周剑

摘要：南钢电炉厂通过逐一优化钢铁生产部件和工艺步骤，辅助技术革新和发明专利，实现了电炉工序生产效率和成本指标国内领先，形成了产品规格多样化、档次高端化、品牌知名化的洁净钢生产线，为建设高效高品质特殊钢短流程生产的技术集成做了一些有益的探索。

关键词：高效高品质特殊钢；短流程；生产技术；平台建设；钢铁生产 文献标识码：A

中图分类号：TF758 文章编号：1009-2374（2016）28-0030-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.016

1 概述

随着全球日益上涨的炼铁原料（铁矿）价格和愈加严格的环保标准，高效低成本短流程生产线也越来越受到欧美等发达国家钢铁冶金企业的青睐。不过就我国冶金行业的现状，人们的目光更多聚集在转炉长流程，对于电炉高效低成本短流程洁净钢生产技术平台的建设却涉及较少。其最重要的原因是废钢价格和电价的居高不下，国内电炉厂恶劣的竞争环境迫使他们强烈寻求适合自身的生存和发展的平台。

南钢电炉厂就是其中有代表性的典型之一，原来是以普钢、优钢为主要生产品种，迫于市场的压力和自身发展的需要，经过近几年来不断的设备改造和技术革新，产品结构已全部转变为高档精品特钢，超高功率电弧炉的生产效率和指标成本国内领先，产品品牌的美誉度越来越高，探寻出了一条高效率、高品质产生高效益的生存发展之路。

2 建设思路

对于电炉流程，其最大的特点是成本的70%～80%在电炉工序发生。按照这一特性，以电炉工序为分界线，电炉之前主要承担高效和低成本的任务，电炉之后则承担提高钢液洁净度的任务。为此，南钢电炉厂在电炉工序实施了一系列的改造，以缩短冶炼周期、优化技经指标为主。同时为保证钢水的洁净度以及产品规格的多样化，又分别添置了炉外精炼和大方坯连铸机等装备。

2.1 电炉冶炼

电炉工序的改造以高效低成本为最终目的。实施的改造主要包括：铁水连续喂入技术（自身开发设计、形成电炉厂自有专利技术），将原来的炉口加铁水时间降低到零；提高炉料铁水比至50%以上，保证一次装料率达到99%以上；配备炉壁集束氧枪系统，供氧强度由原先的1.0～1.5m3·t-1·min-1提高到现在2.0～2.5m3·t-1·min-1。改造结束后，冶炼周期缩短了近13min，钢铁料消耗趋于稳定，造渣材料消耗降低，冶炼电耗在同铁水比条件下降低约50kWh·t-1，指标情况见表1：

尽管电炉的主要任务是高效、低成本，但其作为初炼炉，为炉外精炼提供优质稳定的钢液原料仍是其中心任务，否则片面追求高效，提高供氧强度，只会造成脱氧合金使用量增加和钢液内生夹杂物增多，加重炉外精炼的负担，低成本和洁净钢则无从谈起。故而对于电炉冶炼终点提出“四个稳定”的要求：稳定的出钢量，控制出钢量在90±3吨；稳定的终点氧位，控制终点氧位在300～600ppm；稳定的出钢合金化命中率，即要求出钢后钢液主要成分接近成分要求下限；稳定的出钢温度。为达到这一目的，电炉厂有一套最优化供氧制度并开发了电炉炉内脱氧技术。

2.2 炉外精炼

炉外精炼承担着钢液脱硫、脱氧、除气、去除非金属夹杂物、调整钢的成分和钢液温度等一系列提高钢液洁净度的重要任务，是特殊钢冶炼的关键组成部分，主要通过脱氧造渣、成分控制、温度控制和真空处理四个方面来展开和进行技术运用。

脱氧造渣按钢种要求不同分别实施各自的脱氧造渣工艺，钢种一般分为硅镇静钢、硅铝镇静钢、铝镇静钢和帘线钢四种。各自使用的脱氧材料和脱氧时机选择均有独特的要求，并普遍使用预熔渣快速造渣技术和高强度扩散脱氧技术，对各自的終点精炼渣组份也都提出了范围要求并实现了快速的在线分析。

所有的特殊钢都有窄成分控制要求，以保证机械性能的稳定。为此除加强电炉终点控制“四个稳定”的管控外，同时应用喂线微调成分技术，辅以经水模试验优化后的钢包底吹氩搅拌制度，实现窄成分控制。

温度控制的目的在于为连铸提供稳定的低温浇注条件，过高的浇注温度，势必带来钢中溶解氧偏高，影响钢液洁净度。以轴承钢为例，浇注条件下铝与氧之间的表观常数K′可按下式计算：

为得到合适的浇注温度，电炉厂运用统计技术，摸清了各个过程和外部条件对钢水温度的影响，建立了精炼过程钢水温度变化模型，将中包浇注过热度控制在20℃～30℃以内。

真空处理不仅可脱气，还可以进一步脱氧和去除夹杂物，提高钢水洁净度，技术重点在于高真空下保持时间的确立。南钢电炉厂经过近三年的摸索，将高真空保持时间与钢种特性、钢包状况、浇注顺序和气候等因素关联，实现动态调整确定，将钢水氢含量稳定控制在2ppm以下。

2.3 连铸

连铸浇注过程洁净度控制一方面是钢水进入结晶器之前进一步净化，去除夹杂物；另一方面是防止钢水的二次污染和凝固过程夹杂物聚集。

钢包开浇时，如果出现不自流而采用吹氧引流，必然使钢液严重氧化，因而采用优质引流砂，并严格规范相关操作，保证了自流率在95%以上。

连铸首炉钢包开浇后，中包内留有大量空气，势必造成先进入的钢液二次氧化，统计数据表明，铝硅镇静钢连铸浇次首炉中包内钢液中的[Al]sol比钢包内钢液减少100～150ppm。为此电炉厂自主开发了中包开浇前灌氩技术，将铝硅镇静钢首炉中包内钢液中的[Al]sol比钢包内钢液的减少量降至50ppm以下。

钢包至结晶器的保护浇注是连铸洁净钢生产技术的基础配备，包括钢包水口氩封、钢包下渣检测、中包碱性覆盖剂、整体式浸入式水口和分钢种专用保护渣。

结晶器电磁搅拌可有效去除夹杂物尤其是钢坯皮下夹杂物，配合凝固末端电磁搅拌和动态轻压下技术，还可改善铸坯内部凝固结构，扩大等轴晶区，减轻中心偏析和中心疏松。但对不同用途或不同特性要求的特殊钢，相对应的电磁搅拌参数设置和动态软压下技术的运用也形成了技术创新点和技术诀窍。

连铸拉速调整对洁净度也同样存在影响。南钢电炉厂经过数年对高碳铬轴承钢的跟踪，发现拉速调整造成铸坯低倍不合和夹杂物超标的几率增加一倍。洁净的特殊钢生产平台必须实施恒拉速操作技术和与之相配套的过热度稳定控制技术。

3 效果

随着南钢电炉厂建设高效、高品质洁净钢短流程生产技术平台工作的不断推进，实施效果在逐步显现出来，电炉冶炼周期和变压器日历利用系数这两个高效方向性指标据全国第一，年产炉数超过12000炉，年产量稳定在115万吨。与此同时，产品洁净度却在不断提升中，目前生产的钢种主要以高标轴承钢、80级和90级帘线钢、超（超）临界锅炉管和石油钻铤钻杆用钢、汽车用结构钢和弹簧钢等，其中高标轴承钢的氧含量可稳定在6.5ppm以下，Ti含量控制在20ppm以下，超（超）临界锅炉管用钢市场占有率全国第一。

4 结语

南钢电炉厂通过设备改造和技术革新，遵循电炉工序成本特性，提高电炉生产节奏和降低电炉生产成本，加强炉外精炼能力和连铸控制水平，在建设高效高品质洁净钢短流程生产技术平台工作上做了有益的探索，取得了较高的经济效益。

参考文献

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[2] 杨春政，等.高效稳定的洁净钢生产平台[A].第四届发展中国家连铸国际会议论文集[C].2008.

[3] 陈兴华，等.集束氧枪技术在南钢100t电炉的转化

[A].2010年全国炼钢—连铸生产技术会议论文集[C].2010.

（责任编辑：黄银芳）