帘线钢中酸溶铝含量的变化及其对夹杂物的影响_陈书浩

和低 Ａｌ２Ｏ３ 含量的顶渣。 将取得的试样进 行 线 切 割 加 工，得 到５ｍｍ 的
圆棒，分析 钢 中 ｗ（［ＴＯ］）和 ｗ（［Ｎ］），切 取 块 样 分 析 钢 样 成 分 。 其 中 ，碳 、硫 、氧 采 用 红 外 吸 收 法 ，硅 、
锰、钙采用ＩＣＰ－ＡＥＳ法，酸溶铝采用ＩＣＰ－ＭＳ 法，氮 采取热导法进行定量精确检测。所切取的 １５ｍｍ× １５ｍｍ×１５ｍｍ 试 样 经 过 打 磨、抛 光 后，采 用 ＳＥＭ 观察钢中夹杂物形貌，并利用 ＥＤＳ对夹杂物的化学 组成进行定量分析。
Ｃ
Ｓｉ
Ｍｎ
Ｐ
Ｓ
［Ａｌｓ］
ＴＯ
ＣａＯ ＳｉＯ２
Ａｌ２Ｏ３
０．５１ ０．０８ ０．４４ ０．００７０ ０．００９０ ０．００１１ ０．００９４ ４６．２６ ２９．５６ ８．４９
０．５４ ０．０９ ０．４５ ０．００６５ ０．００８５ ０．００１０ ０．００１８ ４５．４４ ２９．９３ ８．６９
因 此 ，本 文 分 析 了 精 炼 、连 铸 过 程 中 钢 水 样 和 成 品 （铸 坯 和 初 轧 方 坯 ）中 酸 溶 铝 含 量 的 变 化 规 律 和 影 响因素，并就酸溶 铝 含 量 变 化 对 夹 杂 物 的 影 响 进 行
了较深入的讨论。
１ 试验方案及试样制备
以某 厂 生 产 的 ７２ 级 别 帘 线 钢 为 例，研 究 了 ＬＤ→ＲＨ→ＬＦ（顶 渣 精 炼 ）→ 软 吹 氩 搅 拌 → 连 铸 → 初轧→轧制盘条工艺过程中酸溶铝含量变化与钢中 非金属夹杂物的 变 化。 试 验 过 程 采 用 Ｓｉ－Ｍｎ 脱 氧， 在转炉出钢时进行合金化和专用精炼渣合成渣洗， 经 ＲＨ 真 空 处 理，在 ＬＦ 炉 分 批 加 入 专 用 渣 进 行 精 炼，并加入 ＳｉＣ 粉进行扩散脱氧。ＬＦ 炉处理后进行 软吹氩处理，处理时 钢 包 加 入 低 碳 碳 化 稻 壳 进 行 保 温。连铸过程中采 用 保 护 浇 注，钢 包 覆 盖 剂 采 用 专 用精炼渣。本次试 验 共 进 行 ４ 个 炉 次，冶 炼 过 程 中 在 ＲＨ、ＬＦ、软 吹 氩 和 中 间 包 工 位 不 同 时 间 点 分 别 用 提 桶 取 样 器 取 钢 水 样 ，并 取 渣 样 ，冶 炼 结 束 后 在 铸 坯和小方坯中取样。帘线钢专用精炼渣采用低碱度
０．７２ ０．２５ ０．５１ ０．００７９ ０．００９６ ０．００１１ ０．００１８ ４６．３８ ３３．３３ ６．５７
０．７１ ０．２４ ０．４９ ０．００８０ ０．００９６ ０．００１３ ０．００１５ ４３．９９ ３１．９２ ９．７５
０．７１ ０．７２ ０．７２
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ａｃｉｄ－ｓｏｌｕｂｌｅ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ＬＤ－ ＲＨ－ＬＦ－ＣＣ ｏｆ ｔｙｒｅ ｃｏｒｄ ｓｔｅｅｌ ｗａｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｉｔ ｉｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ Ａｃｉｄ－ｓｏｌｕｂｌｅ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｈａｓ ａ ｓｌｉｇｈｔ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｔｒｅｎｄ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅｆｉｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｂｕｔ ｄｒｏｐｓ ｒａｐｉｄｌｙ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃａｓｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ Ａｃｉｄ－ｓｏｌｕ－ ｂｌｅ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｃｏｎｔｅｎｔ，ｔｈｅ Ａｌ２Ｏ３ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ＳｉＯ２ｃｏｎｔｅｎｔ ｄｅｃｒｅａｓｅ，ｍｅａｎｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｍｅｌｔｉｎｇ ｏｆ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ．Ｕｓｉｎｇ ｔｏｐ ｓｌａｇ ｗｉｔｈ ｌｏｗ ｂａｓｉｃｉｔｙ ａｎｄ ｌｏｗ Ａｌ２Ｏ３ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｆｉｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ， ｓｔｒｉｃｔｌｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ ｔｈｅ Ａｃｉｄ－ｓｏｌｕｂｌｅ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｗｉｔｈｉｎ ａ ｒａｎｇｅ ｏｆ ０．０００ ５％－０．００１％ ，ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｐｒｏｍｏｔｉｎｇ ｆｌｏａｔｉｎｇ ｕｐｗａｒｄ ｏｆ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ，ｗｉｌｌ ｂｅ ｂｅｎｅｆｉｔ ｆｏｒ ｌｏｗ ｎｕｍｂｅｒ ａｎｄ ｌｉｔｔｌｅ ｓｉｚｅ ａｎｄ ｐｌａｓｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｉｎ ｓｔｅｅｌ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｙｒｅ ｃｏｒｄ ｓｔｅｅｌ；ａｃｉｄ－ｓｏｌｕｂｌｅ ａｌｕｍｉｎｕｍ；ｔｏｐ ｓｌａｇ ｒｅｆｉｎｉｎｇ；ｌｏｗ ｍｅｌｔｉｎｇ ｐｏｉｎｔ ａｒｅａ
％
ＭｇＯ ７．５９ ８．６４ ７．００ ９．１３ ７．０５
— —
都控制在０．０１％以下，达到 了 目 标 要 求。 精 炼 过 程 中顶渣 碱 度 呈 下 降 的 趋 势，中 包 覆 盖 渣 碱 度 不 到 １．１；过程渣中 ｗ（（Ａｌ２Ｏ３））为７％ ～１０％，实 现 了 低 碱度低 Ａｌ２Ｏ３ 顶渣精炼的工艺路线。 从表１可以看出，ＲＨ 过 程 钢 中 ｗ（［Ａｌｓ］）有 所 降低，ＬＦ 顶 渣 精 炼 过 程 直 到 连 铸 中 间 包，钢 中 ｗ（［Ａｌｓ］）在０．００１％ 左 右，变 化 幅 度 不 大。 在 钢 液 凝固过程中，ｗ（［Ａｌｓ］）急 剧 下 降，铸 坯 中 ｗ（［Ａｌｓ］） 已 经 降 低 到 ５×１０－６。 ２．２ 钢 中 酸 溶 铝 含 量 对 钢 中 夹 杂 物 的 影 响 ２．２．１ 酸 溶 铝 含 量 对 钢 中 夹 杂 物 数 量 的 影 响
图１所示为 试 验 钢 中 夹 杂 物 数 量 与 ｗ（［Ａｌｓ］） 的关 系。 试 验 过 程 中 ｗ （［Ａｌｓ］）处 在 ０．０００ ４％ ～ ０．００１ ９％区间。总体趋势 上，钢 中 单 位 面 积 夹 杂 物 数 量 随 着 ｗ（［Ａｌｓ］）的 上 升 迅 速 增 大，在 极 小 范 围 内 ，夹 杂 物 数 量 振 荡 变 化 。
第 ４６ 卷 第 １０ 期 ２ ０ １ １ 年 １０ 月
钢
铁
Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ
Ｖｏｌ．４６，Ｎｏ．１０ Ｏｃｔｏｂｅｒ ２０１１
帘线钢中酸溶铝含量的变化及其对夹杂物的影响
陈 书 浩 ， 王 新 华 ， 何 肖 飞 ， 姜 敏 ， 黄 福 祥
（北 京 科 技 大 学 冶 金 与 生 态 工 程 学 院 ，北 京 １０００８３）
ｗ（［Ａｌｓ］）过高或者 过 低，都 会 使 钢 中 夹 杂 物 增 多。ｗ（［Ａｌｓ］）过 低 时，会 使 钢 中 溶 解 的 氧 含 量 增 大 ，不 但 会 使 钢 中 夹 杂 物 数 量 增 多 ，还 会 影 响 钢 的 组 织性能；ｗ（［Ａｌｓ］）过高，在 降 低 钢 中 溶 解 氧、细 化 晶 粒 的 同 时 ，也 会 增 加 浇 铸 时 钢 液 的 二 次 氧 化 ，产 生 滞 留在钢中 的 Ａｌ２Ｏ３ 夹 杂 物，在 凝 固 时 析 出 ＡｌＮ，使 得表面产生 裂 纹。 试 验 钢 中 ｗ（［Ａｌｓ］）大 部 分 处 在 ０．０００ ５％～０．００２％ 范 围 内，高 于 优 质 帘 线 钢 中
０．２５ ０．２４ ０．２４
０．５０ ０．４９ ０．４９
０．００８３ ０．００９３ ０．００１０ ０．００１７ ０．００８１ ０．００９２ ０．０００５ ０．００１８ ０．００８２ ０．００９４ ０．０００５ ０．００１９
３８．７８ — —
３５．４９ — —
７．０２ — —
图１ 夹杂物数量和 ｗ（［Ａｌｓ］）的关系 Ｆｉｇ．１ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ ｎｕｍｂｅｒ ａｎｄ
ａｃｉｄ－ｓｏｌｕｂｌｅ ａｌｕｍｉｎｕｍ ｃｏｎｔｅｎｔ
ｗ（［Ａｌｓ］），同 时 钢 中 ｗ （［ＴＯ］）比 铝 脱 氧 钢 要 高。 酸溶铝会与氧 和 氮 反 应，生 成 Ａｌ２Ｏ３ 和 ＡｌＮ。 随 着 ｗ（［Ａｌｓ］）的 提 高 ，夹 杂 物 数 量 增 加 。 ２．２．２ 酸溶铝 含 量 对 氧 化 物 夹 杂 中 Ａｌ２Ｏ３ 含 量 的 影响
钢 帘 线 是 汽 车 子 午 线 轮 胎 的 骨 架 ，对 钢 中 夹 杂 物 塑性要求很 高，以 避 免 拉 拔、合 股 过 程 中 的 断 丝［１－２］。 因而只能采用 Ｓｉ－Ｍｎ脱氧并将钢中铝含量控制在极 低水平，以避免生成大尺寸、不变形夹杂物。
实际工艺过 程 中，各 种 原 料、过 程 钢 渣 反 应、连 铸过程二次氧化这些因素都会造成钢液中铝含量的 波动。近年来，国内 外 尤 其 是 国 内 在 帘 线 钢 中 夹 杂 物塑性化方面有了更深认识。但在更高牌号的帘线 钢生产方面，与国外仍差距明显 。 ［３－４］ 以往研 究 中 较 多分析探讨了酸溶铝含量对帘线钢中夹杂物塑性化 控制的重要性及合 理 的 酸 溶 铝 含 量 控 制 范 围，但 较 少系统地、具体地 分 析 其 含 量 波 动 对 钢 中 夹 杂 物 成 分的具体影响。
２ 试验结果与讨论
２．１ 试 验 钢 和 炉 渣 的 成 分 表１为４炉中具有代表性的一炉钢样的主要化
学成分（质量分数）及 对 应 工 艺 段 的 炉 渣 主 要 成 分。 其中 ＲＨ、ＬＦ、ＲＦ、ＺＢ、ＺＰ 和 ＳＰ 分 别 代 表 ＲＨ、ＬＦ、 软吹、中 包、铸 坯 和 小 方 坯 试 样。 可 以 看 出，铸 坯 中 ｗ（［ＴＯ］）控 制 在 ２０×１０－６ 以 下，纯 净 度 较 高。 精 炼 过 程 中 有 轻 微 的 回 磷 回 硫 ，ｗ（［Ｐ］）和ｗ（［Ｓ］）
作 者 简 介 ：陈 书 浩 （１９８３— ），男 ，博 士 生 ； Ｅ－ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｓｈｕｈａｏ０２１＠１６３．ｃｏｍ； 收 稿 日 期 ：２０１０－１２－１０
第 １０ 期
陈 书 浩 等 ：帘 线 钢 中 酸 溶 铝 含 量 的 变 化 及 其 对 夹 杂 物 的 影 响
· ４３ ·
取样点 ＲＨ 到站 ＲＨ 出站 ＬＦ 出站 ＲＦ 结束
ＺＢ ＺＰ ＳＰ
表 １ 试 验 钢 生 产 过 程 中 钢 和 渣 的 化 学 成 分
Ｔａｂｌｅ １ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｓｔｅｅｌ百度文库ａｎｄ ｓｌａｇ ｄｕｒｉｎｇ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｔｅｅｌ／ｍａｓｓ
摘 要：研究了采用 ＬＤ－ＲＨ－ＬＦ－ＣＣ 工艺流程生产帘线钢时，钢中酸溶铝含量的变化情况。研 究 发 现，精 炼 过 程中酸溶铝含量略有下降，但连铸过程中酸溶铝含量急剧下降。夹杂物中 Ａｌ２Ｏ３ 含量随着 酸 溶 铝 含 量 的 上 升 而 逐 渐增大。ＳｉＯ２ 含量降低时夹杂物熔点提高。采用低碱度、低 Ａｌ２Ｏ３ 含量的顶渣精炼工艺，严格 控 制 钢 中 ｗ（［Ａｌｓ］） 在 ０．０００ ５％ ～０．００１％ 范 围 内 ，促 进 夹 杂 物 上 浮 ，有 利 于 钢 中 氧 化 物 夹 杂 的 数 量 减 少 、尺 寸 细 小 和 塑 性 化 。 关 键 词 ：帘 线 钢 ；酸 溶 铝 ；顶 渣 精 炼 ；低 熔 点 区 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：０４４９－７４９Ｘ（２０１１）１０－００４２－０６
Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ａｃｉｄ－Ｓｏｌｕｂｌｅ Ａｌｕｍｉｎｕｍ ｏｎ Ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｉｎ Ｔｙｒｅ Ｃｏｒｄ Ｓｔｅｅｌ
ＣＨＥＮ Ｓｈｕ－ｈａｏ， ＷＡＮＧ Ｘｉｎ－ｈｕａ， ＨＥ Ｘｉａｏ－ｆｅｉ， ＪＩＡＮＧ Ｍｉｎ， ＨＵＡＮＧ Ｆｕ－ｘｉａｎｇ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｂｅｉｊｉｎｇ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３，Ｃｈｉｎａ）