李冰，李泊，朱国强，齐志宇，何文英，孙振宇，高立超

（鞍钢股份有限公司炼钢总厂，辽宁鞍山114021）

IF钢由于具有良好的深冲性能，被广泛应用于汽车中的复杂冲压件、外覆盖板以及作为高成形镀锌钢板的基板。为了保证IF钢的优良性能，转炉出钢必须严格控制带渣量，保持良好的、吸附夹杂能力强的渣系。因为钢包顶渣的氧化性直接影响到RH处理结束后顶渣氧的扩散能力。如果渣中氧扩散至钢水中，会直接影响钢水的洁净度。RH中炉渣的氧化程度越高，真空脱碳后，钢水的氧活度就越高，导致冷轧薄板的表面缺陷就越多[1-2]。自上世纪90年代，鞍钢开始进行各类IF钢生产工艺的理论探索和生产实践，经过多年的努力，目前已经掌握了各种级别IF钢的生产技术，IF钢已经成为鞍钢生产的主要品种之一[3]。鞍钢在IF钢顶渣改质过程中改质效果存在波动，顶渣氧化性较强。为此，进行了260 t转炉IF钢顶渣改质工艺的研究。

1 IF钢顶渣氧化性强的原因及后果

IF钢一般要求成品碳≤0.006 0%，仅依靠转炉吹炼无法实现，需要利用RH等真空精炼装置深脱碳，这就要求转炉必须低碳、高温、沸腾出钢，从而保证钢水中较低的碳含量、足够的温度和氧含量，造成转炉冶炼终点炉渣和钢水的氧化性均较强。统计158炉转炉吹炼结束后的炉渣成分及碱度，见表1所示。从表1看出，渣中FeO含量较高，炉渣碱度为2.5～3.5。转炉出钢过程带渣，高氧化性炉渣进入钢包造成钢包顶渣氧化性较强。另外，为满足RH脱碳需要，需保证钢包内钢水氧含量在0.04%以上，如此高的钢水氧含量，使得钢水 中的氧向渣中传递，致使钢包顶渣氧化性增强。

表1 转炉炉渣成分及碱度

钢包顶渣的氧化性直接影响中间包钢水的全氧含量，恶化钢包顶渣乃至中间包渣溶解吸收夹杂物的能力，增加钢水中的夹杂物，从而影响钢水的洁净度，最终影响IF钢冷轧卷板的质量。

2 原钢包顶渣改质工艺的不足

原260 t转炉IF钢钢包顶渣改质方式为出钢1/4～1/3时加入小粒白灰800 kg进行稀释调渣，降低渣中FeO和MnO含量，增强炉渣碱度。出钢结束后，在钢包顶渣表面加入铝质改质剂脱除渣中氧，改质剂成分见表2，改质剂反应原理如下[4]：

由上述式中看出，改质剂会进一步降低渣中FeO和MnO含量。

表2 改质剂成分（质量分数） %

转炉顶渣改质后，渣中FeO含量可降低至7%以下。但由于钢水含有较高的氧含量，依据分配定律，钢水中的氧将向渣中传递，从而导致渣中氧化性再一次增加，这是原转炉顶渣改质效果不良的主要原因。钢包顶渣改质剂加入至钢包表面后，易与未完全熔化的小粒白灰混合，需要通过吹氩辅助熔化，如果氩气量吹入过大，改质剂直接与钢水中的氧进行反应，达不到良好的钢渣改质效果；吹入氩气量不足或不吹氩气，小粒白灰不易全部熔化，改质剂熔化不充分，延展性不良，实际操作过程中不易控制，这是原顶渣改质效果不良的另一个重要原因。

3 顶渣改质措施

3.1 优化顶渣渣系

渣的氧化性主要与渣中FeO、MnO的含量有关，因此，将改质后炉渣的主要成分选定在CaOAl2O3-SiO2-MgO相图中12CaO·7Al2O3的生成区域，因为此区域Al2O3的含量为30%～40%，碱度为5～8，吸收 Al2O3的能力较强[5]。 图 1 为 CaO-Al2O3-SiO2-MgO部分相图，图中阴影处为12CaO·7Al2O3，实线三角型交叉区域为原渣系成分。优化渣系时，提高了渣中CaO和Al2O3的含量，将渣系成分向图2中虚线三角形内靠拢，即更加接近12CaO·7Al2O3区域。同时，需要控制CaO在饱和区，将 CaO/Al2O3控制在 1.8～2.0。

图1 CaO-Al2O3-SiO2-MgO部分相图

3.2 控制IF钢出钢带渣量

转炉出钢带渣量对IF钢改质产生影响，出钢前、后挡渣是减少出钢带渣量的有效手段。对前、后挡渣工艺进行了优化，前挡渣使用软质挡渣塞，加入出钢口内使其烧结，减少出钢初期进入钢包的炉渣。优化后挡渣工艺中挡渣标的密度、动态调整挡渣标加入时的压入位置，减少出钢末期的带渣量。

3.3 优化IF钢顶渣改质剂加入量

优化小粒白灰及出钢结束后改质剂加入的数量。出钢过程小粒白灰加入量控制为500～1 000 kg，根据钢水终点综合氧值控制改质剂的加入量为250～400 kg。对于后挡渣不成功的罐次补加改质剂50 kg。

3.4 优化IF钢顶渣改质吹氩工艺

优化氩气吹入模式及氩气量，由原来的单透气砖吹氩气改为双透气砖吹氩气，氩气量由原来的强搅拌吹氩气改为弱搅拌吹氩气。

4 效果

4.1 钢水洁净度提高

顶渣渣系及改质剂加入量优化前后的终渣成分对比见表3。由表3可见，优化后，渣中FeO含量由12.52%降至9.54%，MnO含量由2.01%降至1.65%，渣中氧化性降低。CaO/Al2O3由2.15降至1.81，吸附夹杂的能力增强。中间包T.[O]含量由0.002 875%降至0.002 237%，钢水洁净度得到了提高。

表3 优化前后终渣成分

4.2 下渣量减少

挡渣工艺优化后，减少了出钢初期进入钢包内部的炉渣，并减少了出钢末期的带渣量。挡渣工艺优化前后挡渣效果的对比见表4所示。由表4看出，出钢见钢流角度由62°提高至73°，炉渣平均厚度由88 mm降低至77 mm。

表4 挡渣工艺优化前后挡渣效果的对比

4.3 熔渣融化充分

吹氩工艺优化前后熔渣熔化效果的对比见图2。由图2可见，吹氩工艺优化后，钢水表面熔渣改质剂及小粒白灰充分熔化。

图2 吹氩工艺优化前后熔渣熔化效果的对比

5 结语

IF钢转炉出钢所带炉渣及吹炼终点钢水的氧化性较强导致了IF钢钢包顶渣氧化性较强。鞍钢股份有限公司炼钢总厂优化了顶渣渣系、转炉出钢挡渣工艺、改质剂加入量，还优化了钢包内吹氩模式及吹气量。采取措施后，转炉出钢初期和末期的下渣量减少，钢包内炉渣的氧化性降低，渣中FeO含量由12.52%降至9.54%，中间包钢水T.[O]由 0.002 875%降至 0.002 237%，提高了钢水的洁净度。