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研究FH690超高强船板钢炼钢连铸控制技术

发表时间:2014-11-24 浏览:2682
鞍钢有着多年生产船板钢的历史,从普通级别的A-E到高强度级别的FH32-FH40,如今鞍钢已成功开发出超高强船板钢FH420-FH500,并且于2006年成功通过九国船级社的认证。现在正在研制FH620-FH690,且已完成船级社认证的实质性工作。而国内其他钢厂或研究院所还处于试验室研究阶段,或只研究到E级别和更低的级别,远慢于鞍钢的研制速度。鞍钢的船板钢在强度级别和质量级别上能如此稳定迅速的发展,优良的铸坯质量和洁净度是不可忽视的重要前提和保证。
 
 FH690级超高强船板是九国船级社中仅有的DNV和GL有明确牌号和性能要求的最高级别船板钢,也是现今船体和海洋平台用钢中强度级别和质量级别最高的牌号。不仅强度高,而且要求−60℃的纵、横两向低温冲击,为保证如此高的要求,铸坯必须具有较高的钢质洁净度和均匀性。 鞍钢在多年生产高洁净度、高均质钢的基础上,总结出可批量生产FH690的炼钢连铸生产工艺。
P、S等有害元素的控制
对于需要保证-60℃纵、横向低温冲击的钢板,P、S含量应尽可能低。在无铁水脱磷预处理的情况下,综合考虑脱磷的热力学条件(低温、高氧化性、高碱度)和炼钢各工序的实际热力学情况,有害元素P只能在炉冶炼工序去除,而从转炉停吹之后即存在着回P的危险。所以,转炉有效脱磷和出钢后防止回磷是保证成品低磷含量的两个最重要的环节。 转炉生产低磷钢水的方法有双联法和双渣法,但如果铁水磷含量较低,一样可以得到与双联法和双渣法同样的低磷效果。 为同时实现低磷低硫,首先要选用低磷铁水进行深脱硫预处理。转炉冶炼选用低硫的优质白灰,一次拉碳后挡渣出钢,而且出钢过程中加入白灰,出钢后加小粒白灰盖罐稠渣,然后进行彻底的钢水扒渣并用白灰或预熔渣盖罐。钢水经过LF精炼处理后,可得到P≤0.008%,S<0.0020%的优质钢水。
非金属夹杂物的控制
非金属夹杂物的控制是一个系统控制问题,其贯穿于冶炼-连铸整个生产过程。生产用料如冶金石灰等辅助材料本身的质量和浇注系统的洁净状况是控制钢水洁净度不可忽视的重要因素。在生产FH690时,要求使用低硫优质白灰,并且使用如石灰石、白云石等只做破碎处理的原矿以降低辅料中有害杂质的带入。钢水罐采用高级周转罐,保证无渣底、钢底。中间包整备时要进行清扫,并将包盖上的残渣等清理干净。在浇注前做好钢水罐的烧烤工作。 浇注过程全程保护浇注对防止钢水二次氧化非常重要。不仅要有长水口和浸入式水口,而且还要调整好氩封流量和压力。中间包吹氩对去除中包钢液中的大颗粒非金属夹杂物效果显著。 钢水连浇时换罐和拉尾坯停浇都是钢水浇注的一个非稳态过程,为防止液位波动较大引起卷渣,要求转罐时中包内要有足够的钢水量,中间包停浇液位也要足够高。 对钢水内生非金属夹杂物的去除作用最大的是LF精炼,FH690在LF精炼工序的时间要足够长,期间要造低熔点白渣。VD处理会进一步降低钢水中的S和[O]和T.O。
铸坯内部质量控制
 铸坯内部质量的好坏直接影响钢板的内部质量,并且会对钢板1/4和1/2处的性能产生影响。通过合理调整二冷电磁搅拌的模式和参数,并结合二冷水制度和拉速的优化调整可得到良好的铸坯质量。铸坯除了有B0.5级的中心偏析外无其他缺陷,而且可得到18%~21%的等轴晶率。
生产工艺确定
 FH690是厚板产品中的高级别品种,根据其性能要求,初步确定生产工艺为铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF精炼(钙处理)-真空处理-连铸。最终生产工艺的确定焦点在于是否要进行钙处理。从其他超高强船板钢的生产经验看,钢水喂钙线处理后会产生大量的球形非金属夹杂物。虽然钙处理会对球化硫化物非金属夹杂物有一定的好处,但从整体洁净度水平来看,并无益处。
根据生产实践确定FH690的最终生产工艺路线为:铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF精炼-真空处理-连铸。此种生产工艺,既可保证钢水有均匀的成分、低的气体和有害元素含量以及较高水平的洁净度,同时又可以减少工序降低成本。
结论
通过系统控制有害元素硫、磷,非金属夹杂物和铸坯内部质量,可生产出高洁净度、高均质的FH690级超高强船板铸坯:
(1)钢水磷含量可稳定控制在0.010%以下,硫含量可稳定控制在0.003%以下;
(2)钢板全氧可控制在15ppm以下; 
(3)钢板−60℃纵横向低温冲击功可达100~200J;Z向断面收缩率在55%~76%之间。
 
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