许学勇-低碳低硅
垒垡垡垒±箜望塑兰箜！翌塑鎏塑堡壁堡壁塑翌壁堡望坌堑墨翌茎！，＿ｌ▲济钢低碳低硅钢增硅原因分析及对策
徐学永（济南钢铁股份有限公司第三炼钢厂，山东济南２５０１０１）
【摘要］通过对低碳低硅钢增硅问题进行分析，明确了在当前工艺条件下精炼脱ｓ任务重、转炉下渣量大、精炼时间偏长是增硅的主要影响因素，提出了１００％铁水预脱硫处理等四条改进措施，【Ｓｉ恰格率由８３．３％提高到９１．８％，效果十分明显。
关键词冶炼低碳低硅钢增硅脱硫回磷精炼时间
１前言
济钢ＡＳＰ生产线于２００５年６月投产，并于同年８月份开始冷轧原料用钢的研发工作，先后开发了ＳＰＨＣ、ＳＰＨＤ等钢种。该类钢的成功开发，拓宽了济钢品种范围，增加了公司的经济效益，但在生产过程中也暴露出一些问题，比较突出的问题之一为硅含量超标。本文对增硅问题进行研究分析，并提出了相应改进措施，取得了良好效果。
２现状及存在的问题
本文以ＳＰＨＣ为例对增硅问题进行分析，该钢种化学成分要求如表１。
袭１ＳＰＨＣ化学成分
成分ＣＳｉＭｎＰＳＡｌａ
含量％≤Ｏ．０６≤Ｏ．０４０．１２－ｏ．３０≤Ｏ．０２０≤ｏ．０２００．０１５－０．０６０对２００６年６月至２００７年２月期间４２０３炉共６１．８万ｔＳＰＨＣ成分进行统计，Ｓｉ含量大于０．０４％炉次占总炉次１６．７％，Ｓｉ的合格率仅为８３．３％。按公司规定。ｓｉ含量超标炉次改判为普通热轧商品卷原料，改判后经济损失约达５０美元／吨钢，如果Ｓｉ含量超过０．０５％则直接判废，影响了济钢冷轧厂正常生产，降低了集团公司的经济效益。
３理论分析
３．１增硅的热力学条件
工艺路线：ＫＲ铁水预处理＿＋ＢＯＦ转炉－÷ＬＦ精炼．＋连铸机。一般情况下精炼过程温度处在１５８０ｏＣ～１６００℃之间，由氧势图可知在此温度区间ＦｅＯ、Ｐ２０，、ＭｎＯ、ＳｉＯ：、Ａ１２０，化合物稳定性依次增强。因此，在还原性气氛下ＦｅＯ、Ｐ２０，、ＭｎＯ、ＳｉＯ：等不稳态化合物很容易被Ａｌ置换出来。由于其它元素对本钢种成分合格率无明显影响，故本文只讨论ＳｉＯ：的反应问题。其化学反应式为：
１／２［Ｓｉ］＋１／３（Ａ１２０３）＝Ｉ／２（Ｓｉ０２）＋２／３［Ａ１】
ＡＧＯ＝ｌ１１．２３－０．００１９ＴｋＪ／ｍｏｌ
１５９０℃时：
ＡＧｏ＝Ｉ１１．２３－０．０１９ｘ（１５９０＋２７３）＝７５．８３（ｋＪ／ｍ０１）＞０［１】ＡＧＯ＞０，说明在此温度下反应向逆向进行，即向生成硅的方向进行。
３．２增硅的动力学条件
根据双膜理论，液一液相的界面反应由三个环节组成，速率式分别如下：
反应物向相界面扩散：
Ｊ１＝ｄｎ／ｄｒ＝１３１（ＣＩ—Ｃ母Ｉ）Ａ
界面化学反应：
仁耐由＝良（，伊Ｉ—ＣＩ平）Ａ
生成物离开相界面扩散
Ｊ≥＝由／出＝ＪＢ２（伊Ⅱ一ＣⅡ）Ａ
式中：ＪＢＩ，麽嘞别为Ｉ、Ⅱ相内的传质系数
斤一反应物向相界面扩散速度
ｒ—化学反应速率
Ｊ卜生成物离开相界面扩散速度
ＣＩ—溶液反应物浓度
Ｃ母．—相界面反应物浓度
伊Ⅱ—相界面生成物浓度
ＣⅡ—溶液生成物浓度
ｊ｝—化学反应速率常数
Ａ～相界面面积闭
Ⅱ’精炼具有脱氧脱硫、调节成分温度、去除夹杂物等冶金功能，其中脱硫反应前提是脱氧充分，而在脱氧充分的情况下也具备了增硅反应的热力学条件。ＬＦ精炼脱硫反应时在底吹氩强烈搅拌作用下，除了完成脱硫任务外，脱硅反应三个环节之间的界面面积也均大大增加，为增硅反应提供了良好的动力学条件，加快了（ＳｉＯ：）与［Ａｌｌ的反应速度，促进了增硅。
４生产中各影响因素分析
４．１转炉终点控制
转炉终点控制情况通常如表２。
ｑ茹黜‘∞｜！！！——?研夯与应用◆——菇ｙ茹盏麟嚣ｍ
裹２转炉终点通常控制情况
由表２知转炉终点【Ｃ】低【ｏ】高，氧含量普遍大于６００ｘｌＯ巧；转炉终点硫含量不稳定，部分炉次大于内控要求，因此Ⅱ．精炼脱氧脱硫任务较重。４．２不同工序对增硅的影响
生产中对钢水Ｓｉ含量变化及渣样成分变化做分析，Ｓｉ含量分析结果如表３。
裹３ＳＰＨＣ不同工序钢水Ｓｉ含量，％工序ＢＯＦ终点出钢完毕ＬＦ试样１ＬＦ试样２ＬＦ出站成品样ｓｉ含量０．００３０．００５０．００９０．０２２０．０２７０．０２８
由表３可知转炉出钢完毕Ｓｉ含量仅为０．００５％，从ＬＦ＇出站至连铸增硅量仅为０．００１％，ＬＦ精炼工序增硅量占增硅总量的８８．０％，大量生产数据也表明了这一点，因此可以断定增硅反应主要在ＬＦ精炼过程中发生。对该炉钢渣样做跟踪分析，结果如表４。
袭４ＳＰＨＣ渣样分析结果，％
工序Ｐ２０５
ＢＯＦ终点ＬＦ前ＬＦ后
Ｏ．５３０．０５１ｏ．００４
由表４可知：转炉终点渣中ＳｉＯ：、ＦｅＯ、ＭｎＯ等含量高，氧化性较强，出钢过程部分转炉渣进入钢包中，成为ＳｉＯ：的主要来源。出钢时及ＬＦ精炼初期加入ＣａＯ、ＣａＦ２及Ｍ加等造渣料一定程度稀释了ＳｉＯ：的浓度。随着精炼过程的继续进行，渣中ＦｅＯ、Ｐ如，、ＭｎＯ、Ｓｉ０２含量呈下降趋势，Ａ１２０，呈上升趋势。精炼末期ＦｅＯ、Ｐ２０，、ＭｎＯ基本被还原完毕，ＳｉＯ：也有一定程度的降低。转炉终点ＦｅＯ＋ＭｎＯ含量之和为１９．２４％，精炼之后降为１．９３％，ＳｉＯ：含量也从精炼前的８．０％下降到７．３％。这表明精炼后炉渣已经从转炉终点时的强氧化性转变为精炼后的较强还原性，由此也可判断出ＬＦ精炼过程发生增硅反应。
４．３回Ｐ量与增Ｓｉ量的关系
转炉渣中含有大量的ＳｉＯ：，下渣量的大小也就决定了ＳｉＯ：来源的多少。根据生产经验以回Ｐ量评价下渣量的大小，统计分析了增硅量与回Ｐ量的关系如图１示，增硅量随回Ｐ量的增加而增加。据统计，因转炉下渣量大导致硅含量超标炉次占超标总数１０．６％。４．４脱Ｓ量与增Ｓｉ量的关系
实际生产中发现增Ｓｉ量与ＦＬ精炼脱Ｓ量有着明显的对应关系，具体如图２示。
分析认为：脱Ｓ反应的前提条件是脱氧充分，即ＦｅＯ、Ｐ２０５、ＭｎＯ已基本被［ＡｌｌＪ丕原。脱Ｓ反应发生时渣中ＳｉＯ：与【灿】的反应也同时进行。又因为脱ｓ过程是钢渣强烈混合的过程，钢渣混合时增大了ＳｉＯ：与【Ａｌ】反应的界面面积，大大加快了【Ｓｉ】的生成速度。据统计，因ＬＦ精炼脱硫任务过重（精炼进站硫含量大于０．０２５％）占超标总炉数的８１．１％。
４．５增硅量与精炼时间的关系
文献［３１指出：『Ｓｉ卜『Ａ１１反应平衡时的Ｓｉ含量在１．００％左右，远远大于钢种上限要求，所以该反应达不到平衡，一直会向增硅方向进行。济钢三炼钢攻关初期的实际生产数据也证实了这一点。精炼时间与增硅量的对应关系如图３所示，随着精炼时间的延长，增硅量也逐渐变大。因精炼时间过长导致硅含量超标炉次占超标总数５％左右。
０．００１００．００１５０．００２００．００２５０．００３００．００３５０．００４００．００４５
Ｍ碡鬣
ｔｊ０虿＠ｗｗｔｊｙ卫ｊ篇ｃｏｔｊｍｎｃｏｅＩ一——?研究与应用ｔｊｙｊ．煮二——＇哪冗习心用
图１回Ｐ量与增Ｓｉ量的对应关系
．。Ｗｗｗ?ｔｊｙＪｑｋ?ｔｏｍ◆——、≤＆ｔｊｙｊ荔荟ｔｊｙｊ．ｃ哪
窒垡堡垒±苎墨塑墨兰！竺塑．鲨塑堡堡堡壁塑兰壁堡里坌堑垒翌茎！，＿ｌ▲
钢渣充分接触，增加了界面面积，脱硫反应与增硅反
应热力学条件及动力学条件基本相同，因此ＬＦ精炼
大量脱硫是造成钢中增硅的主要影响因素。
５改进措施及效果
根据分析结果采取以下措施控制增硅量：
５．１１００％铁水预脱Ｓ处理，扒渣干净，转炉终点Ｓ含
量控制在０．０２０％以下，减轻ＬＦ精炼脱ｓ压力，ｕ．精
炼Ｓ含量脱至０．０１２％且Ｐ可，不再进一步深脱硫处理。
配加合金及加热后不许强搅拌，底吹强度以渣面微微
波动不裸露钢水为宜。
，
／／
Ｉ∥
—，
Ｉ簪孛≯ｐ？
厂
，