转载《金属世界》|65Mn钢LF-RH精炼双联生产实践

为满足65Mn钢高洁净度要求，某钢厂提出精炼双联解决方案，制定转炉（BOF）—钢包精炼（LF）—真空循环脱气精炼（RH）—连铸（CC）双联工艺路线。转炉终点O质量分数控制0.05%以下，LF不进行钙处理，RH真空度小于270 Pa，纯脱气时间大于6 min，连铸过热度设定15~30 ℃，目标拉速1.1 m/min，加热炉空燃比控制在0.7以下，终轧温度设定为900 ℃，卷取温度设定为700 ℃。结果表明，热轧成品卷夹杂物评级为B类细系0.5级，满足客户性能指标。生产实践表明，精炼双联工艺有效降低了65Mn钢中非金属夹杂物含量，也为其他高碳钢精炼双联提供了借鉴经验 。

金刚石焊接锯片基体用65Mn钢对钢水洁净度要求较高，即钢中非金属夹杂物含量要低，目前65Mn钢普遍生产工艺流程为转炉（BOF）—钢包精炼（LF）—连铸（CC）。在提高钢水洁净度的生产实践中，车轮钢和高级别管线钢已普遍采用LF–RH（真空循环脱气精炼）精炼双联工艺。为满足链条企业高洁净度要求，国内某钢厂基于自身设备情况提出精炼双联工艺的解决方案，为该链条企业建立了BOF—LF—RH—CC双联工艺路线，遵循去除夹杂物的最佳热力学和动力学条件，制定双联工艺控制计划。首次组织生产3炉，成品规格主要为2.3 mm×1245 mm，轧制成品30卷，客户使用后反馈各项指标均满足设计要求 。

1.1  65Mn钢化学成分

通过与客户对接了解客户需求，对比本钢厂65Mn钢以往性能数据，客户接受按企标成分设计出厂。为保证性能稳定性，采用窄成分控制方式，企标成分设计见表1 。

表1  65Mn钢化学成分（质量分数）  %

1.2  双联工艺路线

将原有单精炼路线KR（铁水脱硫）—BOF—LF—CC改为KR—BOF—LF—RH—CC双精炼路线：铁水预处理→脱碳转炉→LF精炼→RH精炼→直弧连铸→热装加热→高压除磷→粗轧→高压除磷→精轧→层流冷却→卷取→入缓冷坑→平整→检验出厂。首次生产冶炼了3炉，炉号分别为A、B、C，共计630 t。

2.1  转炉

铁水经KR脱硫出站S质量分数≤0.005%，废钢加入比8%，所选钢包内不得含有Cu、Nb、Ti、Mo等微量元素。转炉吹炼加入白云石块、生石灰块、轻烧白云石块造渣，同时加入球团矿降温和泡沫渣抑制剂。转炉终点成分（质量分数）C、P、S和O分别为0.052%、0.0126%、0.0078%和0.0425%，温度为1655 ℃。出钢过程中使用钢砂铝脱氧、锰铁和硅铁合金化、低碳铬铁配铬、锻煤增碳剂增碳，转炉终渣TFe质量分数为14.87%、MgO质量分数为9.42%、碱度3.35。转炉终点成分见表2。

表2  转炉终点成分（质量分数）    %

2.2  LF精炼

LF精炼的目的是成分微调、夹杂物去除，进行化学成分的精确控制，此次精炼双联LF工序取消净吹，不进行钙处理。加合金期间，增大搅拌强度到400~800 L/min，钢水裸露直径40~50 cm，以渣面波动不发生飞溅为准，强搅拌1~2 min，此后再以流量 400~800 L/min搅拌3~4 min，使夹杂充分上浮。LF出站成分见表3。

表3  LF出站钢水成分（质量分数）     %

2.3  RH精炼

RH精炼的目的是脱氧合金化和去除夹杂物，处理前涮真空槽，真空度≤270 Pa，低真空时间10~30 min，目标15 min。纯脱气时间≥6 min，环流气流量＞90 m ³ /h。RH破真空后使用定氢仪测氢，要求钢水H质量分数≤2×10 ⁻⁶ 。破空后取样化验全成分，出站后添加铝粒、高碳锰铁、低碳硅铁。RH进站温度控制目标1564 ℃，结束温度控制目标1529 ℃。整体冶炼过程第一炉温控较差，全部超出设计上限，经过调整2、3炉温控符合率良好。冶炼周期驻炉减少，整体把控仍需提高。冶炼时长情况见表4。

表4  RH冶炼时长          min

2.4  连铸

连铸中间包使用无碳低硅覆盖剂，当中间包质量达到15 t时开始加入覆盖剂，换包完成后和浇钢过程中，根据中间包液面情况及时在冲击区补加覆盖剂，保证中间包液面不漏红，过热度设定15~30 ℃，结晶器使用高碳钢专用保护渣，液面波动控制±3 mm，目标拉速1.1 m/min。3炉次连铸中间包温度处于设计上限，浇次过热度分别为32、30和31 ℃。钢区全流程温度控制情况由第1炉全部超出设计上限到第3炉基本处于设计区间，后续按设计目标值进行改进。

每炉产出10块板坯，板坯厚度230 mm，板坯宽度1300 mm。实际拉速保持在1.2 m/min，浇次液面、杆位控制平稳正常。在线检查热坯表面质量情况，铸坯表面良好，未发现异常情况。铸坯低倍检验结果均为中心偏析C类0.5级，无中心分层、疏松和内部裂纹等缺陷，铸坯内部质量良好。检验报告见表5、冷酸洗照片见图1。

表5  低倍组织检验报告

图1  铸坯冷酸洗照片：（a）A炉；（b）B炉；（c）C炉

2.5  钢区小结

各工序成分符合设计要求，主要元素变化情况见图2。各工序冶炼周期较长，RH冶炼高碳钢参数设定方面还需进一步摸索优化，钢区全流程温度控制方面从第1炉全超上限到第3炉基本处于设计区间，温控方面有所提高，整体来说在冶炼周期和温度控制还存着不足。温度控制情况见图3。

图2  全流程C、Mn、Si元素

图3  钢区全流程温降

3.1  加热工艺

板坯下线后全部热装入炉，出炉温度目标值为1260 ℃，为控制高碳钢脱碳层厚度，空燃比设定值较低，计划要求为0.62~0.65。本次生产空燃比符合率较低，在空燃比控制方面还需改进。加热炉运行参数见表6。

表6  加热炉工艺参数

3.2  轧制工艺

板坯出炉后经高压除磷进入粗轧区，采用R1粗轧机3道次、R2粗轧机3道次轧制模式，中间坯厚度34.6 mm，累计压下率84.9%，减宽量由R1前定宽机和E2立棍控制，粗轧奇数道次除磷。精轧入口温度1030 ℃，经7架精轧机连轧，热卷成品厚度2.3 mm，终轧抛钢温度900 ℃，经层流冷却卷取温度700 ℃，热轧卷下线后入缓冷坑存放48 h进行缓冷，缓冷出坑空冷至40 ℃以下进平整机平整矫直。终轧温度符合率和卷取温度符合率均在90%以上，符合内控要求。精轧机轧制参数见表7。

表7  精轧机轧制参数

按照组批原则每炉次取一卷性能试样，拉伸实验和硬度实验结果见表8，力学性能满足企标要求，对比之前LF单精炼性能数据无明显波动。非金属夹杂物检测结果见表9，夹杂物显微照片见图4，未出现1.5级及以上评级，这表明经过LF-RH精炼双联对减少夹杂物是很有效的。

表8  力学性能

表9  夹杂物评级

图4  夹杂物显微照片：（a）A炉；（b）B炉；（c）C炉

采用LF–RH精炼双联工艺成功生产出满足客户高质量要求的65Mn钢，精炼双联有助于提高钢水洁净度，降低非金属夹杂物含量。冶炼过程中成分符合设计要求，冶炼周期和温度把控方面还需进一步改进，控轧控冷符合率在90%以上，全流程质量稳定受控。65Mn钢的精炼双联成功试制也为其他高碳钢双联路线提供了借鉴经验，在竞争日益激烈的市场环境下发挥装备技术优势，提高钢水洁净度，有助于提升客户满意度，助力公司转型升级与高质量发展。

参考文献（略）