李 勇，郭建峰，李炳岳，李睿翀，李海青，武 将

（吕梁建龙技术中心，山西 吕梁 032100）

吕梁建龙自2020年10月恢复生产以来，烧结、炼铁、炼钢工序关键设备逐渐恢复到设计水平，1800立高炉铁水日产量基本达到4500吨/日左右，120吨转炉钢坯日产量基本达到5000吨/日左右，转炉冶炼钢种以低合金HRB400E、普碳钢Q235为主，从下游轧钢用户反馈情况看，钢坯在成分控制、铸坯表面质量、弯曲度等方面均满足了轧制的需要。为更高的创造利润，结合山东、天津等地区的市场用户的需要，开发了轧制电力角钢用Q355B钢坯，轧制电力角钢用Q355B钢坯对质量要求较高，化学成分C、Si、Mn成分要求按中高限且窄区间控制，铸坯低倍缺陷级别要求缩孔≤0.5级、裂纹级别≤0.5级、无气泡、疏松≤1级。为满足用户需求，攻关小组从冶炼用原辅材料质量管控、转炉冶炼、钢包吹氩、连铸浇铸等关键工序参数设计等方面开展攻关，经过几轮尝试，终于开发出质量合格用户满意的Q355B钢坯，现将开发攻关过程及关键参数控制做以简介。

1 主要工装设备及生产流程

1.1 工装设备

吕梁建龙炼钢厂现有120吨顶底复合吹炼转炉1座，底吹流量数控可调吹氩站1处，R8米8机8流断面150mm*150mm小方坯连铸机1台，连铸实行全程保护浇铸，浇铸采用结晶器液面自动控制技术。

（1）120吨转炉工装简介。

表1 120吨转炉工艺

（2）8机8流连铸机简介。

表2 8机8流连铸机信息

1.2 工艺路线

（高炉铁水）------鱼雷罐-------120吨转炉-------吹氩站钢包全程底吹氩(≥10分钟）---------8机8流连铸机（150mm*150mm）------（轧钢厂）。

1.3 Q355B化学成分

1.4 Q355B铸坯低倍缺陷等级要求

表4 Q355B铸坯低倍缺陷等级

2 Q355B钢种冶炼、浇铸工艺

针对Q355B钢种对化学成分、铸坯低倍组织的要求，结合现有工装实际水平，制定了如下工艺制度。

2.1 转炉冶炼工艺

（1）装入制度。采取定量装入制度，铁水105吨/炉，废钢25吨/炉，出钢量117±2吨/炉；铁水条件：物理热：1280℃～1350℃，含硅量：0.35%～0.60%，含硫量：≤0.040%；废钢：严禁使用高硫生铁块。

（2）供氧制度。氧气压力0.8MPa～0.95MPa，流量：26600 立方米/小时，开吹枪位：1.3m，化渣枪位1.45m，去碳枪位0.9m，按中--略高--中--高--低原则“恒压变枪”控制抢位，终点压枪≥50秒；底枪氮氩切换方式供气，终点前3分钟切换成氩气，出钢后溅渣时切换回氮气；单支底枪氩气流量： 50立方米/小时，4支底枪在炉底不均匀布置。

（3）造渣制度。采用单渣法造渣，造渣材料：活性石灰，轻烧白云石，化渣材料：烧结矿；炉渣碱度：R=2.8～3.2，按中上限控制，渣中MgO=8.5%～10%，渣中氧化铁：TFe=15%～18%，造渣原则：前期早化渣，过程渣化透，终渣做黏 ；当铁水含硫量偏上限时，采用高碱度R=3.0～3.3，大渣量等措施，提高去硫效果。

（4）温度制度。冶炼过程按先低后高的原则进行温度控制，冶炼终点温度：1630℃～1650℃；，钢包采用全程加盖方式，可实现红包出钢，根据生产节奏具体情况，连铸全流生产时氩后温度：1575℃±5℃，开机温度：1620℃～1635℃。

（5）冶炼终点控制。为保证成品硫、磷含量合格及终点温度适中，参照供氧时间、枪位高度、炉口火焰状态等因素采用“高拉补吹”的方式控制冶炼终点，并根据“一倒样”结果决定“补吹”时间，通常状况下，冶炼终点C：0.08%～0.12%，S:≤0.025%,P:≤0.018%,终点温度：T=1630℃～1650℃；为保证提高“一次倒炉”命中率，采用“投弹”定碳、定氧、定温技术，有效的降低了倒炉次数。

（6）脱氧合金化。炉后脱氧剂采用复合脱氧剂硅-钙-钡、硅锰合金、硅铁组合使用方法，脱氧材料在出钢1/3～2/3时间内随合金溜槽缓慢加入，硅-钙-钡加入量0.8公斤/吨，为减少下渣对合金收得率及炉渣下渣“回磷”的影响，采用“双挡渣”方式，及先期“挡渣帽”+后期“挡渣锥”复合挡渣，挡渣成功率可达98%左右，钢包渣层厚度≈40mm，此方法保证了硅铁、硅锰合金回收率的稳定，成品合金成分温定在Si：0.4%±3%， Mn：1.42±3%，大大降低了钢包补料微调的次数。

（7）氩站钢包吹氩。为保证脱氧剂、合金的充分熔化，钢液成分、温度的均匀稳定，在出钢时采取全程吹氩方式，出钢时氩气压力：1.1MPa ，流量：400立方米/小时 ；到氩站后， 氩气压力：0.8 MPa，前5分钟流量：350 立方米 /小时 ，后5分钟流量：250立方米/小时；全程吹氩时间：出钢时间+氩站时间≥13分钟 ，充足的吹氩时间使钢中夹杂物得以充分上浮， 轧材全氧含量约55ppm～75ppm。

2.2 连铸浇铸工艺

为确保连铸浇铸顺行，连铸坯低倍缺陷级别满足用户需要，制定了如下浇铸工艺制度：

（1）中间包钢液温度。Q355B钢种液相线温度=1512℃+2℃，为杜绝缩孔缺陷，执行低过热度浇铸制度，中间包温度区间：1532℃～1545℃。

（2）拉坯速度。为保证铸坯低倍组织缺陷达标，拉速控制在2.4～2.8m/分钟，杜绝高拉速。

（3）二冷比水量。二冷比水量按1.3～1.4Kg/公斤控制，同时对拉矫前温度进行监控，确保拉矫前坯温≥950℃；足辊段：一段：二段：三段=43:38:15:4 。

（4）振幅、振频。实行小振幅高振频控制，振幅=±4mm,振频=120～195次/分钟（振频随拉速自行调整），小振幅、高振频对铸坯表面振痕深度的“浅化”作用明显，振痕深度在0.1mm～0.2mm。

（5）中间包液面高度。中间包液面高度≥500mm，有利的保证了夹杂物的上浮效果，同时对浇铸温度的稳定帮助较大。中间包渣层厚度控制在60mm以内，及时排渣，排渣完毕加保温覆盖剂，厚度约50mm左右。

3 生产过程简述

按上述工艺制度生产了10炉Q355B钢坯，化学成分全部合格，部分炉号低倍组织不够理想，成分、低倍组织如下。

（1）化学成分。

表5 生产过程化学成分

（2）铸坯低倍组织缺陷。

表6 铸坯低倍组织缺陷

10 无 0 0 0 0 内弧少许 2.2～2.5 1532～1537 1.4

（3）铸坯代表缺陷图示分析。

图1 铸坯代表缺陷图示

（4）铸坯缺陷产生原因分析及相应措施。通过对铸坯低倍组织缺陷种类与连铸工艺参数控制对应分析，可以看出“缩孔”出现与中间包温度、拉坯速度有关联性，中间包温度≥1540℃，拉速≥2.5m/分钟时，铸坯“缩孔”缺陷出现且级别较高，在中间包温度在1528℃～1540℃之间，拉速在2.0～2.6m/分钟时，“缩孔”缺陷趋于消失，呈现一种趋势：即随着中间包钢液过热度的降低、拉坯速度的降低，“缩孔”缺陷呈逐渐降低的趋势，尽管试验的炉数（10炉）偏少，但是缺陷与连铸工艺参数控制之间有相互关联性还是可以分析出来的。“缩孔”产生的机理过程应该是：铸坯初生坯壳在出结晶器铜管下沿时厚度仅8mm～10mm左右，中间包钢液过热度高、拉坯速度快时，坯壳减薄1mm～2mm，伴随着铸坯下行，在二冷室中坯壳经二次冷却后逐渐增厚，伴随着铸坯下行行程的增加，坯壳内包裹的钢液逐渐冷凝成固态铸坯基体组织，而由于高过热度、高拉速钢坯坯壳内包裹的液态钢液总量高于低过热度、低拉速钢液所形成坯壳内液态钢液总量，导致铸坯在二冷段下行过程中，液态钢液将热量传递出去后，由液态转变成固态形态，体积整体收缩，无法填充原有坯壳内初始空间，而拉坯速度相对又快，导致弧形段铸坯上部钢液无法及时下行“填充”，而由于钢液热量释放是向四周均匀进行的，所以铸坯“芯部”钢液最后冷凝成固态组织后，“芯部”呈现圆柱型空腔，即“缩孔”出现，这是类似于模铸浇铸过程中形成的“小钢锭”结构，钢锭顶部钢液由于热量外传而凝固，而顶部钢液的初始充溢空间无法得到后续钢液的补充而出现“空腔”，二种缺陷产生的机理是相同的。而减少或杜绝连铸坯“缩孔”出现的措施，应是控制好钢液过热度在10℃～30℃以内，拉速2.5m/分钟以内（不同钢种、不同断面临界拉速不同，且差异显著，应该具体问题具体分析）。

（5）修定工艺参数（中间包钢液温度、拉速）后重新生产。对连铸中间包钢液温度（1525℃～1540℃）、拉坯速度（2～2.5m/分钟）修定后重新生产了30炉Q355B钢坯，低倍组织仅2炉“缩孔”缺陷级别最高0.5级，其它缺陷同样没有超过0.5级。

表7 修订过程中工艺参数

4 结语

（1）对连铸工艺参数合理控制后是可以生产出低倍组织合格的Q355B铸坯的。

（2）铸坯“缩孔”缺陷产生的主要原因是中间包钢液过热度偏高、拉速快。

（3）合理的中间包钢液温度是1525℃～1540℃，合理的拉坯速度是2.0～2.5m/分钟；

（4）按修定后的要点批量生产Q355B钢坯，完全满足了下游用户的质量要求。