电炉连铸生产API高等级铸坯工艺优化
Optimization of Steelmaking Production for API Grades ThroughEAF and Conventional Caster Route
电炉连铸生产API高等级铸坯工艺优化
阿塞洛-米塔尔拉扎罗-卡德纳斯扁平材部门是一家独特的传统连铸板坯生产商，电弧炉(EAF)100%使用直接还原铁。经过近十年的不断实践和设备改进，公司已成为API应用领域的领先板坯生产商。采用电炉+钢包精炼炉+ RH真空炉的炼钢工艺，具有独特的工艺技术，保证了极低的S、P、N、H元素含量，有害残余元素也低。建立了连铸工艺规范和设备维护过程，确保板坯内部质量和中芯质量，并满足API应用程序对钢材清洁度的要求。本文总结了这些技术成果。
众所周知，当今世界钢坯市场对钢材质量的要求越来越高，特别对磷、氮、氢、硫等元素进行严格控制，某些情况下的应用情况下，对钛/氮比也是严格要求的。对于铸态连铸板坯半成品，其表面和内部质量以及铸坯板的形状和尺寸也必须满足非常严格的要求。阿塞洛-米塔尔拉扎罗-卡德纳斯是一家独特的传统板坯生产商，年产500万吨。电弧炉(EAF)使用100%直接还原铁(DRI)。通过不断实践和设备改进，在过去的十年里,它已经从低端走向高端板坯供应商，生产API对环境要求苛刻钢种和先进高强度钢(AHSS)，也包括美国第三代汽车工业用钢，通过了在阿拉巴马州卡尔弗特的阿-米-Nippon合资企业验证。
图1为API、AHSS等高强高韧低合金(HSLA)钢的正常生产工艺路线。炼钢厂直接吃隔壁的Midrex和HYL机组生产的DRI，有4台250吨的电弧炉。在一般情况下，使用270吨DRI生产220吨钢水。和传统的废钢相比，由于这种DRI替代铁原料中含有较低的P、N、S有害元素和较低的残余元素(Cu、Ni、Cr、V、Nb等)，可以开始就对钢的化学成分进行合理严格的控制。通常情况下，DRI中的%S为0.002%，而%P约为0.045%，N不到8ppm。
图1 API/先进高强钢(AHSS)/高强度低合金(HSLA)生产工艺路线
电炉冶炼完成后，钢水倾倒进入220吨钢包中，然后到精炼炉精炼，该炼钢厂有三个钢包精炼炉。精炼后进入RH真空脱气工序，或者进入VTD真空罐脱气处理。然后，行车吊运钢包送到双流板坯连铸机回转台上，该厂有两个这样的板坯连铸机。为了保证最佳的铸坯中芯质量，对2号连铸机进行过重大改造，采用动态软压下(DSR)技术。由于大多数新钢种设计的合金含量越来越高，板坯的裂纹敏感性也就越来越高，因此，Lazaro Cardenas采用了铸坯缓冷工艺。。
采用EAF+ LMF + RH的炼钢工艺路线，采用特殊的技术诀窍，保证了极低的S、低P、低N、低H，以及极低的残余元素要求，原来电炉采用废钢冶炼的产品通常这些元素较高。建立规范的连铸工艺和设备维护，确保板坯内部和中心部位的高质量，保证达到API要求的优良的清洁度。本文总结技改的不懈努力。而且还在不断进行改造，已与Primetals Technologies签署了一份合同，在2020年新建一座年产250万吨的热轧机组。1这将给冶炼工序带来更大的压力，必须生产出高质量的板坯供应这套先进的轧机。与此同时，还必须为阿塞洛-米塔尔(ArcelorMittal)旗下的美国平板碳素公司(Flat Carbon Americas)内部和外部市场生产更多附加值高的产品。
冶炼及连铸
如何达到极低水平的残余元素
有害残余元素对轧制工业和最终钢板性能的不利影响不可低估。铜、硫、磷、铬、镍等元素可从废钢进入熔池，这是大多数使用废钢的电炉不能生产高要求钢种的原因。幸运的是，这些残余元素在Lazaro Cardenas钢厂得到了很好的控制，因为其采用100%的DRI，表1显示了通常使用100% DRI在钢级中获得的残余有害元素，从表中看出使用废钢的EAF操作要达到这个水平是不可想象的。
表1 完全使用直接还原铁(DRI)后钢中的残留元素含量
有些残余有害元素也可以从铁合金或造渣料中带入。需要平衡原材料成本和残余元素污染钢水，这些有害元素在钢中无法去除，所以唯一方法就是减少它们的进入钢水的量。通过比较，Lazaro Cardenas电炉钢中的残余元素水平可以与高炉(BF) +转炉(BOF)长流程钢厂相媲美，甚至超过后者。
如何达到极低水平的P
拉扎罗卡德纳斯生产的板坯含磷量低，可以达到更好的机械性能。该厂生产低磷钢有三个关键点：
图2 约6分钟出钢时间，下渣检测摄像显示出更少的下渣量(红色区域)
随着新开发的钢种中铁合金的添加量越来越高，钢包中钢水P含量急剧增加。由于热力学缘故，出钢后进入的P元素难以去除。因此，必须采购优良的铁合金，以确保这些有害元素落在不同供应商的要求之内。在钢种极高合金量和高等级要求的情况下，必须添加最优质的铁合金，比如，大量使用电解锰就是一个特例，就是要以实现最终产品的最佳性能。
图3给出了冶炼各工序P含量变化的例子，来自结晶器内的试样中P含量在50到60ppm之间，有时甚至低于40ppm以下。图4为2017年上半年API高合金钢的%P直方图。在这516炉次中，平均磷含量为78ppm，需要注意的是，客户对P的上限是150ppm。
图3 各工序磷含量
图4 P在高合金含量API钢种中的直方图。
如何达到极低的氮水平
如前所述，炼钢车间的主要优势之一是使用100%的DRI，其DRI碳含量较高(2.30-2.70%)。熔池中较高碳含量对于生产极低的氮含量钢中是非常重要。电炉车间前期研究表明，DRI中C的含量越高，熔清时钢水中的氮含量越低。例如，当DRI中含有2.80%C时，熔清时的氮含量通常只有10 ~ 20ppm。使用高碳DRI时，CO的形成促进了整个过程中大量的CO气泡的上升，不需使用碳粉作为发泡剂。这种CO气体有助于保护钢水熔池免受空气的渗入，在熔池和大气之间形成一道屏障。即使在电炉通电前，也会发生剧烈的CO气体形成，在电炉冶炼的初期就阻止了氮气的吸入。与此同时，CO气泡可以将氮气从钢液中分离出来，并将氮气释放到大气中。
从电炉开始就必须特别注意将钢水中的N含量保持在最低范围，其中一个关键步骤是防止出钢时候氮含量急剧上升，要保持出钢口状态良好，做到落下的钢水流不散，不散开紧密的圆柱体钢水股流减少与大气接触，降低钢水吸氮。
在精炼工序，快速造渣可以减少吸氮量，同时达到较好的脱硫效果。高质量铁合金管理监控有助于钢水低氮。精炼过程中必须吹Ar形成大量的氩气泡，而过大的氩气流量将穿透钢渣界面，形成“天眼”开口，钢水暴露在大气环境中，使得钢水吸氮和二次氧化。由于N在钢中具有较高的溶解度，当钢水中的含氮量较低的情况下，RH或VTD的脱氮作用较小。
连铸工序也能发生吸氮，在LazaroCardenas钢厂，使用了保护浇铸的大包长水口和中间包浸入式水口设计操作，从而很好地避免了钢水暴露在大气中。
图5给出了冶炼各工序N含量变化的例子，来自结晶器内的试样中N含量在30到40ppm之间，有时甚至低于20 ppm以下。图6为2017年上半年API高合金钢的%N直方图。在这516炉次中，平均N含量为41ppm，需要注意的是，客户对P的上限是80ppm。
图5 冶炼各工序中的氮含量
图6 N在高合金API钢种的直方图
如何达到极低水平的S
API钢种的断裂韧性是一个关键性指标，长期以来，人们一直认为硫的存在对韧性构成不利影响，硫形成了细长的硫化锰夹杂，根据特定项目的韧性要求，硫的含量将受到相应的限制。
电弧炉冶炼中，高的氧势不利于S的去除，因此，低的硫含量DRI的原料相比于使用废钢冶炼，DRI原料的采用，控制硫含量效果更好，另外，控制电炉熔剂中的S含量也是另一个关键因素。
在精炼炉精炼时，为达到最佳的脱硫条件，钢水中的氧活度必须低，因此，精炼渣强制达到到极低的氧势，精炼渣中氧活性的指标是FeO+MnO的含量，开始精炼渣的FeO+MnO的含量越低，能够容纳硫的能力越高。4因此，在钢包到达精炼炉时，立即使用铝粒、CaC 2、氧化铝或CaF2处理精炼渣。表2显示了典型生产API钢种的精炼渣成分组成，该渣系具有很高的脱硫能力，精炼渣良好的流动性对脱硫动力学条件和夹杂物的吸收有利。
表2 钢包精炼炉冶炼API钢种渣系成分
快速脱硫的另一个关键是脱硫初期钢渣与钢的强烈混合。在Lazaro Cardenas钢厂，钢包底部有两个透气芯，每个透气芯吹氩流量为30 m 3 /h，以达到良好的混合和渣的乳化。
然而，为了避免钢的二次氧化，化学成分调整之后，控制Ar的流量是非常重要的一环，当精炼炉最后一次加入铁合金后，必须在短时间内保持较为强烈的吹氩，促进良好的混合和夹杂物聚团。当最终钢种Al含量调整后，Ar流量在喂线钙处理后降至最低。为了达到钢中硫含量低于0.005%的要求，需要更好的除硫效果，保持适当的精炼渣成分，钙处理是非常重要的。Ca处理后，需要进行5-7分钟的吹氩弱搅拌，以达到最优的钢水清洁度。图7给出了冶炼过程中%S变化的例子。从结晶器得到的试样最终的%S可以在10到20ppm之间，在许多情况下甚至低于10ppm。图8为2017年上半年高合金钢的API钢种%S直方图。在这145炉次中，平均硫含量为17ppm。
图7 各工序取样分析的%S含量
图8 高合金API钢种S含量的直方图
如何达到极低水平的H
采用RH或VTD工艺，可在高真空条件下脱除氢气。根据动力学计算，真空时间与钢中氢含量对脱氢效率的影响如图9所示。为了保证高等级API钢种对氢含量最大为2.5 ppm的要求，当进入真空脱气时候的钢水中氢含量为6ppm情况下，必须在高真空(<1.0 torr)条件下至少保持15分钟。
图9 高真空脱气时间和初始H含量对脱氢效果的影响
然而，仍然希望在电炉冶炼中钢水具有有非常低的H含量，以便给RH或VTD操作上带来便利。以往的研究表明，减少电炉出钢时候的下渣是减少钢水中氢含量的一个好方法，5图10出钢时间、袖砖直径和钢中氢含量之间的关系，表明了出钢时间要低于6分钟是有利的，采取各种措施，使得中间包钢水中的氢含量尽可能低，图11给出24炉API特殊钢种，中间包钢水中平均氢含量为1.2ppm。
图10 出钢时间、袖砖直径和最终H含量关系
图11 中间包钢水氢含量测定
夹杂物如何达到极低水平——API要求优良的钢中清洁度和小颗粒夹杂物适应酸性使用环境，焊缝处必须通过超声波测试(UT)，钢水进行钙处理减少条状MnS夹杂，生成液态钙铝酸盐夹杂以减少连铸的水口堵塞。众所周知，从精炼到连铸的所有工序对生产洁净钢都是非常重要的。
如前所述，钢水精炼后，生产的所有API钢种在Ca处理后都必须进行5到7分钟的弱吹氩搅拌处理，需要准确控制透气芯的氩气流量，确保精炼渣不能开天窗造成钢水的二次氧化，同时保持正常的弱搅拌。因此，需要对透气芯和氩气阀站进行规范化的管理和维护。
在现代炼钢中，真空脱气阶段RH/VTD是冶炼工艺的最后一个极为重要的环节，对钢的清洁度产生重要影响，对于所有高等级API钢种，真空脱气工序不可省略。
连铸工序关键是防止钢的二次氧化，为此，采取了一系列措施，缩短更换钢包时间，减少对中间包的影响，尽可能避免钢包渣进入到中间包内，中间包冲击区使用覆盖剂保护钢水，设计合理的中间包。
通过在每个工序实施这些有效的措施，从结晶器内取样分析得到的全氧含量可以低于20ppm，这样的钙处理钢达到了的世界先进水平。图12给出了一个例子，显示了API钢种浇铸最后一炉的全氧变化。用ASCAT 6对棒棒糖试样进行了夹杂物自动分析，结晶器取出的棒棒糖试样是在钢包剩余的100吨钢水时候。
图12 结晶器试样全氧含量
图13为氧化物夹杂CaO - MgO - Al 2O3三元相图，平均化学成分见左上角，三元相图红色区域，在液相范围内，红线所示。需要说明的是，红点是所有夹杂物的平均值，2.5 ~ 5μm(绿点)范围内的夹杂物在红线内高度集中，说明该尺寸范围内的夹杂物大部分为液体，达到了Ca处理的目的。图14为Ca-Mn-S硫化物夹杂物三元相图，硫化物几乎都是CaS，达到了夹杂物改性的目的。钢水的洁净度只是第一步，而铸坯中夹杂物/Ar气泡的存在对API钢种危害非常大，因此，需要优化控制连铸结晶器内钢水流动，Lazaro Cardenas钢厂无电磁搅拌(EMS)情况下对改善铸坯质量尤为重要。
图13 氧化物ASCAT夹杂分析
图14 硫化物ASCAT夹杂分析
如何达到铸坯的最佳中心线质量
2号连铸机采用动态软压下（DSR）和二冷改造，根据拉速和过热度计算各处正确合理的压下量，不仅降低了的中心部位的疏松和缩孔，而且还减少了中心线偏析，抑制了大颗粒的TiN、Nb(CN)和条状MnS夹杂的析出。
尽管动态软压下能够随着拉速变化起到改善中心质量的作用，但仍然要求准确的过热度和恒拉速生产板坯，这需要从DRI原料进入到电弧炉一直到连铸所有工序之间的良好配合协调管理，通过这些优良的组织和技术保障，保证了API高等级钢种铸坯的中心质量。表3为酸洗铸坯试样的实例，图15为API特殊钢种铸坯纵向低倍，低倍按照Mannesmann-Demag中心质量评级的统计。
表3 铸坯内部质量评价
图15 基于Mannesmann-Demag纵向酸洗低倍的中心线质量评价直方图
铸坯缓冷和处理
生产出来的连铸板坯外观尺寸合格，板坯堆垛存放，铸坯能够长途运输。通过优化连铸工艺和结晶器一冷过程，消除和减缓铸坯表面裂纹和内部裂纹，达到中芯部位完好和板坯尺寸规整，有些API钢种连铸后的板坯合金含量高，容易出现较多的裂纹，为此，开发了铸坯缓冷方案，包括铸坯的堆冷，采用箱式保温冷却，提高铸坯表面质量，减少铸坯的热应力和残余应力。
使用热电偶监测堆垛板坯的温度变化，考虑隔热箱体保温材料的厚度、堆垛状况、连铸工艺等多种组合，了解不同铸坯钢种的冷却行为。该研究有助于优化铸坯缓冷实践，适当加快冷却又不损害铸坯内外在质量的完整性，以减少库存和改善物流。
处理连铸板坯缓慢冷却，铸坯的吊运和运输变得重要起来，在Lazaro Cardenas钢厂，开发了一种可行的操作程序，包含卡车运输、行车起吊运输、在不同的板坯转接点上进行船运，获得铸坯合适的温度处理，减少成品库吊运和运输中任何对板坯内外在质量的的影响，保证所有的铸坯都能以最佳的质量到达客户手中进行轧制。
结论
API和AHSS钢种要求非常低的P, S, N和H含量，以及洁净钢中的夹杂物大小，数量和合适的变性处理。电弧炉生产使用100% DRI是阿塞洛-米塔尔拉扎罗·卡德纳斯成功生产这些高级钢种的一个非常重要的优势，同时铜、镍、铬、锡的残余元素含量也非常低，合计低于0.05%。然而，对设备和技术的改进也做出了很多努力，采用EAF + LMF + RH的冶炼工艺路线，钢厂具有特殊的技术诀窍，保证了极低的S含量、低的P、N和H含量，以及极低的残余有害元素。采用废钢原料冶炼的电炉这些有害元素是比较高的。在连铸生产中，2号连铸机进行过动态人员和二冷的改造，根据拉速和过热度，计算板坯末端凝固点的正确位置，采用最佳的压下量，不仅降低了铸坯中心疏松和缩孔，还减少了中心偏析，并且将TiN、Nb(CN)和MnS夹杂析出最小化。
本文对如何达到优质的钢板钢材作了较为详细的介绍，处理每一个工序步骤每一个措施时候，都必须仔细考虑整个车间的生产组织和成本控制，并给出一个综合考虑，有的时候过分强调去除某一元素，但并不总是对其他元素和措施也是有利的。在订单到冶炼生产之前，关键点是在每个工艺步骤中正确选择和平衡原材料，然后，在正常组织生产中，对每一步骤时间和温度进行有效周密的控制，预测可能出现的意外问题。所有相关设备的维护对于保证每一步骤按时按质完成是非常重要的。
上述提及到的所有措施，使得Lazaro Cardenas钢厂成功地实现高等级API钢种的铸坯生产，满足其客户的最苛刻的要求。
参考文献
1. “ArcelorMittal Lázaro Cárdenas OrdersHot Strip Mill and Hot Skinpass Mill From Primetals Technologies,” pressrelease, Primetals Technologies.
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作者
RubenLule Gonzalez：EAFand LMF process engineering manager, ArcelorMittal Lázaro Cárdenas Flat CarbonSteel Producing Division, Lázaro Cárdenas, Mich., Mexico ruben.lule@arcelormittal.com
FranciscoLopez Acosta：ArcelorMittalLázaro Cárdenas Flat Carbon Steel Producing Division
DanteHernandez：ArcelorMittalLázaro Cárdenas Flat Carbon Steel Producing Division
R.Garcia：ArcelorMittalLázaro Cárdenas Flat Carbon Steel Producing Division ruben.garciag@arcelormittal.com
HongbinYin：principalresearch scientist, ArcelorMittal Global R&D – East Chicago, East Chicago,Ind., USA hongbin.yin@arcelormittal.com
LuisitoLaus：ArcelorMittal Global R&D – EastChicago, East Chicago, Ind., USA luisito.laus@arcelormittal.com
唐杰民阅读体会
文章阐述电炉钢怎么样来生产高品质的API钢种的板坯，从原料入手，控制钢中的有害元素和残余元素，精炼工序真空工序和连铸工序采取各种措施来保证铸坯的内外在质量，作者站在北美市场环境讨论，对现场工程师们处理这类钢种有参考意义的，所以接受到文章的电子版后，一天时间翻译出来，晚上写体会。
1 电炉使用直接还原铁DRI
美国是个工业化国家，废钢经历几次循环，钢中的残余元素和有害元素不断积累，按照电炉行话说比较脏，使用这类废钢来冶炼高品质钢种是不现实的，我有这个经历，十几年前进口美国废钢，冶炼中发现残余元素太高，比如Cu含量大大超标，钢中的Cr、Ni等含量都没有办法控制下来，所以只有掺和一点点吃掉，我告诉采购部门不要采购美国废钢。当时生产API钢种时候，没有铁水，使用30%的生铁来稀释，熔池中的碳含量较高，能够控制各种工艺参数的。十几年前中国电炉采用废钢冶炼，我觉得钢中的杂质还行，毕竟我们还是一个发展中国家，废钢没有经过循环，或者仅仅经过一次循环，废钢相对来说是比较好的。
美国没有办法，他们废钢多次循环，加上电炉钢占主导地位，生产高品质钢种必须考虑原料纯净的问题，他们只有使用铁水或者DRI，这样才能使用电炉生产洁净钢。我为此翻译了一篇文章《金属料优化组合对电炉生产成本和质量的影响分析》，美国电炉钢要生产高等级钢种不能完全使用废钢的，必须要有其它的措施降低有害残余元素在钢中的比例。
中国的电炉厂家目前不必要像他们那样使用DRI原料，一是中国的转炉钢占主导，转炉生产高级钢种比电炉有优势，我在钢厂时候遇到高级钢种订单时候，尽量使用转炉来组织生产，这样残余元素好控制。中国很多长流程钢厂的装备水平都很高的，完全能够生产高要求的API用钢。
2 控制磷
首先是原料尽可能低磷，但是钢厂无法控制，脱磷只能在初炼炉完成，对于电炉来说，平熔池电炉比较有利脱磷，康斯迪电炉始终处于平熔池操作，创造的低温和界面条件有利于脱磷，加上康斯迪电炉大留钢操作，偏心炉底出钢不会下渣，所以不存在下渣回磷问题。转炉这个问题是比较大的，要控制出钢时候的下渣，一旦发现下渣量大，我是要求倒渣处理，确保钢中磷含量达到合同要求。
回磷主要看铁合金，由于API用钢的合金量大，添加的铁合金量就大，必须购买高等级的合金料，不能图便宜的，根据实践来看，因为铁合金造成的回磷大约在3~5个磷，就是提高钢水中磷含量0.003~0.005%范围。这篇文章说到为了防止添加铁合金回磷，使用电解锰来对钢水合金化，这个代价也是非常大的，我没有使用过这个材料，谈不上什么体会。
在目前国内市场环境下，转炉钢厂采取各种措施，控制钢中磷含量低于150ppom还是可行的，为了确保成品不超过这个要求，转炉吹炼要达到低于100ppm。对于常规电炉钢厂来说有点难度的，要看废钢质量的，平熔池电炉脱磷条件好，能够达到100ppm以下的水平的。
3 控制N
转炉钢控制钢水中氮含量条件要好，电炉难度大些，主要差别是在初炼炉上。电炉电弧高温离子化大气中氮分子进入熔池钢水，使得电炉钢钢水中的氮含量高于转炉钢。电炉冶炼使用铁水或者DRI，熔池中碳含量高，造渣顺利，屏蔽大气减少了钢水吸氮。
其实我认为因为使用了高碳含量的材料，减少了喷碳，也就减少碳粉中氮进入钢水中，比如当电炉兑入30%以上的铁水，就可以大大减少喷碳量，或者不用喷碳，减少氮的一个来源。
增碳剂要给与高度重视，对于要求高的钢种，一定要使用低氮增碳剂，普通增碳剂含氮量惊人的高。
控制出钢时间，为了控制钢水吸氮，要减少出钢时间，现代电炉出钢时间已经大大缩短，比如120吨电炉出钢时间为2~3分钟，对于本文提及的6分钟出钢时间，我还是觉得长，有缩短空间，加大出钢口直径，正确在4~5分钟出钢完毕，甚至更短时间。
尽快形成顶渣，也就是出钢结束后马上加入顶渣，或者出钢后期加入造渣料形成顶渣，一旦出钢完成，在钢水液面形成一层液态渣，起到隔绝空气的作用，防止钢水二次氧化和防止吸氮。
精炼后和真空脱气后的弱吹氩要控制氩气流量，不能穿透渣层形成“天窗”，这样将造成钢水的二次氧化和吸氮。在连铸过程也是要注意保护浇铸，要防止连铸工序过多吸氮。
目前来看控制氮含量能够达到的水平是，生产轴承钢转炉钢为40ppm以下，电炉钢为50ppm以下，对于文章中的API合金含量较大的低碳钢钢种，我估计电炉冶炼工艺路线的最终铸坯氮含量可以控制在60ppm以下的水平上。
4 控制硫含量
油井管用钢和输油输气管线钢服役条件恶劣，在酸性环境下腐蚀严重，所以特别关心钢中硫含量，约15年前在无锡锡兴公司工作的时候开始生产油井管，主动将这类钢种的硫含量控制在40ppm以下，用户反映是好的。从现在来看，为了提高抗腐蚀能力，增加低冲性能，必须防止条状的MnS夹杂形成，至少是需要大大减少这类夹杂物生成。将钢水中的硫含量控制在20ppm以下，并且采用钙处理方式，形成CaS夹杂夺走钢水中的硫，不然其生成条状的MnS夹杂。国内生产油井管和管线钢厂家较多，不知道现在是否这样做。
5 控制氢含量
转炉生产氢含量相对较低的，如果能够在冶金辅料和铁合金控制较好，比如采用合金和辅料预热烘烤措施，生产高碳钢时，精炼结束后能够控制氢含量在4ppm以下的水平，从实践上来看，生产一般水平的弹簧钢可以不使用真空脱气处理。但是对于电炉钢来说，由于废钢较杂，冶炼时间较长，钢中的氢含量可能略高于转炉钢。
对于电炉冶炼控制氢含量关键还是造好渣，屏蔽大气。采用预热废钢的电炉冶炼是比较有利的，废钢经过预热后完全干燥。使用干燥的造渣料和铁合金，精炼结束后钢中的氢含量水平在4~7ppm，经过VD真空脱气，完全能够达到氢含量低于2ppm的水平，甚至更低。
我还是要指出的是，中国大陆长江中下游湿度高，特别是在潮湿的梅雨季节和夏天，空气湿度大，石灰等冶金辅料容易吸入湿气，造成钢中氢含量上升，往往这个时期形成各种表面质量问题，这与氢含量过高不无关系。我过去曾经翻译过国外初炼炉，精炼炉，中间包，铸坯氢含量的测定，他们使用大数据来说话，文章可信度很高的。国内还没有看到对精炼后，中间包和铸坯大规模定氢数据。这里说这个问题就是之处环境湿度高，特别要注意冶金辅料的干燥。
生产高品质钢种时候的连铸拉速不能高，特别是高强度钢，目的是让析出的氢气有上升时间，越过结晶器钢渣界面进入到大气中，我始终阐述为什么优特钢不能像普碳钢那样的高拉速，氢行为就是一个重要的考虑因素。
6 夹杂控制
硫化物夹杂前面已经说了，关键是看氧化物夹杂，文章提及他们将全氧含量控制在20ppm以下，我认为是高水平的。十几年前我在钢厂拿到老外一个订单，生产08MnVNb钢种，要求低冲性能，老外提出来全氧含量控制在20ppm以下，我觉得没有把握，我们商量最后我提出均值为25ppm，单个炉数不超过30ppm，保证低冲性能。这个合同生产的很好，经过无缝钢管生产，试验的各项指标都令用户满意，钢厂做的氧氮分析，从无缝钢管厂取得成品试样，加工后进行氧氮分析，基本达到了20ppm全氧含量的要求。这是采用转炉生产的，弟兄们都非常认真，从铁水原料控制开始一直到连铸结束，每个工序都处于主动控制状态。
我主张铝镇静钢，使用铝脱氧的效率最高，当时在无锡生产完全面对世界市场，无锡和周围地区无缝钢管厂很多，承接各地无缝钢管订单，对于没有生产过的钢种就和我们提供管坯钢企业商量，在长期工作中感觉到西方工业化国家的钢种对铝含量要求是比较高的，一般都要求20个铝以上，即0.002%以上的铝含量，对精炼后的钢水需要进行钙处理，当时主要目的就是为了保持连铸水口不堵塞，能够正常浇铸。现在来看，精炼后的钢水钙处理改性不仅仅是改变约50%的夹杂为液态钙铝酸盐，对于管线钢来说还要将钢水中的硫元素生成CaS相，包裹在以氧化物为核心的复合型夹杂物四周，形成危害较少的夹杂，抑制长条形MnS夹杂，从而提高抗腐蚀能力，提高钢的低冲性能。对这些问题我学习了国内外学者和现场工程师的一些文献，国内学者也做了大量的工作，经常阅读他们的文章，很有收获和体会的。
7 软压下
西方冶金设备商往往夸大其词，无限放大动态软压下作用，自己职业生涯后10年专业化从事连铸，加上本身就是专业的轧钢工程师，对整个冶金生产全流程有点小体会的，属于有点万金油味道。我曾经就动态软压下写过一份资料，阐述我对其的看法，这里就不再啰嗦了。
动态的压下我觉得不要提出，包括吹嘘的动态二冷，对于优特钢企业要坚持恒定的拉速，这个要求非常重要，我始终要求生产过程要以连铸为中心，这是从质量角度上来看待这个问题的，炼钢厂的成品就是铸坯，良好的内外在质量的铸坯是炼钢厂追求的第一位目标，恒定的连铸拉速要求初炼炉、精炼炉、真空炉、弱吹氩过程等工序基本恒定一致，有序组织生产，只有这样才能保持最终产品的稳定性。看一个冶炼钢厂是否组织有序，连铸是否执行了恒拉速生产，即所有流数都是一个拉速，各种设备和工艺参数指标是否一致，昨天生产是否这样，一个月生产呢？一年的生产情况呢？
我对板坯连铸没有亲身实践体会过，不敢就板坯问题提出异议，估计这种动态的软压下对板坯的影响较大。
8 缓冷处理
铸坯缓冷就是减少铸坯内部的内应力，防止由于温度应力和相变应力的影响形成裂纹，从而平衡基体的连续性，对于合金量较大的钢种，最好能够缓冷，有条件的企业可以设置缓冷坑，没有缓冷坑的企业堆冷也是一个很好的方法。
图16 铸坯堆冷
图17 铸坯在缓冷坑内冷却
有时候没有条件缓冷，就先生产要求不甚高的低碳钢，将铸坯打底放在下层，然后再这层上面摆放生产的较高合金高强度钢，也的确有效的。
我觉得生产优特钢企业需要有较大的成品场地，便于堆冷和保温坑作业，同时可以对铸坯进行必要的检查和修磨。追求完美的铸坯内外在质量是冶金工作者的一个梦，我们都来慢慢地从每一个环节做起，只有做好这些看起来平平常常的小事，积累起来有一天就会飞跃的，达到一个新的高度。提高产品质量弯道超车不便提倡，还是老老实实做具体工作吧。
水平有限，翻译不到位和有误之处看官尽管提出，我一定会改正的。我写的体会都是一些现场经验，属于低层次下里巴人的东西，雕虫小技，不能登大雅之堂的，仅仅给大家参考参考，希望大家能够干好API钢种。
唐杰民2019年7月27日于安徽黄山屯溪
来源：唐杰民冶金40年