原標題：優化貨叉扁鋼33MnCrTiB生產工藝的實踐
摘要：本文針對33MnCrTiB鋼生產中出現夾雜物評級不合格和鑄坯出現凹陷、中心疏鬆等質量問題，系統性地對脫氧工藝、精煉渣系進行優化改進，同時針對鑄坯缺陷，從銅管錐度、冷卻及電攪參數進行優化，通過對比優化前後鑄坯質量，發現夾雜物評級合格率從95.1%提高99.2%，特別是B類和C類細系夾雜評級顯著提升。鑄坯凹陷和中心疏鬆得到改善，工藝完全滿足33MnCrTiB鋼的要求，取得顯著經濟效益。
河北永洋特鋼集團有限公司(以下簡稱永洋特鋼)煉鋼廠，目前有一座120t頂底復吹轉爐，兩座120tLF精煉爐，一座120tVD爐以及兩臺連鑄機，其中一臺六機六流、一臺八機八流；現有產品主要有汽車用彈簧扁鋼、貨叉用扁鋼、高強度汽車用熱軋扁鋼以及輕軌、重軌、工業鋼軌、礦用工字鋼、礦用U型鋼等。
貨叉扁鋼系列鋼是永洋特鋼公司的主要產品之一，貨叉扁鋼作為叉車關鍵部件的原材料，用於加工叉車的貨叉，要求疲勞壽命≥100萬次、淬透性窄、力學性能穩定，同時對表面質量、外形尺寸要求較高。由於這些性能要求的特殊性，決定了其生產工藝的複雜性。例如，該鋼種在生產時加入微合金化元素鈦，用於細化晶粒，同時為防止形成TiN等夾雜，又加入微量硼進行固鈦，這樣就使得該鋼種合金元素的相互關係變得比較複雜。
33MnCrTiB生產工藝及存在主要質量問題
貨叉扁鋼生產工藝：頂底復吹轉爐→吹氬站→LF精煉爐→八機八流連鑄機(150×150mm)/六機六流連鑄機(160×225mm)。
主要存在的質量問題：一是夾雜物超標多(2018年合格率只有96.58%)，主要是B類夾雜細系、C類夾雜超標；二是澆鑄水口結瘤，連澆爐數低，生產過程不穩定；三是鑄坯缺陷嚴重，鑄坯凹陷時有超標，兩側凹陷>5mm，中心疏鬆面積大，鑄坯表面有渣溝(坑)。
冶煉工藝優化
針對33MnCrTiB鋼夾雜物超標的問題，需要從各類夾雜物的形成機理出發，結合生產工藝，分層解析，系統優化加以解決。其C類夾雜主要是矽酸鹽夾雜，由於矽酸鹽夾雜熔點低，和鋼水的浸潤性好，不容易上浮，在鋼的加工過程中容易變形，影響鋼的高溫延展性，特別是對高強度鋼會影響鋼橫向斷面收縮率。C類夾雜超標的原因，主要是矽氧化生成SiO2後，再與其它氧化物生成的複合氧化物所致。而B類夾雜是以Al2O3為主的脆性夾雜物，主要影響鋼的疲勞壽命，根據不同的服役條件，有著不同的要求。B類夾雜細系超標主要是初煉鋼水脫氧不徹底，在LF精煉過程多次加鋁，形成細小的Al2O3夾雜，且上浮困難，造成B類夾雜細系超標。為此，筆者有針對性地進行了工藝優化。
轉爐工藝優化
針對B、C類夾雜超標，重點對轉爐終點進行控制，對出鋼脫氧和爐後合金化工藝進行改進。
轉爐終點碳、活度氧控制
強化出鋼碳控制，控制碳在0.08%以上，防止過氧化出鋼，合理控制出鋼溫度，出鋼溫度控制在1600~1615。轉爐終點留碳有效控制了轉爐終點活度氧，活度氧水平控制在150ppm~350ppm之間，為轉爐出鋼脫氧，防止Si的氧化，減少SiO2生成提供了保證。
轉爐下渣控制
減少轉爐下渣，出鋼採用擋渣塞加滑板擋渣的雙擋出鋼模式，保證轉爐下渣控制在2千克/噸以下，有效控制造白渣回磷，回磷多數爐次控制在0.002%以下；採用雙檔渣後，出鋼磷和到LF精煉結束磷的變化做比較，雙擋渣回磷量明顯降低。
出鋼脫氧優化工藝
利用出鋼前定氧，確定活度氧和加鋁量之間的關係，控制鋼水到吹氬站Als的含量；實行爐後一次脫氧工藝，保證高氧位下加足量的鋁，促進脫氧生成Al2O3夾雜充分上浮；同時減少合金化過程Si的氧化和LF過程鋁的消耗量。
通過現場爐次跟蹤，回歸出加鋁量計算公式(出鋼量按照135噸考慮)，目標Als按照0.02%控制加鋁量。
在優化出鋼加鋁的基礎上，為了進一步減少SiO2生成，對出鋼合金化次序進行優化，出鋼30噸時加入增碳劑，出鋼50噸按照計算量加鋁塊脫氧，80噸開始按照順序加入900千克高錳、800千克高鉻、1200千克矽錳，然後依次加入石灰500千克和高鋁精煉渣400千克。
精煉渣系優化
研究表明，鋼坯內部夾雜物主要來自脫氧產物和精煉渣，為了最大限度去除夾雜，精煉渣合理的理化性能控制是減少夾雜關鍵。控制精煉渣性能，主要從以下四個方面入手：
(1)精煉渣要有合適的熔點，一般要求精煉渣熔點控制在比澆鑄鋼種液相線溫度低10以上。
(2)精煉渣要能與Al2O3充分反應，形成低熔點複合氧化物，使Al2O3夾雜儘可能被吸收，這要求渣的粘度和渣中Al2O3活度不能太大。
(3)精煉渣不能與鋼水產生化學反應，例如渣中SiO2與Al的反應，並且渣的硫容量儘可能大。
(4)精煉渣要對耐火材料不能有過強的侵蝕，渣中要有適當的MgO含量。
根據熱力學計算，參照CaO-SiO2-Al2O3-6%MgO四元相圖，得到了精煉渣渣系組分的控制範圍，得出CaO含量控制在44%~57%，Al2O3含量控制在19.5%~40%，SiO2含量控制在7.5%~20%。為了充分吸收Al2O3夾雜，就要考慮精煉渣的粘度、熔點等因素，研究指出當渣中55%≤CaO%≤57%，渣粘度在CaO-SiO2-Al2O3-MgO四元渣系最小(0.05~0.06Pa·s)，渣對Al2O3吸收最強。同時保持精煉渣中較高CaO/Al2O3比例，一般控制在1.85~1.92的範圍，可以充分降低渣中Al2O3活性，提高對高熔點Al2O3夾雜的吸附。
依據以上分析，為了充分捕獲上浮的脫氧夾雜物，減少造白渣時SiO2被還原引起的增氧或SiO2在攪拌過程中重新被捲入鋼液，增加鋼中C類夾雜，將矽鈣渣系調整為鈣鋁渣系；降低渣中SiO2含量，改為高Al2O3、高鹼度渣系。由於高鋁渣熔點低，形成液態的複合鈣鋁酸鹽化合物，很容易俘獲脫氧上浮的Al2O3夾雜，這將有效促進B類夾雜的改善。
連鑄參數優化
為了解決鑄坯凹陷和中心疏鬆問題，對鑄機的設備參數和冷卻工藝參數進行了優化。
銅管錐度曲線調整
由於該公司冶煉鋼種含碳量及拉速跨度較大，銅管錐度曲線要適應不同鋼種，既要防止低碳鋼的脫方，又要兼顧高碳鋼的拉坯阻力。為了避免銅管倒錐度差小時，常常發生鑄坯脫方問題，以及錐度過大，造成鑄坯表面渣溝現象。通過理論計算和試驗研究，得出了兼顧不同鋼種優化後的結晶器銅管錐度差為2.3毫米(弧面1.7毫米)時，可以獲得理想效果，鑄坯凹陷基本消除。
比水量、電攪和末攪優化
為了解決中心疏鬆，比水量由之前的0.3升/千克提高到0.5升/千克，提高比水量後，把電攪電流增加到400A，使形成的柱狀晶迅速熔斷，防止長大形成粗大晶粒，鑄坯低倍的疏鬆面積明顯減小；為解決中心部位的疏鬆顆粒粗大的問題，在適量降低末攪電流的情況下，把頻率調至6HZ~8HZ，增加末攪的穿透力，使電磁力能夠作用到中心區域，增加更多細小的等軸晶。
33MnCrTiB鋼質量改善效果
工藝優化化後，夾雜物評級從優化前合格率95.1%提高到99.2%，評級小於等於1級合格率明顯提升，特別是B細系和D類細系評級從優化前合格率70.23%、70.74%提高到優化後95.07%、90.13%，夾雜物評級明顯改善，也說明鋼水潔淨度得到提高。在實際生產中鋼水的連澆爐次也明顯提高。
結論
通過對33MnCrTiB貨叉扁鋼生產工藝的優化和實踐，得出以下初步結論：
(1)冶煉33MnCrTiB鋼應嚴格控制過氧化爐次，控制終點活度氧，控制下渣量可有效提高鋼水潔淨度；
(2)出鋼精確控制脫氧鋁的加入量，提高初煉鋼水Als的命中率，強化一次性脫除活度氧，可有效改善B和C類夾雜物；
(3)精煉渣系由矽鈣渣系調整為鈣鋁渣系，可提高鋼水潔淨度，改善鋼水可澆性；
(4)通過結晶器銅管錐度差合理性選擇，增加比水量，提高電攪強度，減輕了鑄坯凹陷和中心疏鬆缺陷。
（文章來源：海鑫鋼網）
(責任編輯：DF134)