电弧炉冶炼脱碳量对钢质量的影响

电弧炉冶炼脱碳量对钢质量的影响

李军成

西宁特殊钢股份有限公司青海西宁810005

摘要：在涟钢06量电弧炉（偏心炉底出钢）一07：LF钢包精炼炉→4→4R6连铸机工艺线上，进行了2组电弧炉冶炼不同脱碳盘的对比试验，比较了不同祖炼脱破量下俐中气体、夹杂含量、钢坯质量和钢材力学性能。结果表明，脱碳量大，钢质好，并据此确定了电弧沪粗炼的脱碳量范围。

关键词：电弧炉；粗炼脱碳量；钢质量

前言：涟钢一炼钢厂在1994年推行了60t电弧炉（偏心护底出钢）一70tLF钢包精炼炉→4→4R6连铸机三位一体的优化组合工艺，并组织试验后制定了该工艺的操作规程，其中对粗炼电弧炉的氧化脱碳量规定为>0.10%。为了科学合理地组织生产，保证产品质量，特进行了电弧炉钢水脱碳量的试验。

1试验情况

共进行了30炉试验，其中29炉为45钢，1炉为5。钢，符合试验条件的共14炉（见表1）

2试验结果与分析

2.1钢中全[O]量

2.1.1钢水全[O]量

电弧炉的粗炼钢水，经LF钢包炉精炼脱氧后，停吹氢气，镇静3min，每炉取1个钢样分析钢中全[O]量，结果见表2。由表2知，电弧炉脱碳量不同，用同样的工艺规程操作，钢水全[O]量不相同。电弧炉平均脱碳量为0.052%与0.173%相比，钢水经LF钢包炉精炼后[O]量前者比后者平均高17.83x10-6，即电弧炉脱碳量低，精炼后钢水全[O]量高。因为钢中全[O]量包含两部分，一部分为钢中溶解氧，另一部分为钢中非金属夹杂中的氧。根据碳氧平衡理论，钢中溶解氧与碳含量相关，试验炉次的电弧炉出钢碳相近，因此粗炼钢水中溶解氧基本相同；钢中非金属夹杂中的氧含量，在采取同样的精炼措施和脱氧制度后，主要的影响因素是电弧炉冶炼氧化丢气去夹杂操作，简单直接的办法是利用脱碳反应去气去夹杂。所以，电弧炉冶炼脱碳量大，钢中全[O]量就低。[1]

2.1.2钢材全[O]量

将14炉试验钢轧材后，取材样分析钢中全氧量，结果见表3。由表2及表3可看出，电弧炉冶炼脱碳量平均为0.52%时.钢材全氧量比钢水降低8.26x10-6。这可能是因为钢水氧位高。LF炉停吹氢气，镇静3min后取样时.终脱氧剂的脱氧时间短.没有充分发挥脱氧效率，而钢

水经LF炉精炼完后，在连铸准备浇铸前这一段的镇静过程中，仍有脱氧效果。也就是说，如果钢水中原始氧含量高，则钢水脱氧需要一定的时间保证。这样势必增加LF炉的精炼时间，并给连铸生产组织造成困难。当电弧炉脱碳量平均为0.173%时，全氧量钢材与钢水相当。这可能有两种解释：一是钢包与中间包用长水口、中间包加碳化稻壳、结晶器加保护渣的全程保护浇铸的效果较好；二是钢水出精炼站至连铸开浇这一段的镇静作用仍有脱氧效果，但全程保护浇铸过程中也有二次氧化和浇铸过程中耐火材料浸蚀变成非金属夹杂物，使钢中全氧量维持不变。因此，上述两种电弧炉脱碳量结果使钢材全氧量相差9.64x10-6，脱碳量大，全氧量低。

2.2钢中夹杂

2.2.1电解夹杂

在14炉试验45钢的轧制过程中，`取16根钢材试样，其中脱碳量低的炉次7支，脱碳量高的炉次9支，分别制成∮16mmx12omm的小电解夹杂样，分析了钢中残余夹杂的总量和分量，其结果见表4。表4表明，粗炼炉脱碳量为0.052%时.钢材中电解夹杂总量平均为94.19x10一6.比粗炼炉脱碳量为0.173%时高22.77×10-6。电解夹杂分量的检验结果同样说明了粗炼炉脱碳量大，钢材中的夹杂含量少。从电解夹杂总量的波动值亦可看出，两种脱碳量的钢材夹杂最大值相差无几。钢材夹杂总量为117.1×10-6的冶炼护号为65T743，该炉钢为了与65T742炉连浇，精炼时间为25min，因喂丝机出故障，终脱氧剂没有采取喂钙一硅线，而是加30kg钙一硅块。[2]由于这炉钢的精炼时间短，脱氧剂的回收率低。因此钢材中的夹杂含量也高。

14炉试验钢材中的金相夹杂，在显微镜下观察到的主要是硫化物夹杂、球状氧化物夹杂和细系硅酸盐夹杂，但电弧炉粗炼两种脱碳量的金相夹杂是不同的。[3]脱碳量大的钢材残余夹杂评级级别低，最明显的是硫化物夹杂.粗系平均相差0.542级、细系相差0.42级，球状氧化物夹杂细系平均相差0.17级。

2.3钢坯质量

在试验钢的连铸过程中，取了12个连铸坯样，加工后进行低倍检验评级.其结果见表6。由表6知电弧炉脱碳量大的连铸坯质量明显好于低脱碳量冶炼的连铸坯。保持电弧炉一定的脱碳量.对稳定提高铸坯质量是有益的。

2.4钢材力学性能

14炉试验钢中.每炉取2支材样进行常规拉伸试验，统计结果见表7。表7表明.电弧炉平均脱碳量为0.173%比0.52%的钢材综合性能好。[4]从它们的波动值看，似乎脱碳量大的试验结果不太稳定，实际情况是脱碳量大的9炉钢中，有1炉钢（65量743炉）熔炼碳为

0.49%，其强度波动值的上限和塑性波动值的下限就是该炉钢的拉伸试验结果。尽管试验结果表明钢的力学性能与钢的怡炼脱碳量有关，但钢的力学性能主要取决于钢的熔炼化学成分。

结语

在其它工艺条件基本相同的条件下，对涟钢一炼钢厂粗炼炉采用脱碳量分别为0.03%一0.08%（平均为0.052%）和0.11%一0.20%（平均为0.173%）冶炼的2组试验钢进行了比较。从钢水气体、钢坯质量和钢材残余气体、夹杂和力学性能等方面的比较结果看，粗炼炉脱碳量为0.11%一0.20%的试验钢，质量明显优于脱碳量为0.03%一0.08%的钢。

参考文献

[1]石亚慧.电弧炉系统电能质量分析与谐波抑制策略研究[D].天津理工大学，2017.

[2]陈庆明.电弧炉炼钢中终点控制的机理及应用[J].自动化应用，2017（6）：12-13.

[3]廖仲宾.降低钢水中硫含量提高钢水冶炼质量[J].轨道交通装备与技术，2017（3）：5-7.

[4]袁杰，鲍俭.不同工艺对100t直流电弧炉冶炼纯净钢的影响[J].现代冶金，2017，45（4）.