马钢第四钢轧总厂300t转炉IF钢生产实践杨明 1，熊磊 2，邓勇 3（1.钢铁研究总院，北京 10008；2.马鞍山钢铁股份有限公司第四钢轧总厂，马鞍山，243000）摘 要：本文针对马钢四钢轧总厂（以下简称四钢轧）300 吨转炉初期生产 IF 钢存在 的问题，对 IF 钢的在转炉终点控制的关键参数上进行了优化转炉终点碳含量要求控制在 300〜650ppm；转炉冶炼终点钢水中的氧是产生钢中夹杂物的根源，对钢的洁净度有着不利 的影响，为了加强转炉终点氧含量的控制水平，提高产品的内部质量，通过对四钢轧某阶段 转炉冶炼IF钢现场试验研究，分析了转炉终点氧含量的分布状态，研究了碳含量、炉龄、 终点温度等因素对终点氧含量的影响规律，要求终点活度氧含量控制在500~850ppm通过 以上措施提高了转炉工序的控制能力，为下道工序提供了冶炼的有利条件，稳定了 IF钢的 生产，提高了钢水质量关键字：IF钢；转炉；终点碳；终点氧Productive Practice of IF Steel in Fourth Steelmaking and SteelRolling General Works of MasteelYang Ming1, Xiong Lei 2, Deng Yong3）（1.Central Iron & Stell Research Institute, Beijing, 10008;2. Manshan Iron & Steel CompanyLimited,Maansh,243000）Abstract: The process of IF steel were optimized against the initial problems of production in fourth steelmaking and steel rolling general works of Masteel. The carbon content is controlled between 300 to 650x10-6 at converter end-point. Oxygen activity at blowing end-point of BOF steelmaking is the main source of producing nonmetallic inclusions and has bad influence on steel cleanliness.In order to increase the control of oxygen content at blowing end-point of BOF steelmaking and improve products inner quality,experiments are done during a BOF steelmaking to produce IF steel in Fourth Steelmaking and Steel Rolling General Works of Masteel .The content of carbon and oxygen at blowing end-point is analyzed,the effect of content of carbon,BOF age,end-point temperature on the content of oxygen at blowing and end-point are studied, and the oxygen content is between 500x 10-6 and 800%x 10-6 at converter end-point is put forward. The processes control ability of BOF was improved, the production of IF steel was stabilized, and the steel quality was improve because of these.Key Words：IF steel ；BOF ；end-point oxygen content；end-point carbon contentY 、性一、•1 前言80年代以来，随着冶金生产技术的进步和汽车工业的发展，IF钢得到迅速发展。
1997 年仅日本IF钢的年产量就超过1000万t以IF钢为基础发展起来的深冲热镀锌IF钢板、 深冲高强度IF钢板、深冲高强度烘烤硬化（BH）IF钢板等系列，已形成了第三代汽车冲压用 钢IF钢的生产已经成为一个国家汽车用钢板的标志降低生产成本并开发物美价廉的品 种是目前IF钢研究和生产的趋势我国研制IF钢始于1989年，北京科技大学与宝钢合作, 在没有引进外国专利的情况下，用了不到二年的时间基本完成了 IF钢的开发，填补了国内 空白本文针对马钢第四钢轧总厂在IF钢生产初期转炉冶炼终点的碳含量、温度及活度氧 控制上存在的问题，进行了 IF钢大生产数据的收集和分析，为优化工艺路线提供依据1）2 马钢第四钢轧总厂概况及钢 IF 钢生产数据统计与分析2.1 概况马钢第四钢轧总厂（以下简称四钢轧）于2007年3月建成投产，该厂拥有2座300吨 顶底复吹转炉、一座300吨双工位LF炉、1座300吨双工位RH精炼炉、2台双流连铸机， 其主要产品为高级别汽车用板、管线钢、家电板及造船用板等2.2 IF 钢生产工艺流程四钢轧IF钢生产工艺为：铁水预处理一BOF转炉吹炼一吹氩站一RH真空精炼一连铸一热 轧一冷轧。
在IF钢生产初期，各工序工艺控制不稳定，表现为转炉终点活度氧高、钢包温 降大、生产时序易打破、RH吹氧升温量大、铝粒用量大、连铸蓄流严重等经过四钢轧炼 钢区域从转炉终点三命中、钢包热状况的管理、RH真空处理及连铸各工序的工艺优化，提 咼了各工序的控制能力，稳定了 IF钢的生产，提咼了钢水质量3 IF 钢冶炼过程中转炉工艺控制3.1 转炉自动化炼钢简介转炉炼钢自动控制系统控制的工艺范围主要包括1、废钢 从废钢称量开始，直到装入转炉为止2、副原料和铁合金 从称量开始，到投入转炉为止3、转炉冶炼过程控制 包括氧枪系统、副枪系统、转炉倾动系统、烟气分析及声纳化渣系 统、烟气除尘和回收系统等四钢轧一直致力于自动化炼钢的推进工作，即根据KR处理后的铁水温度、处理后的C、 Si、Mn、P、S 的含量、冶炼炉次的铁水及废钢装入量等，根据所冶炼的钢种，设定终点的 目标C含量及目标出钢温度等，由静态模型完成转炉装料计算，说明所需铁水、废钢、辅 助原料和吹氧量，并给出副枪下枪时间；转炉动态模型完成如温度、化学成分控制等的第二 阶段冶炼控制的计算表1 铁水条件的概况：铁水 温度T/°C铁水 列C]/%铁水列 Si]/%铁水列 Mn]/%铁水列P]/%铁水列S]/%铁水量/t/废钢量/t平均13174.530.410.270.1080.00329531.2取大13955.061.380.620.1330.00833050.2最小12483.280.140.1130.0330.0012720从上表数据可以看出，我厂的铁水温度及铁水成分波动范围较大，通过多年的生产实践， 将不同的铁水条件（铁水温度及铁水硅含量）进行了一定的归类总结，摸索出一套较为适合 我厂IF钢冶炼的枪位控制及加料模式。
图1 优化前枪位及流量控制图最终40〜50S I枪毬以及流爭图2')0920210流 MNM3/ Bin1033Il am H'f 河图2 优化后枪位及流量控制图7 ' W11A (M UNI DYNAMIC Mind *：!； (IK flAIOli VII Wl fl VI 1? ?IMW■ danieu Corus 阪p1236 : Maa2_9204268_0908281316wg6107 5 COAUDIO *；MA1IIIAMI：I图 3 声纳化渣图（其中黑色线为过程枪位走势，紫线为化渣效果，紫线越低表明化渣效果越好）3.2 IF 钢转炉冶炼终点控制对于“转炉-RH-连铸”生产IF钢工艺流程而言，转炉终点控制的重点在于控制合理的钢水碳、氧、温度范围，为工序的稳定顺行提供前提保障表2四钢轧IF钢转炉终点控制要求：列C]/ X10-6®[O]/ X10-6列P]/%列S]/%终点T/°C转炉终点要求300〜650500〜850<0.01<0.0111680〜1698统计了 2009年7〜9月所生产的300炉IF钢转炉终点碳、氧、温度数据，结果如表3表3转炉生产IF钢各项指标平均值:列C]/ X10-6®[O]/ x10-6列P]/%列S]/%终点T/°C转炉终点控制5207560.0130.00616863.2.1转炉终点s[C]转炉终点®[C]统计如下表4所示：终点碳含量<30x10-6比例％终点碳含量30x10-6〜40x10-6比例％终点碳含量40x10-6〜650x10-6比例％终点碳含量三30x10-6比例％5.410.767.816.1四钢轧工艺技术标准要求IF钢终点碳含量为30x10-6〜65x10-6，从上表统计的数据可以看出，平均终点碳含量达到520x10® IF钢终点碳含量基本可以满足IF钢的生产需求。
BOF 终点碳处于[0.04, 0.065]的比例为67.8%，可见在转炉终点留C这一点上控制较好，这主要 是由于在长期的生产实践中，针对我厂的转炉的工艺控制要求及RH真空槽体的实际状况， 在装入制度上做出了调整，即每炉IF钢严格按照铁水300吨，自循环废钢30吨进行装料， 保证吹炼过程中的热量富裕而终点碳含量小于0.03%的炉次比例仍然占5.4%,据统计转炉终点活度氧高于1000ppm的共 有25炉，而钢水碳含量低氧含量高时，RH则需加碳粉脱氧，一方面增加了后道工序的负 担，另外这些炉次潜在影响钢水质量另外，终点碳含量大于 0.065%的比例为 16.1%，这 导致RH进行吹氧强制脱碳，虽然对钢水质量影响较小但会增加后道工序处理时间3.2.2转炉终点竝C]随着用户对钢的洁净度要求越来越高，为此必须尽力减少钢中非金属夹杂物数量并减小 尺寸，尤其是对高品质IF钢更为重要经研究发现转炉冶炼终点钢水的溶解氧是导致铸坯 中最终产生内生氧化物夹杂的最终根源，另外转炉终点的氧含量过高还会降低金属的收得 率因此在转炉冶炼过程中设法控制转炉出钢时的氧含量，对冶炼洁净钢是非常重要的一项 工艺根据反应平衡的原理，随着钢中碳的降低其氧含量势必会增高，因此在出钢过程中， 如何能在保证一定碳含量的同时，尽量降低钢水中的氧含量，对于高品质IF钢的冶炼有着 重要意义（2） 表5转炉冶炼终点不同碳含量时对应的氧含量列C]范围/%平均 列C]/%实际平均®[O]xl06理论平均®[O]X106过氧化®[O]X106碳氧积〈0.030.0298648224225.20.031~0.040.03772555517027.80.041~0.050.04663745518229.40.051~0.06 0.055 587 387 200 31.8〉0.06 0.071 533 328 205 33.2注：表中过氧化［O］定义为△列O］=列O］宀际®［O］理论实际 理论分析表5可知，当终点列C］v0.03%时，转炉终点氧含量平均高达864x10-6，如此高的氧含 量会给后续的RH精炼带来过大的压力，可能导致RH会采用碳粉脱氧等，既影响生产节奏 也最终会在铸坯中产生较多的氧化物夹杂。
当终点列C］在0.041%〜0.06%时，钢水过氧化较 为严重，平均达到190x10-6左右过氧化过高会严重影响金属的收得率，并且也会造成较 多的氧化物夹杂当终点列C］＞0.06%时，虽然此时的平均氧含量较低，但是由于此时碳含 量较高，同样会增加RH脱碳负担当终点列C］在0.031%〜0.04%时，随着碳含量的升高， 平均氧含量较低，为 725x10-6 左右，过氧化程度也不高，碳氧积也较为合理，所以该区间 我们认为比较适合3.2.3转炉终点 T转炉终点T统计直方图如图3所示终点温度均O1G84标寒禺8. 933N292图 3 转炉终点温度统计直方图表 6 终点温度统计直方图及统计结果T范围<1660[1660，1670)[1670，1680)[1680， 1690)[1690， 1700)[1700，1710)三1710比例，%05.824.343.223.63.10由图3可以看出：目前转炉终点温度控制在1680〜1700°C，占总炉数的66.8%，同时还存在温度超过1700C的炉次，比例达到3.1%,可见目前主要转炉终点温度控制的波动范围为1685±10C，尽管仍有30.1%的炉次出钢温度低于1680,这也是由于统计时间段内转炉出钢口的流钢时间较短或是钢包热状况较好（红罐）所决定，后经分析仅有15炉由于转炉出钢温度低造成了 RH需要吹氧升温，所以该阶段生产的IF钢转炉出钢温度基本能保证RH不吹氧升温，从整体温度体系设定角度看，目前制定的目标出钢温度为1680〜1698°C也较为合理。
3.2.3 转炉终点碳氧积 终点碳氧积 直方图（包含正态曲线）图4转炉终点碳氧积统计直方图表7终点碳氧积统计直方图及统计结果CX[O]<[0.0015，[0.0020，[0.0025，[0.0030，[0.0035，[0.0040，[0.0045，三范围0.00150.0020)0.0025)0.0030)0.0035)0.0040)0.0045)0.0050)0.0050比例，%4.458.5013.3624.2926.3213.776.071.621.62由图4可以看出：转炉终点碳氧积控制在0.0020〜0.0030的比例仅为37.61%,大于0.0030的比例为49.39%由图5和图6分别为转炉终点C-O关系以及C-O积等值线图B0F终点[C],%图5转炉终点碳氧关系（N=247）（其余53炉由于测量原因无结果）小终4001600150014001300120011001000900800700600500与_BOF终点［0］, B0F终点［C］的等值线图0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08B0F终点[C]<0.00100.0010-0.00150.0015-0.00200.0020-0.00250.0025-0.00300.0030-0.00350.0035-0.00400.0040-0.00500.0050-0.0060>0.0060终点碳氧积图 6 终点碳氧积与 BOF 终点碳、氧之间的等值线图一般地，计算的理论碳氧积约为 0.0025，如图 5 中蓝线所示。
由图 5 和图 6 可以 看出：（1）在同一 C 含量条件下，相应的活度氧波动范围很大；（2）在图中黑色虚线 与蓝线交界的左下方区域,其碳氧积小于理论值0.0025,所对应的BOF终点［C］W0.04%； 并且，碳氧积小于0.0020的炉次所对应的BOF终点［C］W0.03%°（3） 49.39%炉次的 碳氧积大于0.0030，这可能与补吹引起钢液过氧化严重或底吹效果不良使得C-O反应 未能达到平衡有关3.2.4转炉终点*氩站过程钢水碳含量的变化7O065 4 3 o o O a a a□I刖歳02o03 o a a04a7O a a08ao1±0a图8从图7可以看出，转炉终点C与衰减C成线性关系，通过线性回归得到方程： y=-0.007464+0.4271X，此方程可以很好的说明：（1）转炉出钢一氩站过程基本属于降碳过 程，并且“AC”随着转炉终点碳含量的增加而增大2）图中有一炉“加”<0,该炉转 炉终点碳为0.023%，这可能与钢水不均匀有关，转炉熔池表层钢水碳低，在出钢混冲过程 均匀以后使碳含量升高或是化验室分析误差由图 8 可以发现，当转炉终点碳处于［0.02,0.03］区域时，氩站钢水的碳含量亦几乎全部位于 ［0.02,0.03］的区间内；而当转炉终点碳处于（0.04,0.06］区域时，氩站钢水的碳含量却基本位 于［0.02,0.045］的区间内， 此时平均降 C 为 0.014%， 这与 线性回归得到方程： y=-0.007464+0.4271X 也基本吻合。
3.2.5转炉终点*氩站过程钢水活度氧的变化图 10从图9可以看出，转炉终点O与衰减O成线性关系，通过线性回归得到方程： y=-109.7+0.3302X，此方程可以很好的说明：（1）转炉出钢一氩站过程基本属于降氧过程， 并且“AO”随着转炉终点氧含量的增加而增大2）原始数据中有些炉次的衰减O的值小 于 50ppm 甚至有的衰减量为负值，这可能是由于吹氩站为手动测温定氧，插入深度变化较 大所得数据不具有代表性由图 10可以发现，当转炉终点碳处于［400,600］区域时，钢水中的衰减氧不明显；而当转炉 终点氧处于［800,1000］区域时，氩站钢水的氧含量却基本位于［700,800］的区间内，此时平均 降氧量为160ppm,这与线性回归得到方程：y=-109.7+0.3302X也基本吻合3.2.6转炉出钢过程温降的变化统计了 2010年7月至2010年9月所生产的IF钢有效数据共270炉（另30炉由于测量原因无数据），对出钢过程温降进行如下分析：表8 出钢过程温降统计：流钢时间范围/sec炉数比例％平均温降300三时间V 3604817.850.4360三时间V 4207327.051.8420三时间 V4805520.453480三时间V540682557.4540三时间V600238.661.3时间三600313.26280*300 400 500 600 700流钢耗时（s）出钢温降与流钢耗时(S )的散点图40o o O7 6 5 降温钢出30 拟合值 线性 二次-图11从出钢耗时和出钢平均温降角度看，出钢过程的温降速率为7.5C/min。
用出钢过程温 降与流钢时间做回归方程得:出钢过程温降=46.09 -0.00594流钢时间/sec+ 0.000054流钢时 间占sec，从该公式可以看出，若控制出钢口流钢时间在360秒以内，则整个出钢过程的温降 基本可控制在50±3C左右，且与实际统计的平均温降符合度较好出钢温降与转炉终点温度的关系如图12 所示根据辐射换热原理，转炉终点温度越高， 出钢温降越大并且由图12可以发现，当转炉终点温度低于1690C时，就不会出现出钢温 降高于80C的情况°C，降温钢出0+■*: \1■ \ *: *:詹！■ ■ ■* ”** W * *t ** ■* * * *丰：宀片*■♦1 1 1 1 1 1 1 1■ 1 1 1 1 1201650 1660 1670 1680 1690 1700 1710 1720BOF终点温度，°C00140120图 12 出钢温降与 BOF 终点温度4．结论(1)严格控制转炉［C］、［O］平衡，考虑到单开第一炉RH槽体吸氧，特规定DC04及以上级 别IF钢，单开（即第一炉）终点列C］控制在0.05〜0.06%，终点列O］控制在500〜600ppm 较适合；连浇炉次列C］控制在0.031〜0.04%,终点列O］控制在650〜750ppm较适合；而单 开炉次温度控制在1688°C〜1700°C ；连浇炉次温度控制在1683°C〜1695°C较适合。
2） 当转炉终点碳处于（0.04,0.06］区域时，氩站钢水的碳含量基本位于［0.02,0.045］的区间 内，此时平均降C为0.014%；当转炉终点氧处于［800,1000］区域时，氩站钢水的氧含量基本 位于［700,800］的区间内，此时平均降氧量为160ppm3） 从出钢耗时和出钢平均温降角度看，出钢过程的温降速率为7.5°C/min参考文献[1] .马衍伟，王先进，孔冰玉宝钢IF钢的生产工艺与改进建议钢铁，1998，第 06期[2] .焦兴利，王泉，张虎.300吨RH IF钢生产实践 特殊钢，2010-12-01[3] .冯捷，包燕平，岳峰，武珣，唐德池.转炉冶炼IF钢终点氧含量控制分析 钢 铁钒钛 2010年 第01期。