50吨EBT－LF－VD－250mm×250mm CC流程生产 38CrMoAl钢的工艺实践

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1 50吨EBT－LF－VD－250mm×250mm CC流程生产 38CrMoAl钢的工艺实践
王文安 高工 新余新良特殊钢有限公司

2 随着现代冶炼工艺的成熟，连铸技术装配和生产技术水平的提高，高Al钢在连续铸钢中的实践，类似于38CrMoAl等钢种由模铸生产转向于连铸生产，为炼钢成本的降低起着重要作用。
该钢种铝含量极高，冶炼生产中容易产生高熔点的Al2O3和CaS夹杂，钢水处理不到位，成分控制不理想，渣系调整不好，保护浇注未做充分，易造成连铸生产结水口，难以实现顺利浇铸。水口结瘤不仅降低连铸的生产效益，还是引起钢铁产品缺陷的主要原因。针对该钢种可浇性差的现象，新余新良特殊钢有限责任公司(以下简称新良特钢公司)制订了有效可行的冶炼，浇注工艺路线和控制措施，实现了该钢种良好的可浇性。

3 一、工艺流程 600吨混铁炉→50吨EBT炉(附有底侧吹工艺) →50吨LF精炼→VD→R9米3机3流合金钢弧形连铸机(结晶器液面自动控制，结晶器电磁搅拌，铸坯断面250mm×250mm，汽水雾化冷却，PLC自动控制系统) →冷床缓冷→检查→入库

4 二、成分要求% 成分 C Mn S P Si Cr Mo Al 国标 0.35 0.30 ≤ 0.20 1.35 0.15 0.70
0.42 0.60 0.035 0.45 1.65 0.25 1.10 内控 0.37 1.40 0.16 0.75 0.41 0.002 0.020 1.50 0.19 0.95

5 三、质量控制 1、电炉 EBT初炼炉采用热装铁水和废钢的配料原则，铁水与废钢比例为88%：12%，充分利用热铁水与氧反应放出的化学热进行升温冶炼，在电弧炉无需电极，也不供电的情况下达到冶炼效果，并由2支炉壁集束枪、2支侧吹枪和2支底吹N-Ar切换透气芯来达到合理供氧，搅拌，控制供氧强度的目的。熔清C含量控制在 %范围，避免钢液产生过度氧化而在二次精炼过程中产生大量夹杂物，控制终点C在 %范围，P控制在≤0.015%，达到工艺放钢温度时，停氧由炉门喷吹碳粉进行脱氧，排尽炉渣方能放钢。

6 EBT炉内钢液中氧脱至≤200PPm，出钢过程将合金配至成分下限并随钢流加入，考虑Al具有强脱氧作用，注意钢液回硅现象，Al按成品上限含量1
EBT炉内钢液中氧脱至≤200PPm，出钢过程将合金配至成分下限并随钢流加入，考虑Al具有强脱氧作用，注意钢液回硅现象，Al按成品上限含量1.60%配入，且必须尽早尽快随钢流一次性加入，可以使生成的Al2O3夹杂有充足的上浮时间，对钢液的净化，Al2O3的降低有很好的效果。出钢实施留钢操作，严禁出钢后期氧化渣进入精炼钢包内，出钢过程将随钢流加入的石灰、精炼渣等渣料，有利于LF炉提前快速形成泡沫渣，为LF精炼工序提供良好条件。 出钢量必须严格控制，保证钢包自由空间≥800mm，出钢后包内温度控制在 ℃，有利于LF炉精炼快速成渣和VD良好的脱气效果。

7 2、LF炉 a.合理供电曲线 　 LF精炼过程中，精炼前期10分钟内石灰未完全成渣，形成泡沫渣要有一定的时间和合理的温度。所以前期电流不宜过大，待基本形成泡沫渣后再调整供电电流，有利于把通电过程中经电极电离使大气中的N气吸入量得到有效控制，在整个精炼过程中要求增N量≤5PPm，精炼时间控制在55-65分钟，且白渣保护时间≥35分钟。

8 b.吹Ar控制 　LF精炼过程中，吹氩搅拌起着均匀成分和温度，促进钢-渣界面反应，使夹杂物碰撞长大并加速夹杂物上浮等重要作用。在微调合金时，要合理调整氩气流量，防止搅拌过大造成卷渣并增加钢中气体及夹杂物，同时延长升温时间；过小钢液流动，夹杂物上浮速度慢，易造成成分、温度不均匀现象发生，需要有合适的吹氩量，吹氩量的选择在15-30 m3/h为宜，而实际操作中要根据钢水温度，透气性能进行微调。吹氩搅拌以不裸露钢液面而有轻微翻腾为最佳。

9 C.精炼造渣 　在LF炉冶炼过程中使用石灰(CaO含量≥92%)，萤石作为造渣剂，采用电石、铝粉、碳粉等强脱氧剂还原，严禁使用碳化硅和含硅的还原材料，形成具有良好流动性、高还原性、高碱度并以CaO-SiO2-Al2O3为基础的复合渣子，保证白渣中的MnO+FeO控制在≤0.5%。在充分还原的同时，将氧脱至≤12PPm，S控制在≤0.008%，保证Al2O3夹杂物的充分上浮，防止MnS的生成。不进行钙处理，这是因为Al含量太高，钢中生成的Al2O3相对偏多，如果要达到合适的Ca/Al比，用常规的Ca变形，不仅会大大增加成本，也不容易生成低熔点的12CaO.7 Al2O3等钙铝酸，反而生成高熔点产物不利于夹杂物的去除，钢水最终纯净度难以保证。

10 3. VD炉 VD处理总时间22-26分钟，高真空度(67Pa)保持时间≥15分钟，处理过程中合理调节Ar流量，让钢水翻开渣面，有利于夹杂物的快速上浮和充分脱气，经VD处理后静吹氩时间≥15分钟，并取样分析其渣系成分和钢水成分。

11 表3 渣系成分 %

12 表4 VD处理后成分%

13 4、连铸工艺 a.连铸采用全程保护浇注，大包保证自动开浇，大包套管处使用密封垫圈并吹氩保护。
b.开浇时中包保持干净、干燥。烘烤良好，且必须使用氩气吹扫中间包内的氧气方能开浇，使用2支吹扫管同时吹扫。 c.开浇后保证中间包钢液面高度≥700mm，保证静压力，让夹杂物有充足上浮时间，中包在线容量≥12吨，加适量覆盖剂确保渣面不发红，中包覆盖剂使用低硅高碱度覆盖剂，减少吸气、回硅及二次氧化。 d.控制过热度在30-45℃，确定合理的比水量和二冷水量及拉速，保证连铸坯表面和内在质量，浇注拉速为 米/分钟，全部使用液面自动控制。 e.浸入式水口采用铝锆质量且孔径设为￠35，使用密封垫圈进行保护，结晶器采用专用保护渣，熔化性能良好，无结渣等现象。

14 四、实践结果 1.钢水可浇性情况 　在准备条件充分的情况下，2015年5月试浇6炉，除首包未使用液面自动控制外，其余全部使用液面自动控制。可浇性良好，浇毕观察浸入式水口内壁清洁良好、无结瘤现象，全Alt与Als最多相差0.002%，说明过程二次氧化少，钢水纯净度高。

15 2.由于对S的控制，加上未喂钙线，所以难于生成高熔点的CaS夹杂。
3.出钢至精炼过程增硅，由于Al属一次性加入，且Al的量很高，所以在生产过程中对LF炉炉渣中的Si全部被还原到钢水中，造成增硅严重。

16 4.保证了VD处理时间，延长了LF炉冶炼时间及整个过程吹氩时间，对夹杂物上浮的数量相对增多，钢水纯净度提高。
5.铸坯质量 该试验的6炉钢化学成分全部符合如表1要求，经轧材加工后最终产品均满足用户要求。

17 气体含量及夹杂物等级

18 五、结语 1、采用一次性尽早加入铝，使Al2O3有充足的时间上浮。 2、加强EBT炉的脱氧，有利于铝收得率提高，生成的Al2O3数量更少。
4、控制钢水中S含量≤0.002%，减少CaS的生成。 5、加大VD处理效果和软吹氩时间，有利于夹杂物上浮。 6、连铸实施全程保护浇注，加大中间包容量。