河北永洋特鋼集團(tuán)有限公司（以下簡稱永洋特鋼）煉鋼廠，目前有一座120t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，兩座120tLF精煉爐，一座120tVD爐以及兩臺連鑄機(jī)，其中一臺六機(jī)六流、一臺八機(jī)八流；現(xiàn)有產(chǎn)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(yè)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(chǎn)品之一，貨叉扁鋼作為叉車關(guān)鍵部件的原材料，用于加工叉車的貨叉，要求疲勞壽命≥100萬次、淬透性窄、力學(xué)性能穩(wěn)定，同時對表面質(zhì)量、外形尺寸要求較高。由于這些性能要求的特殊性，決定了其生產(chǎn)工藝的復(fù)雜性。例如，該鋼種在生產(chǎn)時加入微合金化元素鈦，用于細(xì)化晶粒，同時為防止形成TiN等夾雜，又加入微量硼進(jìn)行固鈦，這樣就使得該鋼種合金元素的相互關(guān)系變得比較復(fù)雜。
33MnCrTiB生產(chǎn)工藝及存在主要質(zhì)量問題
貨叉扁鋼生產(chǎn)工藝：頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐→吹氬站→LF精煉爐→八機(jī)八流連鑄機(jī)（150×150mm）/六機(jī)六流連鑄機(jī)（160×225mm）。
主要存在的質(zhì)量問題：一是夾雜物超標(biāo)多（2018年合格率只有96.58%），主要是B類夾雜細(xì)系、C類夾雜超標(biāo)；二是澆鑄水口結(jié)瘤，連澆爐數(shù)低，生產(chǎn)過程不穩(wěn)定；三是鑄坯缺陷嚴(yán)重，鑄坯凹陷時有超標(biāo)，兩側(cè)凹陷＞5mm，中心疏松面積大，鑄坯表面有渣溝（坑）。
冶煉工藝優(yōu)化
針對33MnCrTiB鋼夾雜物超標(biāo)的問題，需要從各類夾雜物的形成機(jī)理出發(fā)，結(jié)合生產(chǎn)工藝，分層解析，系統(tǒng)優(yōu)化加以解決。其C類夾雜主要是硅酸鹽夾雜，由于硅酸鹽夾雜熔點低，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(biāo)的原因，主要是硅氧化生成SiO2后，再與其它氧化物生成的復(fù)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(jù)不同的服役條件，有著不同的要求。B類夾雜細(xì)系超標(biāo)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(xì)小的Al2O3夾雜，且上浮困難，造成B類夾雜細(xì)系超標(biāo)。為此，筆者有針對性地進(jìn)行了工藝優(yōu)化。
轉(zhuǎn)爐工藝優(yōu)化
針對B、C類夾雜超標(biāo)，重點對轉(zhuǎn)爐終點進(jìn)行控制，對出鋼脫氧和爐后合金化工藝進(jìn)行改進(jìn)。
轉(zhuǎn)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(zhuǎn)爐終點留碳有效控制了轉(zhuǎn)爐終點活度氧，活度氧水平控制在150ppm~350ppm之間，為轉(zhuǎn)爐出鋼脫氧，防止Si的氧化，減少SiO2生成提供了保證。
轉(zhuǎn)爐下渣控制
減少轉(zhuǎn)爐下渣，出鋼采用擋渣塞加滑板擋渣的雙擋出鋼模式，保證轉(zhuǎn)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(shù)爐次控制在0.002%以下；采用雙檔渣后，出鋼磷和到LF精煉結(jié)束磷的變化做比較，雙擋渣回磷量明顯降低。
出鋼脫氧優(yōu)化工藝
利用出鋼前定氧，確定活度氧和加鋁量之間的關(guān)系，控制鋼水到吹氬站Als的含量；實行爐后一次脫氧工藝，保證高氧位下加足量的鋁，促進(jìn)脫氧生成Al2O3夾雜充分上??；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(xiàn)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(biāo)Als按照0.02%控制加鋁量。
在優(yōu)化出鋼加鋁的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步減少SiO2生成，對出鋼合金化次序進(jìn)行優(yōu)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、1200千克硅錳，然后依次加入石灰500千克和高鋁精煉渣400千克。
精煉渣系優(yōu)化
研究表明，鋼坯內(nèi)部夾雜物主要來自脫氧產(chǎn)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(guān)鍵?？刂凭珶捲阅?，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(yīng)，形成低熔點復(fù)合氧化物，使Al2O3夾雜盡可能被吸收，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(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，例如渣中SiO2與Al的反應(yīng)，并且渣的硫容量盡可能大。
（4）精煉渣要對耐火材料不能有過強的侵蝕，渣中要有適當(dāng)?shù)腗gO含量。
根據(jù)熱力學(xué)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范圍，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(dāng)渣中55%≤CaO%≤57%，渣粘度在CaO-SiO2-Al2O3-MgO四元渣系最?。?.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的范圍，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(jù)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卷入鋼液，增加鋼中C類夾雜，將硅鈣渣系調(diào)整為鈣鋁渣系；降低渣中SiO2含量，改為高Al2O3、高堿度渣系。由于高鋁渣熔點低，形成液態(tài)的復(fù)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(jìn)B類夾雜的改善。
連鑄參數(shù)優(yōu)化
為了解決鑄坯凹陷和中心疏松問題，對鑄機(jī)的設(shè)備參數(shù)和冷卻工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。
銅管錐度曲線調(diào)整
由于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(yīng)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(fā)生鑄坯脫方問題，以及錐度過大，造成鑄坯表面渣溝現(xiàn)象。通過理論計算和試驗研究，得出了兼顧不同鋼種優(yōu)化后的結(jié)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(yōu)化
為了解決中心疏松，比水量由之前的0.3升/千克提高到0.5升/千克，提高比水量后，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，鑄坯低倍的疏松面積明顯減?。粸榻鉀Q中心部位的疏松顆粒粗大的問題，在適量降低末攪電流的情況下，把頻率調(diào)至6HZ~8HZ，增加末攪的穿透力，使電磁力能夠作用到中心區(qū)域，增加更多細(xì)小的等軸晶。
33MnCrTiB鋼質(zhì)量改善效果
工藝優(yōu)化化后，夾雜物評級從優(yōu)化前合格率95.1%提高到99.2%，評級小于等于1級合格率明顯提升，特別是B細(xì)系和D類細(xì)系評級從優(yōu)化前合格率70.23%、70.74%提高到優(yōu)化后95.07%、90.13%，夾雜物評級明顯改善，也說明鋼水潔凈度得到提高。在實際生產(chǎn)中鋼水的連澆爐次也明顯提高。
結(jié)論
通過對33MnCrTiB貨叉扁鋼生產(chǎn)工藝的優(yōu)化和實踐，得出以下初步結(jié)論：
（1）冶煉33MnCrTiB鋼應(yīng)嚴(yán)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凈度；
（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）精煉渣系由硅鈣渣系調(diào)整為鈣鋁渣系，可提高鋼水潔凈度，改善鋼水可澆性；
（4）通過結(jié)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松缺陷。