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SAE10B06A低碳低硅高铝钢（化学成分）的冶炼工艺
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2014-07-26
SAE10B06A钢属于典型的低碳低硅高铝钢，对酸溶铝的要求（铸坯中酸溶铝≥0.020%）比较严格。
随着市场对钢材质量要求的提高，炉外精炼作为提升钢材质量的重要手段得到迅速发展，并成为现代化钢铁生产短流程中不可缺少的工序。LF炉精炼工艺主要依靠电极加热、钢包底吹氩、造白渣等手段降低钢水中氧、硫等有害元素的含量，以达到纯净钢水的目的。
SAE10B06A钢属于典型的低碳低硅高铝钢，对酸溶铝的要求（铸坯中酸溶铝≥0.020%）比较严格。对钢水增铝后钢水中S的控制，既是保证钢水内在质量，又是保证钢水浇铸质量的关键，控制不当易发生钢水结瘤。该钢种交货时要求，除了进行常规的化学成分、机械性能检测外，还增加了低倍组织、晶粒度、非金属夹杂物等项目，因此对铸坯的冶炼要求非常高。
1、SAE10B06A钢的化学成分
表1为SAE10B06A钢的化学成分要求。
表1：SAE10B06A钢的化学成分
%
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C
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Si
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Mn
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P
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S
|
B
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Alt
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标准要求
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≤0.08
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≤0.10
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0.25~0.60
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≤0.025
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≤0.025
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0.0008~0.0050
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≥0.020
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目标值
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≤0.08
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0.04~0.08
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0.30~0.45
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≤0.025
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≤0.025
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0.0010~0.0030
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≥0.020
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注：钢中气体控制目标T≤40ppm，≤60ppm。
2、主要装备及工艺流程
2.1、主要装备
宣钢炼钢厂150t转炉区的主要装备包括铁水折罐间，KR脱硫站，150t顶底复吹转炉，180tLF精炼炉和12流末端电搅连铸机。
2.2、工艺流程
150t转炉区生产SAE10B06A钢工艺流程为：铁水脱硫→复吹转炉冶炼→LF炉→连铸。
3、LF炉精炼工艺控制
3.1、精炼渣料的加入和渣系的确定
（1）LF炉渣料选择白灰，莹石，铝矾土，铝质造渣剂。
（2）SAE10B06A钢渣系的确定。LF炉常用的炉渣有CaO-CaF2，CaO-SiO2，CaO-Al2O3等渣系。由于CaO-SiO2渣系脱硫能力较弱，并且低碳含铝钢中的酸溶铝含量较高，对渣中（SiO2）有还原作用，因此低碳含铝钢很难采用CaO-SiO2渣系。由于铝脱氧生成的Al2O3较多，这些产物在精炼渣中的含量可达到10%以上，故低碳含铝钢精炼渣也不太可能采用CaO-CaF2渣系，而是更多地倾向于用CaO-Al2O3渣系。为了使精炼渣具有较好的脱硫和夹杂物去除效果，SAE10B06A钢精炼渣选用CaO-Al2O3-SiO2渣系。
3.2、精炼脱氧工艺控制
精炼期间采用铝粒、铝质造渣剂、电石进行脱氧，严禁加入硅质脱氧剂，精炼脱氧剂应在第一次供电结束前加完；第二次供电根据炉渣情况酌情加入脱氧剂，加入的脱氧剂要求撒在渣层表面、埋弧操作；蘸渣样观察渣子颜色，如变白色或灰白色，则视为造好白渣，否则要继续撒入脱氧剂。
3.3、精炼硅、S含量的控制
使用铝粒作为造渣剂，混合型还原剂炉渣可有效控制钢液的增碳、增铝、增硅量；适当提高炉渣碱度，降低SiO2含量，可抑制钢液的增硅量。通过优化过程操作，强化前期渣脱氧控制S的烧损，具体措施为：
（1）延缓精炼成渣速度。主要根据精炼节奏确定精炼时间，避免硅过早的被还原。
（2）提高钢包顶渣碱度，从而降低SiO2活度，减小硅还原的速率。
（3）降低萤石用量，使用铝矾土调整炉渣流动性，降低渣中SiO2的含量。
（4）适当稠化精炼炉渣，避免供电裸弧操作，减少供电期间钢液吸气。
（5）缩短精炼辅助时间，降低精炼过程的底吹氩强度，避免大翻和暴吹造成铝烧损。
3.4、钙处理工艺
含铝钢中的主要脱氧产物Al2O3熔点很高，在液态钢中呈固态。其特点是浇铸过程中很容易在中间包水口处聚集引起堵塞或结瘤，而且钢材中的Al2O3在轧制过程中会被破碎，沿轧制方向连续分布，造成严重的内在缺陷。生产实践证明，钙铝比达到0.13以上，钢水具有良好的流动性。精炼结束后进行钙处理，依相关标准分析硅含量；喂入一定量的硅钙线，保证钢水中的硅含量。在满足浇铸温度的条件下，弱吹氩应保持15min以上；原则是钢液不裸露，以免钢液发生二次氧化，杜绝喂线后再次送电加热。
4、生产结果分析
4.1、生产结果总结
经过生产实践有效地控制钢水中的非金属夹杂物总量，提高钢的纯净度，保证了精炼和铸坯钢水中Als/Alt≥0.90，实现了SAE10B06A钢的顺利冶炼、浇铸。SAE10B06A钢的化学成分、铸坯表面质量检测全部合格（表2），为宣钢公司第一单SAE10B06A钢的冶炼开了一个好头，为后续冶炼SAE10B06A钢打下了坚实基础。
表2：SAE10B06A的冶炼数据（平均值）
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喂线前含钙量/ppm
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Ca/Al
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出精炼Als/Alt
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方坯Als/Alt
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J1-J2时Als/%
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J2-J3时Als/%
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J4-F时Als/%
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30
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0.108
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0.94
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0.90
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14
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38.7
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27
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4.2、分析
精炼脱氧剂为铝粒、铝质造渣剂、电石，应在第一次供电结束前加完，中间过程使用辅助脱氧剂保持自渣。时刻关注氩站成分分析，如没有达到精炼烧损量，及时喂铝线，钙铝比按0.09～0.14控制。表2中连铸浇铸过程中铝烧损在25%～30%，因此出钢精炼Alt≥300ppm。精炼供电过程中铝烧损在20%左右，打线过程铝烧损在35%左右。整个精炼过程铝烧损约55%。因此氩站Alt≥700ppm，若不够需进LF炉喂铝线操作。由于钢水中酸溶铝达到一定的比例，要求钢水中必须有一定量的钙，钙铝比达到0.10以上就能满足夹杂物变性处理要求，生成液态脱氧产物，钢水具有良好流动性。从浇钢过程看，只要连铸做好保护浇铸，钙铝比0.10～0.12时就能满足钢水可浇性要求。虽然酸溶铝烧损较大，但只要控制好炉渣，钢水中的Al2O3大部分被炉渣吸收，保证了精炼和铸坯中Als/Alt约为0.90，就可以有效地控制钢水中的非金属夹杂物总量，提高钢的纯净度，实现SAE10B06A钢的顺利浇铸。
5、结语
使用铝粒加造渣剂可有效控制SAE10B06A钢液的增碳、增铝、增硅量，适当提高炉渣碱度，降低SiO2含量，可抑制钢液的增硅量。低碳高铝钢精炼的关键是控制铝氧化及其氧化产物的去除，钙铝比达到0.10以上就能够达到夹杂物变性处理的要求，生成液态脱氧产物，使钢水具有良好的流动性。
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