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冷軋無取向硅鋼冶煉過程爐渣分析

文檔作者：仉勇文檔來源：鞍鋼股份有限公司科技質量部		點擊數(shù)：	更新時間： 2020年12月24日
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2013年第3期
鞍鋼技術
ANGANG TECHNOL0GY 總第381期
‘
．=研磊究與 開礎 ’ -
- -
- - 。
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冷軋無取向硅鋼冶煉過程爐渣分析
仉勇
(鞍鋼股份有限公司科技質量部，遼寧鞍山114021)
摘要：對冷軋無取向硅鋼在冶煉過程中各個工序的頂渣進行了檢測，分析了頂渣變化原
因，并得出結論：硅鋼生產(chǎn)宜采用復吹轉爐，以降低吹煉終點渣中TFe含量，進而減輕對精煉的
壓力；使用低S、低AI2O3含量中間包覆蓋劑；RH脫氧及合金化順序采用先加硅鐵后加鋁；首
罐宜經(jīng)LF提溫并降低渣中TFe。
關鍵詞：無取向硅鋼；冶煉；爐渣
中圖分類號：TF703 文獻標識碼：A 文章編號：1006--4613(2013)03—0020-05
Analysis on Slag for Smelting Non-oriented Electrical Steel
Zhang Yong
(Scientific Technology and Quality Department of Angang Steel Co．，Ltd．，Anshan 114021，Liaoning，China)
Abstract：The top—surface slag used for the variou s production processes in smelting cold—
rolled non—oriented electrical steel iS tested and based on tested results the cause of the top—
surface slag change is analyzed．So it is concluded that the combined blown converter is more
suitable to be used for smehing electrical steel in order to reduce the content of TFe in slag at
blow end point and then much better results can be achieved during the period of refining．
Secondly the tundish flux contenting low content of S and A1203 should be used in smelting
electrical stee1．W hen carrying out the operation of RH deoxidization and alloying in smehing
electrical steel the ferrosilieon composition should be added into the molten steel then the
aluminium follows．Particularly the molten steel in the first ladle should be heated up by LF and
the content TFe in slag should be also cut down．
Key words：non-oriented electrical steel；smelting；slag
硅鋼是節(jié)能的重要功能材料，被廣泛應用于
電力工業(yè)、家電工業(yè)的各種電動機、發(fā)電機、變壓
器等¨ ．尤其是無取向硅鋼，年產(chǎn)量超過
200萬t。硅鋼和其它金屬材料一樣，其性能主要
由內部組織結構控制，而組織結構的確立與其化
學成分密切相關 ]。由于冷軋硅鋼對煉鋼的化學
成分以及夾雜物要求極高，而化學成分和夾雜物
均和冶煉過程的爐渣密切相關，因此研究冷軋無
取向硅鋼冶煉過程中爐渣化學成分的變化．對順
利開發(fā)出滿足后部工序要求的無取向硅鋼具有重
仉勇，高級T程師，1991年畢業(yè)于東北T學院鋼鐵冶金專業(yè)。
E-marl：zhangyongmm@hotmail．corn
一20 一
要意義。
1冷軋無取向硅鋼冶煉工藝路線
根據(jù)冷軋無取向硅鋼的化學成分范圍及其它
要求．在煉鋼環(huán)節(jié)生產(chǎn)冷軋硅鋼的工藝路線為：鐵
水脫硫一轉爐冶煉一(LF)一RH精煉一連鑄。冷軋
無取向硅鋼的化學成分如表1所示。
表1 冷軋無取向硅鋼的化學成分(質量分數(shù)) ％
2013年第3期
鞍鋼技術
ANGANG TECHNOLOGY 總第38 1期
2 冶煉工序爐渣成分變化
分別在轉爐吹煉終點取爐渣樣，出鋼后、進
入RH、RH處理脫碳后(脫氧之前)、RH精煉結束
取鋼包頂渣樣，連鑄坯澆鑄5 m、15 m、25 m和
35 m時取中間包頂渣樣，同一位置至少取10罐
次以上，分析各工序渣中的TFe、MnO、A12O 、SiO2、
CaO、MgO、P和S等化學成分及堿度，取其平均值
匯總于表2。
表2 冷軋無取向硅鋼各工序爐渣的平均化學成分
從表2可以看出。轉爐吹煉終點時渣中的
TFe含量較高，平均為20．46％。這是因為出鋼碳含
量較低，為0．03％ 0．05％ ，造成鋼水氧含量高，使
爐渣中的TFe升高。TFe含量變化較大，介于
15．25％～26．60％ 。這是操作不穩(wěn)定造成的。終點時
渣中的MnO、A1 O，含量較低，渣的堿度約為3。
出鋼后，鋼水罐內爐渣TFe、MgO、SiO 、CaO
和P含量均有不同程度降低，MnO、A12O3、S和
升高。這主要是因為進入鋼水罐的轉爐渣數(shù)量、脫
氧合金(錳鐵)和終渣改質劑的加入得到了控制。
從出完鋼到進入RH的運輸過程中，鋼水罐
內爐渣化學成分除Al20，有部分升高外，其他化學
成分變化不大。但RH處理脫碳后(脫氧之前)，鋼
水罐內頂渣化學成分TFe略有降低，頂渣其他化
學成分變化不大。這說明在脫碳過程中，頂渣中的
氧并沒有完全擴散到鋼水中參與脫碳。
RH精煉結束后，鋼水罐內頂渣中TFe迅速降
低，從16．17％降到9．53％，降幅達到41．O0％ ；渣中
Al 0 含量升高，從18．53％升高到28．79％，升幅達
到55．37％ ；渣中的SiO 含量也有所升高，但幅度
不大，從10．37％升高到12．6O％。這主要是因為脫
碳結束后，加入了終脫氧劑鋁和硅鐵，渣中的脫氧
產(chǎn)物Al 03和SiO2很快升高。
連鑄坯澆鑄5 m、15 m、25 m和35 m時，中間
包內頂渣化學成分中的TFe、MnO和MgO等化學
成分含量非常低，Al20 有一定的增加，說明有酸
溶鋁在不斷損失，此時的頂渣化學成分主要由中
間包覆蓋劑決定，覆蓋劑化學成分見表3。
表3 中間包覆蓋劑中的化學成分(質量分數(shù)) ％
3 爐渣變化分析
3．1 渣中TFe含量變化分析
從表2中可以看出，和硅鋼鋼水接觸的爐渣
TFe含量在不斷降低，其中，出鋼過程中TFe由
20．46％降低到16．57％ ，降幅達19．03％；RH處理
TFe由17．o7％降低到9．53％ ，降幅達44．17％ ；連
鑄處理TFe由9．53％降低到平均1．67％ ，降幅達
88．48％ 。降幅最大。
3．2 渣中Al 0，含量變化分析
由表2可以看出。和硅鋼鋼水接觸的爐渣的
一21 —
仉勇：冷軋無取向硅鋼冶煉過程爐渣分析
《鞍鋼技術》2013年第3期
總第38I期
Al20 含量不斷升高，其中，出鋼過程中A1 O 含量
由2．00％升高到14．42％ ，升高6．2l倍，升幅最大；
RH處理A12O3含量由16．05％升高到28．79％ ，升
幅79．387％；連鑄處理AJ203含量由28．79％升高
到平均41．59％，升幅44_46％。
Al：0 是鋼中的脆性夾雜物，熔點較高，對硅
鋼的性能和表面質量影響很大，所以應該盡量降
低鋼中Al：0 含量。由于中間包渣中的A1：O 含量
很高，所以，不僅要降低工藝過程中爐渣的Al2o，
含量，還要降低中間包覆蓋劑中的A1 O。含量。
3_3 渣中SiO 變化分析
由表2可以看出，和硅鋼鋼水接觸的爐渣
SiO 含量經(jīng)過了降低、升高又降低的變化。SiO 含
量在出鋼過程和連鑄過程降低，在RH處理過程
升高。其中，出鋼過程中，SiO2含量由14．93％降低
到1 0．45％ ， 降低30％ ；RH 處理SiO2含量由
10．26％升高到12．60％ ，升幅22．81％ ；連鑄處理
$iO2含量由12．60％降低到7．28％，降幅51．24％。
由于SiO 作為鋼中的塑性夾雜物熔點較低，
和A1 O 夾雜結合形成低熔點夾雜物易于上浮，因
此適當增加鋼中SiO 夾雜，降低A1：O，夾雜有利
于鋼水凈化。而渣中Al 0 含量主要在出鋼和RH
過程產(chǎn)生，因此改變脫氧鋁和硅鐵的種類或加入
順序都可以達到改善鋼中SiO：夾雜，降低A1：O
夾雜的目的
3．4 渣中CaO、MnO、MgO含量和堿度變化分析
由表2可以看出，連鑄之前，渣中CaO不斷降
低。直到中間包加入覆蓋劑后升高。MnO在出鋼時
隨著錳鐵的加入而升高．而后變化不大，直到中間
包后由于覆蓋劑中不含MnO而降低到很低的水
平。渣中／VlgO從轉爐終點后一直降低，直到中間
包由于覆蓋劑中不含有MgO而降低到很低的水
平。渣中的堿度在出鋼后變化不大。直到中間包后
由于覆蓋劑中含有CaO而使其升高達到6以上。
3．5 渣中P、S含量變化分析
渣中P O 含量在出鋼后不斷降低。而渣中S
含量在 鋼后至RH結束變化不大．但是在中間
包時大幅度升高．很可能是中間包覆蓋劑中硫含
量高所致。所以為了進一步控制硅鋼的硫含量，一
定要降低中間包覆蓋劑中的硫含量。
S、P在渣金間的分配系數(shù)見表4。由表4可以
看出，出鋼后到RH結束．S、P在渣金間的分配系
一22 一
數(shù)不斷降低，RH處理并沒有降低鋼中的[S]和
[P]。因此，可以在RH采取一定的措施通過提高
S、P在渣金間的分配系數(shù)而進一步降低鋼中的
[S]和[P]。
表4 S、P在渣金間的分配系數(shù)
3．6 冷軋硅鋼爐渣成分和IF鋼對比
為更好區(qū)別硅鋼和IF鋼冶煉，將轉爐終點、
進入RH、RH處理結束以及中間包內的冷軋硅鋼
爐渣的化學成分及堿度和IF鋼進行對比，見表5。
由表5可以看出，轉爐終點硅鋼的堿度較低，比IF
鋼低1．93，導致SiO 比IF鋼高5．61％ ，但TFe降
低5．O9％：在進入RH時，硅鋼的TFe比IF鋼低
9．62％ ，Al2O 高13．85％ ；MnO高7．75％ ，堿度低
2．95；CaO低1O．45％ ；SiO2基本相同；在RH處理
結束時。硅鋼TFe低于IF鋼7．64％，CaO略高，而
在中間包，因下渣量有限，硅鋼和IF鋼爐渣成分
基本相同
從以上的對比中可以看出。盡管二者工藝路
線相似，但硅鋼頂渣的TFe含量在冶煉工序明顯
低于IF鋼，尤其是在RH處理結束時，這主要與二
者鋼種設計的差別有關。IF鋼中合金總含量不足
0．5％，而硅鋼約為3．0％，而渣一金間又總是處于動
態(tài)相對平衡中。另外，單元素Si又呈1～2個數(shù)量
級差別，因此，硅鋼頂渣中SiO。含量明顯高于IF
鋼。表6為RH結束時IF鋼成分。
4 存在的問題及解決措施
通過上面的分析可以得出目前硅鋼生產(chǎn)中存
在以下問題：
(1)冷軋無取向硅鋼轉爐吹煉終點時渣中的
TFe含量較高，而且變化范圍較大；
(2)中間包覆蓋劑中的A12O 及硫含量偏高；
(3)精煉過程中頂渣SiO：含量偏低；
鞍鋼技術
2013年第3期 ANGANG TECHNOLOGY 總第381期
表6 RH結束時IF鋼成分(質量分數(shù)) ％
(4)RH處理未能降低鋼中的S和P含量。
針對以上問題采取相應措施如下：
(1)為降低轉爐吹煉終點時渣中的TFe含量
及變化范圍，采用復合吹煉和提高終點命中率等
措施：
(2)改換低S、低Al20，含量的中間包覆蓋劑；
(3)控制轉爐下渣量，提高頂渣堿度，進而提
高S、P在渣一金間的分配系數(shù)。
(4)轉爐爐后脫氧和頂渣改質改用部分硅鐵
代替脫氧鋁， 同時RH脫氧先加硅鐵后加鋁。
合金的加入順序是一個重要環(huán)節(jié)，其對RH脫氧
合金時爐渣的成分及堿度的影響見表7。
表7 RH合金加入順序對爐渣成分的影響
由表7可以看出．先加硅鐵后加鋁和先加鋁
后加硅鐵的區(qū)別是RH結束時，前者渣中的SiO
數(shù)量升高9．35％，AI203降低9．4％，堿度降低1．2。
就達到了降低渣中脆性夾雜物含量，提高塑性夾
雜物含量的目的，并進一步提高了鋼水的純凈度。
在實際生產(chǎn)中，由于首罐鋼水第一次接觸相
對低溫的中間包，因此，必須提高第一爐鋼水溫
度。通常將第一爐鋼水進入LF升溫，在升溫的過
程中LF爐造渣．導致第一爐爐渣的化學成分和其
他爐次也有一定的差異，見表8。
表8 經(jīng)LF爐處理后爐渣化學成分變化情況
一23 —
仉勇：冷軋無取向硅鋼冶煉過程爐渣分析
《鞍鋼技術》2013年第3期
總第381期
5 結論
(1)為降低頂渣對硅鋼液的影響，必須降低
轉爐吹煉終點渣中TFe含量，使用低S、低A1 0，
含量的中間包覆蓋劑。
(2)為降低渣中脆性夾雜物含量，提高塑性
夾雜物含量，硅鋼生產(chǎn)時RH的脫氧及合金化過
程需先加硅鐵后加鋁。
(3)硅鋼首罐需經(jīng)LF處理，提高溫度并降低
渣中TFe。
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(編輯許營)
修回日期：2013—02—08
米米米米米米米沫米米米米米米米米米米糶h米米沫米米米張米米米米米米米米米米米米米米米米米米
(上接第6頁)
(3)開發(fā)具有熱態(tài)調制及控制冷卻，兼顧余
熱利用的技術：
(4)繼續(xù)開發(fā)鋼渣高效利用技術，拓寬鋼渣
利用途徑。
鋼渣曾作為固體廢棄物帶來一系列環(huán)境問
題。近年來，隨著鋼渣綜合利用技術的開發(fā)。部分
鋼鐵企業(yè)已經(jīng)從中受益。但總體來說，我國鋼渣綜
合利用水平仍然不高，有大量的工作需要政策引
導和企業(yè)的積極參與，鋼渣綜合利用大有可為!
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(編輯許營)
修回日期：2013—05—06

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