H08A 品质提升技术研究

王 刚*，牟小海，李志丹，戢俊强

（成渝钒钛科技有限公司，四川 内江 642469）

自2016 年7 月26 日以来，我公司因种种原因未再生产H08A，为拓展产品结构，开辟新产品市场。我公司于2019 年4月重启H08A 的生产。

自2016 年起，我公司主要生产建筑钢材，3 年来未涉及低碳、低硅钢钟的冶炼，技术操作员工离岗较多，现有操作人员技术参差不齐。生产之初，用户在质量控制上提出较为严格的要求，要求我公司H08A 应满足其95%以上产品质量的要求。

（1）对砷、磷、硫等元素要求远远超出国家标准的要求。

表1 国家标准、用户对H08A 要求

（2）对钢中T[O]提出要求，要求材样T[O]≤120ppm。

在实际生产中盘卷粗拉拔时发生脆断、金属料消耗高于其他外厂等因素直接影响生产效率和成材率。针对以上问题，我公司成立焊条钢批量化生产技术研究项目组，开展焊条钢的提升品质技术研究。

1 H08A生产工艺及优化

H08A 主要在新区120t 转炉系统生产，工艺流程如下：KR脱硫→120t 提钒转炉→120t 顶底复吹炼钢转炉→Ar 站吹氩（增加LF 精炼环节）→七机七流方坯连铸机（全程保护浇注+电磁搅拌→高线轧制）。

1.1 转炉冶炼工艺

（1）过程控制。由于威钢为半钢炼钢，铁水炼钢之前要经过提钒工序，提钒后铁水中Si、Mn、C 被氧化，热量不足、造渣困难，不利于脱P。转炉通过废钢调节过程吹炼温度，合理使用半钢助熔剂，保证炉渣的良好流动性，促进脱磷反应的进行，提高脱磷效果，中后期添加改质剂，并严控出钢下渣量，杜绝钢包下渣，从而保证成品P。

（2）脱氧合金化。原H08A 生产工艺，炼钢厂采用一步脱氧法，即转炉出钢过程中，一次性加入脱氧剂，下步脱氧工作全都在LF 炉中完成。因转炉炉前氧值测量存在一定偏差，且钢水在出钢转运过程中，存在不同程度的增氧情况。常导致钢水到LF时，氧值波动大，氧值过高，LF 脱氧困难，氧值过低，LF 无法进行正常脱氧，且影响浇注。为控制钢中[Si]含量，转炉出钢采用留氧操作，出钢结束后在氩站定氧，根据钢中氧含量采用铝线脱去多余的氧，并调整钢中铝含量至0.010%～0.020%范围内，为精炼环节正常处理创造良好条件。

1.2 增加LF 精炼工序，降低钢中夹杂物含量

原方案未进行LF 精炼工序，部分炉次T[O]高达150ppm 以上。通过增加精炼工序，降低钢中气体含量及夹杂物水平，控制钢中T[O]。

（1）黄白渣及脱氧工艺。钢水全程埋弧精炼，炉渣发泡性好，可以适当增加反应界面，提高反应速度，并均匀覆盖钢水，避免钢水裸露吸气。精炼渣发泡性，主要与熔渣的黏度、表面张力和密度有关，同时也决定吹气量的大小。因此钒钛科技炼钢厂，在H08A 通电前期，通过加入萤石和预熔精炼渣，提高精炼渣流动性，降低精炼渣的表面张力和密度，促进精炼渣发泡。同时根据熔渣情况，加入石灰，保证熔渣合适的碱度，形成2CaO·SiO2而增大炉渣粘度有利发泡。同时在造渣过程中加入一定量改质剂及石灰以保证炉渣碱度，采用铝矾土造渣，提高渣中Al2O3的含量，缩短LF 成渣时间，延长黄白渣时间＞15min 以上。

H08A 为低硅低碳铝脱氧钢，因此，钒钛科技炼钢厂，相应提高精炼渣碱度，控制钢水Si 含量。采用添加铝粒的方式，对钢水进行扩散脱氧，形成CaO.SiO2.Al2O3三元渣系，提高炉渣流动性，强化精炼渣的脱氧能力，促进白渣的形成。

采用铝粒补充脱氧、硅钙粉和电石进行扩散脱氧，使用碳化硅辅助脱氧并进行埋弧，防止钢液吸气，利用钢包底吹氩搅拌，使氧在渣钢之间的分配可以在短时间内达到平衡，以达到快速脱氧、脱硫的目的。

（2）钙处理工艺。在铝镇静钢中，Al2O3为脱氧产物，在H08A拉拔过程中易发生脆断，并在钢水浇注过程中易堵塞水口。改善钢水浇注性必须确保最大限度的去除氧化铝夹杂，并对残余的氧化铝夹杂进行变性处理，使其成为低熔点的铝酸盐夹杂物。使炼钢及精炼过程中形成的夹杂物按照CaO·6Al2O3→CaO·2Al2O3→CaO·Al2O3→12CaO·7Al2O3方向进行，从而使钙铝酸盐成为液态易于上浮去除。

为了确保连铸良好的浇铸性能，应向钢中加入合适含量的钙。钙含量太低时，形成的仍是高熔点的复合夹杂物，此时钢浇铸性能比不进行钙处理还差，但是钙含量过高时，又易生成CaS夹杂物，浇铸性能仍比较差。图1中的阴影部分就是钙处理钢的最佳控制区，在该区域形成的夹杂物全是液态的，浇铸性能最好[1]。

图1 钙处理最佳控制区

1.3 连铸全保护工艺

连铸浇注过程保护不好，会造成钢水与空气接触或吸入空气，引起钢水二次氧化，造成铝损增加，钢中夹杂物含量增高[2]。

通过数据统计发现，出现T[O]偏高炉次中开浇第一炉和第二炉占比80%以上。在中间包烘烤结束时打开吹氩管路，以较强的氩气流量对中间包进行吹扫，排出中间包内空气，使之形成氩气氛围，直到中间包液位升至600mm 以上且覆盖剂加入完成后再关闭吹氩，避免开浇过程钢水与空气直接接触，有效降低开浇钢水二次氧化。

1.4 轧制工艺控制

针对用户提出的金属料消耗偏高的问题，分析影响用户金属料消耗的因素主要为：剥壳工序的氧化铁皮量。试制之初，到用户现场进行跟踪，我厂剥壳工序平均产生氧化铁皮30kg/t，厂一26kg/t，厂二为27kg/t，厂一氧化铁皮最少。因此对轧钢工艺进行改进。

（1）氧化铁皮控制。在用户粗拉拔后取样进一步研究发现，盘条表面存在大量压入基体的氧化皮，严重影响盘条成品表面质量。在轧制生产现场发现，方坯未投入高压水除鳞系统，90%区域氧化皮未脱落(见图2(a))，经过1 号轧机后，由于压缩变形，方坯两侧中心部位氧化皮由于鼓形作用容易脱落，而方坯角部区域氧化皮易残留，在后续轧制过程中被压入基体，形成盘条角部附近的压入氧化皮。采用增加投入除鳞设备，并将除鳞压力由原来的4MPa 提高到8MPa，现场观测除鳞效果较以前有明显好转（图2）。盘条表面质量较以前有显著提高。

图2 投入除鳞设备前、后铸坯氧化铁皮变化

（2）优化高线轧制工艺。工艺改进的主要思想是：提高加热段和均热段温度，加快氧化速率，再通过加快钢盘条在900℃～800℃区间及600℃～450℃的冷却速度，在不影响钢盘条正常组织的前提下，合理降低氧化铁皮厚度，改善氧化铁皮结构，消除内层Fe3O4，增大FeO 比例，由此降低了焊条整体氧化铁皮厚度。

坯料轧制工序：上述方坯坯料轧制的开轧温度为1020 ℃～1080 ℃，精 轧 温 度 为900 ℃～940 ℃，吐 丝 温 度 为890℃～910℃；

冷却设备的控制：在焊接用钢盘条生产线上，冷却设备包括16 架风机、22 组保温罩，它们布置在13 段钢盘条风冷辊道的两侧，第一段风冷辊道速度为0.4m/s，第一架风机开启50%的风量，1 组保温罩开启，2～18 组保温罩关闭，19～22 组保温罩开启。检测焊接用钢盘条H08A 盘条氧化铁皮的主要成分为FeO，氧化铁皮厚度低于6.3μm，在氧化铁皮层与基体间没有Fe3O4 层形成。

2 生产数据及效果

2.1 S、P 成分控制

在完成工艺流程及参数优化改进后，通过试生产发现S、P全部符合H08E 标准，平均S 含量为0.008%，平均P 为0.014%，H08C 比例达到90.2%。

图3 S、P 成分控制对比流程

随着S、P 含量的降低，用户反馈称目前我公司提供的H08A母材能够满足其95%以上的产品需求。

2.2 钢中T[O]控制情况

通过适当提高终点碳，严格控制高氧化性炉渣进入钢包，采用铝粒补充脱氧，严格连铸保护浇注，钢中T[O]严格控制在100ppm 以下，平均为60ppm，最低为35ppm。

图4 T[O]控制情况

2.3 用户使用效果情况

由于母材剥壳干净、清洗效果好，故酸洗后钢丝表面颜色好、拉拔性能较好，烂线少。金属料消耗为26kg/t，损失较少。粗拉和精拉后钢丝清洗较干净，钢丝表面质量较好。

图5 粗拉后钢丝

图6 精拉后钢丝

因S、P、T[O]、尺寸控制较好，焊条钢终端用户整体使用情况良好，深受客户青睐，产品已经覆盖用户大部分产品规格，H08A 产品已推荐其他区域（云南、深圳等地）使用。

3 结论

（1）通过优化转炉吹炼工艺、出钢留氧操作、LF 黄白渣工艺、连铸保护浇注工艺，可有效控制钢坯成分、T[O]含量。

（2）轧钢投入除鳞装置，有效改进除鳞效果；加快氧化速率，改善氧化铁皮结构，有效降低了金属料消耗。