入量及出站氧含量如表4。

根據(jù)終點出鋼碳含量確定相應(yīng)的鋁線加入量，并根據(jù)出鋼溫度及爐渣氧化性情況進行微調(diào)，如表4的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，采用分步脫氧后出站[O]含量控制相對穩(wěn)定，基本控制在30×10−6~50×10−6目標(biāo)范圍。

1.3   連鑄生產(chǎn)情況

采用原工藝生產(chǎn)時，轉(zhuǎn)爐出站[O]控制不穩(wěn)定，造成連鑄液面波動頻繁，波動幅度在10~25 mm范圍。采用新工藝以后，轉(zhuǎn)爐出站[O]控制穩(wěn)定，鋼水潔凈度較高，連鑄液面波動＜5 mm。在當(dāng)前生產(chǎn)中，液渣正常厚度(13±2) mm，當(dāng)液面波動范圍超過液渣厚度時[11]，易造成漏鋼事故，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。

1.4   軋鋼性能及內(nèi)部質(zhì)量分析

針對實驗爐次隨機抽取5組不同規(guī)格試樣檢驗力學(xué)性能及金相，如表5。

根據(jù)隨機抽取的樣品分析結(jié)果，新工藝生產(chǎn)的帶鋼力學(xué)性能均滿足國標(biāo)及內(nèi)控要求，如圖1和圖2所示，夾雜物為球狀氧化物夾雜0.5級，顯微組織是鐵素體加珠光體，其中珠光體含量很少，晶粒度為9.5級，與原工藝基本一致，均能滿足產(chǎn)品性能、質(zhì)量要求。

2.   成本分析

2.1   轉(zhuǎn)爐成本分析

新工藝相較于原工藝，在合金用量上略有上升，但是可以節(jié)省大量的石灰、渣洗料等輔料，如表6所示，新工藝合計成本降低6.95元/t。

2.2   連鑄成本分析

通過工藝優(yōu)化保證連鑄正常澆鑄，有效減少連鑄換套管次數(shù)，中包壽命由原來18 h提高至24 h，如表7所示，執(zhí)行新工藝后可降低成本(合計)2.39元/t。另外，隨著生產(chǎn)順行及鑄坯質(zhì)量的穩(wěn)定，可有效減少外觀問題鑄坯，降低人工勞動強度。

綜合轉(zhuǎn)爐、連鑄生產(chǎn)成本，執(zhí)行新工藝后可降低噸鋼成本9.34元/t。

3.   結(jié)束語

（1）新工藝執(zhí)行后，可降低噸鋼成本9.34元/t，具有可觀的經(jīng)濟效益。

（2）通過改變脫氧路線，在出鋼過程中使用合金脫氧，到吹氬站使用鋁線進行二次脫氧，通過分步脫氧將出站[O]穩(wěn)定控制在30×10−6~50×10−6，可有效解決連鑄絮流問題，且保證良好的鋼帶質(zhì)量。

文章來源——金屬世界