精炼渣对非铝脱氧钢中夹杂物影响的实验研究_李阳
LF 精炼脱氧方式对钢中氧含量和夹杂物演变规律的影响
LF 精炼脱氧方式对钢中氧含量和夹杂物演变规律的影响摘要：近年来，用户对钢铁材料的使用性能要求越来越苛刻，提高钢水洁净度、合理控制钢中夹杂物已成为各个钢铁企业的重要任务，而钢中氧化物夹杂过多与脱氧过程密不可分。
通过工业试验和Ｘ荧光分析仪、扫描电子显微镜等手段系统地研究了不同脱氧方式对70号钢精炼过程钢中总氧含量、夹杂物演变规律和炉渣氧化性的影响。
研究结果可为高品质制绳级别细钢丝用高碳钢的高洁净化控制提供理论依据和技术指导。
关键词：脱氧方式；70号钢；总氧含量；炉渣氧化性；夹杂物目前，高碳钢生产过程普遍采用转炉出钢Si－Mn沉淀脱氧＋LF精炼过程合金扩散脱氧的脱氧模式，关于其精炼过程的脱氧工艺尚无进行深入的机理探讨，脱氧制度往往依靠生产经验，没有理论分析为依据，不同企业同钢种的脱氧剂种类和用量也有很大区别。
因此，本文拟以新钢脱氧剂类型为基础，研究不同脱氧方式（数量和添加方式）对高碳钢炉渣氧势的控制能力以及对其钢中总氧（T.O）含量和夹杂物数量、尺寸及类型变化规律的影响机理,实现高品质制绳级别细钢丝（Φ0.3～0.8mm）用高碳钢的稳定生产提供理论依据和技术指导。
1 试验材料及方法试验钢种为70号钢。
新钢70号钢生产工艺流程：100ｔ顶底复吹转炉→吹氩站→LF精炼→连铸。
在LF进站后先加石灰（5.5～6kg/t）和萤石（0.7～1.3kg/t）进行造渣精炼，待钢中硫含量合格后加入硅灰石（3～3.5kg/t）进行渣系改质。
LF精炼时间为30～40min，白渣时间不少于15min。
精炼结束需开至喂线工位喂钙线50～300ｍ后再进行软吹，软吹时间为15～20min。
本次试验选取新钢生产70号时同一浇次的5炉钢（分别标记为1号、2号、3号、4号和5号），5炉试验钢的脱氧方式如表3所示，脱氧剂的化学成分如表4所示。
分别在LF进站、第一次送电结束、LF出站、软吹结束位置提取钢样和渣样，铸坯上截取钢样。
采用Ｘ荧光分析仪检测各渣样的化学成分，采用红外吸收法检测各钢样的T.O含量，采用JMS－6480LV型扫描电镜（放大1000）和EDS能谱仪对钢样中的夹杂物数量、尺寸、形貌及成分进行观察和分析。
精炼渣系对钢中夹杂物的影响
精炼渣系对钢中夹杂物的影响摘要：本文分析了轴承钢冶炼过程中夹杂物控制存在的问题；轴承钢中最有害的夹杂物是大尺寸的以脱氧产物Ａl２Ｏ３为核心的复合氧化物或氧硫氮复合物。
合理控制初炼炉终点碳含量、选择合适的脱氧剂提高脱氧能力或使夹杂物变性、优化精炼渣成分提高其吸收夹杂物的能力、优化熔炼工艺减少大尺寸夹杂物并改善其在钢中的分布是当前降低轴承钢中氧化物夹杂的措施。
关键词：电渣重熔；精炼渣；曲轴钢一、轴承钢夹杂物控制存在的问题在控制好钢中主要合金元素化学成分的情况下，轴承钢的冶炼质量主要受钢液洁净度和铸态钢组织的控制。
为此，需要优化轴承钢的精炼工艺以降低钢中杂质元素的含量、减小夹杂物尺寸、控制夹杂物的形状、改善夹杂物在钢中的分布；同时，通过改进铸造工艺制度来提高铸坯质量。
目前，国内轴承钢夹杂物及铸坯质量控制存在的主要问题表现在如下。
1、钢液洁净度水平不高。
对轴承钢而言，钢中的氧含量一般要求低于10×10－4％（质量分数，下同），最大夹杂物尺寸低于15μｍ［1］。
和国际先进水平相比，国内轴承钢中的杂质元素含量及夹杂物级别都存在一定差距，如日本神户钢铁公司轴承钢氧含量控制在4×10－4％，而大冶特钢的高品质轴承钢氧含量在6.5×10－4％～6.7×10－4％。
2、精炼、浇铸工艺有待进一步优化。
我国轴承钢生产先进企业在熔炼设备与瑞典、日本等国家先进企业的差距较小，但熔炼及浇铸工艺需要进一步改善。
如日本先进企业已采用彻底除去电炉渣、ＬＦ双透气砖底吹搅拌、ＲＨ环流管扩径等措施。
高碳铬轴承钢中的碳含量较高，在采用连铸生产时容易产生碳元素偏析。
兴澄特钢采用100ｔＥＡＦ初炼＋100ｔＬＦ（钢包炉）精炼＋100ｔＶＤ脱气＋（300ｍｍ×340ｍｍ）ＣＣ（边铸）工艺生产轴承钢，经结晶器电磁搅拌之后，连铸坯碳偏析指数小于1.14；连铸过程中相关的轻压下、分段电磁搅拌技术在国内应用很少，国外则多采用这些辅助装置来改善铸坯的均匀性。
满足钢中DS类等夹杂物及其他严格要求的生产实践
满足钢中DS类等夹杂物及其他严格要求的生产实践摘要经过前期研究钢中Ds类夹杂物的形成机理，配合电镜能谱分析，对比试验前后Ds类夹杂物种类及演变。
通过生产工艺优化试验，包括精炼渣系优化，硅钙线使用量等试验，形成可靠生产控制工艺。
满足客户严格要求，每炉检验四个样，铝脱氧非金属夹杂物B类粗系≤1.0级、DS类≤0.5级，淬透性A、B面差≤4HRC， Ti/N要求控制4～8等。
关键词 Ds类夹杂物非金属夹杂物钙处理铝脱氧高铝渣系镁铝尖晶石随着科技的快速发展，对原材料的质量要求日益提高，下游客户对钢中夹杂物含量的要求也越来越苛刻。
其中大型球状夹杂物（Ds类）会显著降低产品的疲劳寿命，然而在实际生产中处理不当就会产生Ds类夹杂物，且只要产生级别基本都＞0.5级。
基于铝脱氧的钢种，在单炉次取样频次提高的基础上，B类夹杂物粗系≤1.0级也比较严格。
同时还要保障生产节奏及成分控制的稳定，以满足淬透性、Ti/N等要求。
为满足客户以上要求，结合装备、工艺，研究理论基础，通过前期的相关试验，制定相关攻关方案。
1.Ds类夹杂物形成机理及形貌研究表明Ds类夹杂物主要分为几种：一种为形核部位为镁铝尖晶石，外层钙铝酸盐的二层复合物；一种为心部含有钙铝酸盐，其外围附有CaS的二层复合物；再有就是三层复合物。
镁铝尖晶石（熔点2135℃）首先形成夹杂物的核心，钙铝酸盐（熔点1455-1875℃）包裹镁铝尖晶石，最外层为CaS。
镁铝尖晶石是构成Ds类夹杂物的主因之一，不含镁铝尖晶石的纯钙铝酸盐的Ds夹杂物仅占20%。
在显微镜下寻找大级别Ds类夹杂，再用SEM观察形态，并利用能谱分析定性鉴定以及电镜扫描，发现我公司轴承钢Ds类夹杂物分为几种：一是形核部位为镁铝尖晶石，外层钙铝酸盐的二层复合物（见图1+图2）；二是Ca-Mg-Al-O复合态夹杂物（见图3）；三是外包有硫化物的复合型夹杂物（见图4）。
其中第三类最多，并经常伴有Ba元素。
图1 镁铝尖晶石核心图2 外围钙铝酸盐图3 Ca-Mg-Al-O复合态夹杂物图4 外包有硫化物的复合型夹杂物2.控制Ds类夹杂物的工艺理论、优化及试验2.1转炉终点控制转炉终点C控制在0.10%以上，以降低钢中总氧量，从而避免出钢过程经铝强脱氧后，形成大量细小的Al2O3质点，为Ds类夹杂形成起到形核作用。
夹杂物控制攻关方案
夹杂物控制方案夹杂物控制是高品质钢生产的关键环节，也是控制生产成本的重要环节。
非金属夹杂物降低了钢的塑形、韧性和疲劳寿命，使钢的冷热加工性能乃至某些物理性能变坏。
中厚板生产，采用铝脱氧工艺，容易出现B类夹杂超标，连铸过程往往在铸坯1/4处夹杂物富集，存在大量的大颗粒氧化物脆性夹杂，造成板材B类夹杂物超标。
除此之外，A类硫化物夹杂主要是在钢水凝固过程，随着温度的降低，1415℃时开始大量析出，1000℃左右全部析出，针对凝固过程控制冷却强度等控制A类夹杂物。
接下来要开展的工作方案如下：一、B类夹杂物控制改善1）转炉终点氧含量。
夹杂物的多少与钢水中氧含量有直接的关系，控制终点氧含量，通过副枪测定[%C]和[%O]，保证波动在C-O平衡曲线附近。
通过炼几炉235B钢种，统计一下转炉终点[%O].[%C]=0.16 T=1600℃ Pco=100KPa，得出理论[%O]=160ppm。
2）脱氧剂的选择。
ASM复合脱氧剂的脱氧能力大于单一Al脱氧剂，不同脱氧剂形成脱氧产物不同，脱氧剂的消耗量也不同。
选择不同的脱氧剂，加入量如何确定？3）严禁转炉出钢下渣，通过检测包渣（FeO+MgO）。
4）出钢脱氧后吹氩去除脱氧产物。
不同脱氧剂形成的脱氧产物不同，大部分为低熔点液态大颗粒产物，氩气流量的控制加速夹杂物的上浮去除。
5）精炼工艺。
根据进站[%O],目标[%O]决定喂多少铝线，在此基础上进行Ca处理，喂多少Ca线必须通过理论计算，生成C12A7。
根据钙处理后变性产物，决定精炼渣系成分的选择，包括碱度、MI指数、w[%FeO+MgO]、w[Al2O3]。
出站前，软吹气量控制，是根据流量计还是根据渣眼裸露直径？6）防止二次氧化。
全程保护浇注，长水口及浸入式水口氩封。
二、A类夹杂物控制改善硫化物夹杂主要是在钢的凝固过程析出，控制工艺从两方面下手：1、LF深脱硫，使得钢中[%S]降低；2、改善冷却条件，调整冷却速率，二冷配水如何使得MnS选分析出。
精炼渣对轴承钢中氧含量和夹杂物的影响
Ｉ ｆｕ ｎ ｅ ｏ ｆｎ ｎ ｌ ｇ ｏ ｙ ｅ ｎ ｅ ｔ ａ ｄ ｎ ｅ ｃ ｆ Ｒｅ ｉ ｇ Ｓ ａ ｎ Ｏｘ ｇ ｎ Ｃｏ ｔ ｎ ｎ ｌ ｉ
Ｉ ｃ ｕ ｉ ｎ ｎ Ｂｅ ｒ ｎ ｔ ｅ ｎ ｌ ｓｏ ｓ ｉ ａ ｉ ｇ Ｓ ｅ ｌ
Ｒ ａ ｉｏ ａ ｇ．， ｉ ｇＺ ｏ ｈ ａ ， ｏ ｇＷｅ ， ｉ ａ ｇ ａ ｄＬ ｉｇｈ ｕｎＸ ａｊ ｎ Ｊ ｎ ｈ ｕ ｕ 。 Ｇ ｎ ｉ Ｌ ｎ 。 ｎ ｉ ｎ ｓｅ ｉ － ａ 。 Ｙ Ｊ
夹杂物的速度和能力 。低碱 度渣 精炼 的钢 液 中夹杂物 成分 含有 ｉ２％ Ｓ 塑 性较 好 ， 杂物 的 尺寸 为 １ ～ ０ ＞０ ｉ ， Ｏ 夹 ５ ２
ｔ ｘ ｍ。高碱度渣精炼 的钢 液 中典型 的夹杂 物是氧化铝和铝镁尖 晶石等脆性夹杂 物 ， 寸 ≤５ ｔ 尺 ｍ。 ｘ 关键词 轴承钢 精炼渣 碱度 氧 含量 夹 杂物
２Ｊａ ｇｉ ｉｇ ｈ ｎ ｐ ｃａ ｔｅ ｏＬｄ，Ｊａ ｇ ｉ ４ ０； ｉｎ ｎ Ｘ ｎ ｃ ｅ ｇＳ ｅｉｌ ｅ ｌＣ ｔ ｙ Ｓ ｉｎ ｙｎ２ ４ ０ １
３Ｓｈｏ ｏ ｔ ａｓ ｎ ｔ ｌｒ ， ｏ ｈａｔｒ ｎｖｒ ｔ，Ｓ ｅｙｎ １０ ４ ｃｏｌ ｆ ｅ ｌ ｄＭｅａｕｇ Ｎ ｒ ｅｓ ｎＵ ｉ ｓ ｙ ｈｎ ａｇ１０ ０ ） Ｍａ ｒ ａ ｉ ｌ ｙ ｔ ｅ ｅｉ
（ ｃｏｌ ｆ ｔ ｌｒｉ ｌａｄＥ ｏ ｇｃ ｎｉｅｒ ｇ Ｕ ｉ ｒ ｔ ｏ ｃｅｃ ｎ ｅｈ ｏ ｇ ，Ｂ ｉｎ ００ ３ １Ｓｈｏ ｏ ａ ｕｇ ａ ｎ ｃｌ ｉａ Ｅ ｇ ｅ ｎ ， ｎｖ ｓｙ ｆ ｉ ｅａｄＴ ｃｎ ｌ ｙ ｅ ｉｇ１０ ８ Ｍｅ ｌ ｃ ｏ ｌ ｎ ｉ ｅ ｉ Ｓ ｎ ｏ ｊ
关于精炼过程中合成渣行为的探讨
关于精炼过程中合成渣行为的探讨本钢马春生随着科学技术的进步和炼钢工艺的发展，炉外精炼已经成为提高钢的纯净度、改善钢质量的必不可少的工艺手段。
而在炉外精炼的工艺过程中主要的化学反应和工艺目的大多数都是通过各种合成渣来实现。
对应于不同的工艺、不同的品种要求，应该选择不同的合成渣。
因此，对于炉渣，特别是精炼过程中使用的合成渣的研究、开发和应用越来越受到人们的重视。
本文将对各种合成渣的作用，选择及精炼过程中的物理化学行为进行初步的探讨。
1 渣洗用合成渣（即精炼渣）所谓的渣洗就是通过机械的方法让合成渣与钢水充分搅拌、混合，创造良好的渣、钢之间进行化学反应的动力学条件，从而实现诸如脱硫、脱磷、脱氧等工艺目的。
1.1 合成渣的制作方法其制作方法大致可以分为如下种类：1.1.1 机械混合型将各种原料破碎成一定粒度，按照要求的比例配制，并通过机械方法混匀。
这种渣料的制作工艺简单、成本低廉，但是直接加入钢液里时熔点高、热量损失大、反应速度慢。
另一种机械混合型是将各种原材料制成<1mm的粉状，再按一定的比例混匀，加入一定量的结合剂制成小球状，并通过烘干去掉水份加入钢中。
，这种渣料的原料布局比例均匀，比颗粒混合型制作工艺复杂，成本较高。
直接加入钢液时熔点稍低、熔速稍快，由于钢、渣之间接触面较大，故反应速度较快。
1.1.2熔化炉予熔型将原料按一定配比通过小冲天炉（化渣炉）利用焦炭作为热源进行熔化，经水淬、干燥后按需要投入钢水中。
这种渣料，经过预熔已经形成多元相，其成份比较接近设计目标，而且熔点较低，在钢液中溶化速度快，反应迅速。
但是由于焦炭经燃烧后的灰份绝大部份是SiO2，加之炉膛耐火材料的熔损，最终成份很难达到理想状态。
特别是生产低SiO2、低C含量的渣料时，采用该方法生产是难以实现的。
1.1.3 电弧炉预熔渣利用电弧炉将原料加热熔化成熔融状态。
一种是现场有电弧炉的时候可直接将熔融状态的渣料直接用钢水冲混。
一种是现场没有电弧炉的时候将熔融渣料冷却、破碎、干燥后投入到钢包内用钢水冲洗。
钢中显微夹杂物研究现状与进展
钢中显微夹杂物研究现状与进展（一）钢中非金属夹杂物(简称夹杂物)按其尺寸大小可分为显微夹杂物和大颗粒夹杂物两种。
显微夹杂物指尺寸小于50μm，且在金相显微镜下可以观察到的夹杂物。
这类夹杂物对于高强度钢的疲劳性能和韧性都有很大影响。
虽然现有的各种精炼手段可使夹杂物碰撞、聚集、长大和上浮而被熔渣吸收，但要去除颗粒尺寸小于20-30μm的显微夹杂物仍然十分困难。
由于使用环境特殊，弹簧钢以及管线钢等特殊钢种对钢中显微夹杂物要求严格。
粒径大于10μm的脆性夹杂物对高应力弹簧钢的疲劳性能影响很大。
对于碳含量(质量分数)为0.80%-0.85%的高强度钢丝，皮拉利标准要求钢中夹杂物最大尺寸不超过15μm，且细钢丝中夹杂物直径必须小于钢丝直径的2%。
本文总结了钢中显微夹杂物的种类、来源、粒度分布和数量变化等方面的研究结果，并认为对于钢中显微夹杂物的生成、行为及去除等方面尚需进行深人系统的理论研究。
1 钢中显微夹杂物的种类及其来源钢中非金属夹杂物主要是某些元素在钢中形成的氧化物和硫化物。
文献研究结果表明：显微夹杂物种类主要包括硅酸盐、硅铝酸盐、简单氧化物、镁铝尖晶石、硫化物、钙铝酸盐、硅钙酸盐以及氮化物。
虽然钢中显微夹杂的种类与普通夹杂物种类相似，但其来源却有所差别。
热力学分析表明，SiO2、MnO等常见的普通夹杂在钢水精炼过程中难以形成。
钢中存在的硅酸盐和硅铝酸盐是钢水初脱氧过程中形成的粒径微小而在精炼过程中难以去除的脱氧产物与新生成氧化物的结合产物。
镁铝尖晶石是钢水精炼过程中镁铝合金深脱氧产物。
含钙夹杂物多为钙改性氧化铝夹杂生成的复合夹杂物。
在钢水冷却和凝固过程中，Al作为强脱氧剂对钢水进行二次及三次脱氧，生成的氧化铝粒径较小且没有足够时间长大，是显微夹杂物的重要组成部分。
钢中存在的氮化物多为粒径较小的显微夹杂。
热力学分析表明：在钢水精炼和冷却过程中，钢中溶质元素浓度不能满足形成氮化物夹杂的条件要求。
钢中存在的氮化物夹杂为钢水凝固产物。
渣对超低碳钢钢水氧含量影响的分析
研究与开发
鞍钢技术
ANGANG TECHNOLOGY
渣对超低碳钢钢水氧含量影响的分析
总第 349期
常桂华 栗红 陈本文 杨亮 ( 鞍钢股份有限公司技术中心 )
摘要 讨 论了钢包渣、中间包渣 对钢 水中夹 杂物 的吸附 和钢 水的 二次氧 化作 用的影 响、 O B处理对钢包渣的影响和保护浇铸对钢水 的影响。研究表 明, RH 处理 过程中, OB使 渣的氧 化性提高是造 成钢水二次氧化的主要原因。因此, RH 精炼时应尽量减少 O B处理。
2. 0, 第 2罐 FeO /M nO为 1. 3, 所以第 1罐 F e被氧
化带入 0. 0144% 的氧 ( [ O ] OB [ Fe] ) , 第 2罐 F e被 氧化带入 0. 0120% 的氧。 RH 处理过程带入的氧
量见表 1所示。
水二次氧化的主要原因。二次氧化形成的夹杂物 一部分上浮到渣中, 一部分留在钢水中, 降低了钢 水的洁净度。
关键词 钢包渣 中间包渣 超低碳钢 钢水氧含量 中图分类 号: TF 761. 2 文献标识码: A 文章编号: 1006- 4613( 2008) 01- 0019- 04
Analys is on Influence of S lag on Oxygen Content in U ltra- low Carbon M olten Steel
精炼前期, 顶渣中 F eO和 M nO 含量增加, 后 期下降, 但 RH 搬出时钢包渣中 M nO 和 F eO含量 ( F eO + M nO为 11. 3% ~ 13. 5% ) 均高于 RH 搬入 时的含量 ( F eO+ M nO 为 9. 5% ) 。所以, RH 过程 中钢包渣 M nO 对钢水没有氧化作用。
电渣重熔控制H13钢中夹杂物研究
表１ 夹杂 物 的数量 和面 积
甚至引起早期疲劳破坏 。在高强度结构钢中， 由非金属夹
杂 物所 引起 的疲 劳破 坏 已被 证 实 。 电渣 重熔 技 术 可 以显 著降低 电 渣 钢 中夹 杂 物 含 量 并 改 善 夹 杂 物 在 钢 中 的 分
具的工作条件非常恶劣 ， 既要承受高温 、 高压的作用， 还要
承受较 大 的冲 击力 。这就对 Ｈ ３钢 的要 求 比较 高 ， 求具 １ 要
量等性质。并用 带有 Ｅ Ｓ系统 （ ｎｒ ｉ ｅｓ ｅＳｅ． Ｄ Ｅ ｅ ｙＤｓ ｒｖ ｐｃ ｇ ｐ ｉ
ｔ ｍ ｔｒ 的扫 描 电镜 （ Ｅ 分 析 典 型 夹 杂 物 的形 貌 和 化 ｒ ｅｅ） ｏ Ｓ Ｍ） 学成 分 。
有较高的硬度和高温强度的性能 ， 避免热挤压模在使用过
程 中过 早 的变形 和开 裂 。钢 中非 金 属 夹 杂 物 对 钢材 的冶 金 能 有危 害作用 ， 杂物 往 往 成 为疲 劳裂 纹 萌 生 之 源 ， 夹
２ 实验 结 果
２１夹杂 物数 量 ． 在金 相显 微镜 下分 析统 计 了单 位 面积 内夹 杂物 数 量
（ 口 ） １ ０ ｉ 充填 比 ： ７ （ 径 ｔ）平 均 重熔 率 ： 下 高 ０ｍｌ ７ ｌ； ０ ６直 ． ｈ，
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｈ１ ｔｅ ｓ ｏ ｅ ｏ ｈ ｓ ￣ ｅ ｙ ｕ ｉ ｇ ｓｅ ｌ ｎ ｈ ｔｗ ｒ ｉ ｇ ｄ ｅ ｓｅ ｌ．Ｉ ｃ ｕ ｉ ｎ ａ ｅ ｈ ｒ ｆ ｌｅｆｃ ｓｏ ３ ｓｅ ｌ ３ ｓｅ ｌｉ ｎ ｆｔ ｅ ｍｏ ｔｕ ｄ ｌ ｓ ｔ ｅ ｏ ｏ ｋ ｎ ｉ ｔ ｅｓ ｎ ｌ ｓｏ ｓｈ ｖ ａ ｍ ｕ ｆ ｔ ｎ Ｈ１ ｔ ｅ ｎ ｉ ｅ ｐ ｏ ｅ ｔ ｓ ｈ Ｒ ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｔ ｌ ｎ ｎ ｌ ｓ ｎ ｎ Ｈ１ ｔｅ ｒ ｔｄ ｅ ｙ ｕ ｉｇ ｏ ｔ ａ ｃｏ ｃ ｐ ｎ ｃ ｎ ｉｇ ｅｅ ｔ ｎ ｍｉ ｒ ｐ ｒｉ ．Ｔ ｅ ＥＳ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｃ ｎｒ ｌ ｇ ｉ ｃｕ ｉ ｓｉ ３ ｓｅ ｌａ ｅ ｓｕ ｉｄ ｂ ｓｎ ｐ ｉ ｌｍｉｒｓ ｏ ｅ ａ ｄ ｓ ａ ｎ ｎ ｌｃｒ — ｅ ｏｉ ｏ ｃ ｏ ｅ ｏ ｃ ｐ ．Ｔ ｅｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ｔ ａ ｔｅ ｓｚ ｎ ｕｎ￣ｒ ｆｉｃ ｕ ｉ ｎ ｒ ｅ ｒ ａ ｅ ｆ ｒ Ｒ．Ｂ ｔ ｈ ｉ ｃｕ ｉｎ ｒ ｍｌｄ． ｎ ｅｌ ｒｓ ｏ ＇ ｈ ｅ ｕ ｔ ｓ ｏ ｔ ｈ ｉ ａ ｄ ｎ ｒｌ ｌ ｓｏ ｓａ ｅ ｄ ｃ ｅ ｓ ｄ ａｔ ｆ ｓ ｈ ｅ ｏ ｎ ｅ ＥＳ ｕ ｅＴ Ｎ ｉ ｌ ｓ ｓａｅ ｆ ｅ ａ ｄ ｔ ｉ ｔ ｎ ｏ ｏ ｈ ・ ｓ ａ ｅ ｒ ｒ ｎ ｌ ｎ ｕ ｄ ａ ｇ ｅ ｈ ｐ ｓａ ｅ ｔ ａ ｇ ｅ ａ ｄ ｑ ａ ｒ ｎ ｌ ． ｉ Ｋｅ ｒ ｓ Ｈ１ ｔｅ ；ｎ ｌ ｓｏ ｓ Ｅ Ｒ ； ｉ ｔｅ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ： ３ ｓ ｌ ｉ ｃｕ ｉ ｎ ； Ｓ ｄ ｅ ｓ ｌ ｅ ｅ
炉渣反应平衡对钢中总氧和非金属夹杂物影响的研究
张浩（新疆八一钢铁股份有限公司）ZHANG Hao（Xingjiang Bayi Iron &Steel Co.,Ltd ）Abstract:High strength low alloy steel has a strict control on sulfur content,so top slag with high basicity (CaO/SiO 2)and low oxidizing refining slag.As a result,the formation of larger size plastic inclusions in steel,seriously affecting the quality of steel.Slag composition has a great influence on inclusions in steel.In this paper,the effects of five slag systems (CaO%/SiO 2%and Al 2O 3%)on total oxygen and non-metallic inclusions in steel were investigated by means of steel slag balance.The results showed that equilibrium was reached,(%CaO)/(%SiO 2)of five top slags was from 1.93to 4.54,Al 2O 3content was from 21%to 33%;total oxygen content was from 7×10-6to 19×10-6,Non-metallic inclusions in steel were mainly spherical CaO-MgO-Al 2O 3-SiO 2system with size smaller than 5μm,with (CaO+MgO)%/SiO 2%in top slag increasing and Al 2O 3content constant,total oxygen content in steel decreases;mass percent of MnO in non-metallic inclusions decreases and CaO%/Al 2O 3%increases,with Al 2O 3content in top slag increasing and CaO%/SiO 2%constant,total oxygen content in steel increases,mass percent of Al 2O 3and CaO in non-metallic inclusions increases,CaO%/Al 2O 3%changes little and the value keeps about 1,mass percent of MgO and MgO%/Al 2O 3%in non-metallic inclusions decreases.With total oxygen content increasing,the number of inclusions and probability of forming large size inclusions show a rising trend.Key words:high strength low alloy steel;top slag;total oxygen content;inclusion炉渣反应平衡对钢中总氧和非金属夹杂物影响的研究摘要:高强度低合金钢为了控制钢中硫含量，生产过程中采用高碱度、低氧化性精炼渣，致使钢中生成尺寸较大的塑性夹杂物，严重影响钢材质量。
精炼渣系对轴承钢中氧和夹杂物的影响
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维普资讯
２ｏ ０ ７年 第 ３期 （ １ ７期 ） 总 １
侵 蚀 速度 降 低 ；改进 后 渣 系 冶炼 的轴 承 钢 中氧 、
Ｂ 、Ｄ 夹杂 物 含量 明显 降低 ，硫 、Ａ 夹杂 物含 类 类 量略有 下 降 。
２ ０ 年在铝 含 量 相 同情 况下 ，中包过 热度 控 ０４ 制 在 １ ～ ５ｃ ５ ３ Ｃ。连 浇 炉 次 达 １ 炉 ，连 续 浇 注 ２ ６ ２ｈ
北 满 特 钢 ２ ０ 年 建 成 一 条 电炉 炼 钢 、精炼 、 ０２
有效 上浮 ，故钢 中夹杂 物就 多 。
连 铸 、连 轧４ 一体 短 流 程 生 产 线 。２ ０ 年 开始 位 ０３ 按 Ｇ １２４ ２０ 条 件 生 产 高 碳 轴 承 钢 （ Ｃ ｌ、 Ｂ ８５ — ０２ Ｇ ｒ５ Ｇ ｒ５ ｉ ） Ｃ ｌ ＳＭｎ ，先 后 采 用 两 种 （ 碱 度 、 高 碱 度 ） 低 精 炼 渣 生 产 ，２ ０ 年 采 用 高 碱 度 渣 生 产 轴 承 钢 ０４
３ 两种 渣 系冶 炼 结 果 的对 比
从 两 种 渣 系 的 成 分 和 理 化 检 验 结 果 可 以看
出 ．高 碱 度 渣 脱 硫 能 力 比低 碱 度 渣 提 高 ３ ％～ ０ ５ ％，而渣 中Ｍ Ｏ ２ ５ ，高 碱 度渣 对 钢包 的 ０ ｇ 低 ％－ ％
收 藕 日期 ：２０ — ２ １ ；修 回 日期 ：２０ － ３ １ ０７０—５ ０７ ０—０
期不 对 渣进 行调 整 。减 少 重新 形 成夹 杂 和二 次 氧 化 的机会 。
瘤 而 中止浇 注 ，夹 杂物 不合 格 炉 次多 ，特别 是最
初 ３ ，夹 杂超 标 ，氧 含量 在 １ ～ ５ｐ ｍ范 围 内波 炉 ０ １ ｐ 动 。不 能 满 足 Ｇ １ ２ ４ ２ ０ 要 求 ，不 能 批 量 生 Ｂ ８５ — ０ ２ 产。
精炼渣对钢水脱氧效果影响的实验研究
ＬＩ Ｙｍ＇１９ ＪＩＡＮＧ Ｚｈｏｕｈｕａ ＪＩＡＮＧ Ｍａｏｆａ ＧＵＯ Ｚｈｏｎｇｗｅｎ ｗｕ Ｙｏｎｇｊｕｎ （Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ Ｕｎｉｖｅｒｓ时）
ＡＢＳＴＲＡＣＴ Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆｄｅｏｘｉｄｉｚａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｔｏ ｍｏｌｔｅｎ ｓｔｅｅｌ ｗｉｔｈ ｒｅｆｉｎｉｎｇ ｓｌａｇ ｗ∞ｓｔｕｄｉｅｄ ｏｎ ＭｏＳｉ２ ｆｕｒｎａｃｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ ｏｆｑｕａｄｒａｔｉｃ ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ．Ｔｈｅ ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ ｏｘｙｇｅｎ ａｎｄ ｔｏｔａｌ ｏｘｙｇｅｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｗａｓ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｒｅｆｉｎｉｎｇ ｓｌａｇ ａｎｄ ｍｏｌｔｅｎ ｓｔｅｅｌ ｗａｓ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ．Ｔｈｅ ｉｎｆｉｕｅｎｃｅ ｏｆｏｐｔｉｃａｌ ａｌｋａｌｉｎｉｔｙ，ｔｈｅ ｃｏｎｔａｎｔｓ ｏｆＡｌ２０３ ａｎｄ ＣａＦ：ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｆｉｎｉｎｇ ｓｌａｇ ｗａｓ ａｓｓａｙｅｄ Ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｆｉｎｉｎｇ ｓｌａｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ５７．２９％ＣＡＯ，９％Ａ１２０３，１０％Ｍ【ｇＯ， ８．７１％Ｓｉ０２ ａｎｄ １５％ＣａＦ２
（４）每隔３０分钟取一次钢样并测定溶解氧，至渣系脱氧平衡（预备实验所确定的１２０分钟）时，取
钢样、渣样并测定溶解氧：
（５）加入１９Ａ１粒终脱氧，１５ｒａｉｎ后取钢样并测定溶解氧：
（６）终脱氧结柬（３０分钟）时取钢样、渣样并测定溶解氧。
４实验结果及讨论
４ １精炼淹脱氯实验的实验结果
正交实验的实验结果见表２。从表２中可以看出，每组实验中的溶解氧都保持在０．０００８．０．００１２％的较
不同碱度精炼渣系对弹簧钢夹杂物的影响
２ ０ １ ３年 ８月
武
汉
科
技
大
学
学
报
Ｖｏ １ ． ３６。 Ｎｏ ． ４ Ａｕ ｇ ．２ ０１ ３
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｗｕ ｈ ａ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
组成、 形 态与 分 布 ， 采用两次 Ｌ Ｆ炉 进 站 精 炼 方 式 ， 并 在 二 次 精 炼 过 程 中设 计 了 两种 不 同碱 度 的 渣 系 ， 通 过 氧
氮 分析 仪 、 电子探 针 等检 测 手段 对 比 分 析 两 种 工 艺 下钢 中 全氧 含 量 、 夹 杂 物 尺 寸 与成 分 。 结果 表 明 ， 低 碱 度 精 炼 渣使 弹 簧钢 夹 杂物 成 分趋 近 于 Ａ１ ｚ Ｏ 。 一 Ｓ ｉ Ｏ ｚ — Ｃ ａ Ｏ 系统 中低 熔 点 塑性 化 区 间 ， 但 不 利 于 大颗 粒 夹 杂 物 的 控 制 与消除 ； 高碱 度 精 炼 渣 使 夹杂 物 的 平 均 尺 寸 更 小 ， 分布更均 匀， 但 夹 杂 物 中 Ａ１ ０。 含 量偏 高； 高碱 度 精 炼 渣 有
１ 试 验
试验 钢种 为 Ｓ ｉ — Ｃ ｒ系 弹簧 钢 ５ ５ Ｓ ｉ Ｃ ｒ ， 其 生 产 流 程为 ： 铁水脱 硫预 处理一 １ ２ Ｏ ｔ 顶底 复 吹转 炉一 Ｌ Ｆ炉一 次精炼 一ＲＨ 钢 水循环 脱气 一 Ｌ Ｆ炉 二次 精 炼一 ２ ０ ０ ｍｍ×２ ０ ０ ｍｍ 方 坯 连 铸 。该 工 艺 要
（ 简称 洁净 钢工 艺） ， 将 钢水 中全 氧 含量 降至 （ ９ ～ １ ０ ） ×１ ０ ， 以减少 夹杂 物数 量和 尺寸 。其 缺点
合成渣精炼法控制钢帘线夹杂物形态
合成渣精炼法控制钢帘线夹杂物形态章 军,王 勇,李本海,许晓东(首钢技术研究院,北京 100041)摘 要:通过改变精炼过程造渣工艺,减少Al 和铝矾土的加入量达到控制钢中夹杂物形态的目的。
试验结果表明,对于钢帘线的精炼,最有效控制夹杂物形态的渣是硅灰石或其它成分与硅灰石的混合物。
采用新的炉渣精炼工艺,钢水纯净度明显改善。
关键词:钢帘线;夹杂物;Al 2O 3;硅灰石中图分类号:TF769.2 文献标识码:A 文章编号:1004-7638(2003)04-0039-05CONTR OLLING OF INCL USION MORPH OLOG Y IN STEE L COR DB Y COMPOSITE REFINING SLAGZH ANGJun ,W ANG Y ong ,LI Ben -hai ,X U X iao -dong(T echnical Research Institute of Shoudu Iron &S teel G roup C orp.,Beijing 100041,China )Abstract :The inclusion m orphology is controlled by changing slag formation and reducing the added quantity of Al and bauxite in refining process.The results dem onstrate that the m ost effective method to control the inclu 2sion m orphology is adding w ollastonite or the mixture of w ollastonite in refining process of steel cord.The cleanliness of m olten steel has been greatly im proved after adopting new slag refining process.K ey Words :steel cord ;inclusion ;Al 2O 3;w ollastonite0 引言 钢帘线被誉为钢铁产品中“皇冠上的明珠”、“线材中的极品”,是超洁净钢的代表产品和钢铁企业线材生产水平的标志性产品。
不同碱度精炼渣系对弹簧钢夹杂物的影响
不同碱度精炼渣系对弹簧钢夹杂物的影响吴超;孙宜强;罗德信;鲁修宇【摘要】大颗粒不变形夹杂物是造成弹簧钢疲劳失效的主要原因.为了优化高级别弹簧钢55SiCr中夹杂物的组成、形态与分布,采用两次LF炉进站精炼方式,并在二次精炼过程中设计了两种不同碱度的渣系,通过氧氮分析仪、电子探针等检测手段对比分析两种工艺下钢中全氧含量、夹杂物尺寸与成分.结果表明,低碱度精炼渣使弹簧钢夹杂物成分趋近于Al2O3-SiO2-CaO系统中低熔点塑性化区间,但不利于大颗粒夹杂物的控制与消除；高碱度精炼渣使夹杂物的平均尺寸更小,分布更均匀,但夹杂物中Al2O3含量偏高；高碱度精炼渣有利于钢液的深脱氧,钢的洁净度更高,但需注意连铸过程中钢液的氧化.%The existence of non-deformable inclusions with large size is one of the major factors that cause the fatigue failure of spring steel.To optimize the composition,morphology and distribution of inclusions in high grade spring steel 55SiCr,two LF refining processes were carried out when two kinds of refining slag system with different basicities were designed and employed in steel making process.Total oxygen content,the size and composition of inclusions in spring steel were analyzed with oxygen-nitrogen analyzer and EPMA.It is concluded that refining slag with lower basicity makes the composition of inclusions in spring steel approaching to the plastifying zone with low melting points in ternary system of Al2O3-SiO2-CaO,but is unfavourable for the removal and control of inclusions with larger size.The slag with higher basicity contributes to the formation of inclusions with smaller and even size,but increases Al2O3 content in inclusions.Refining slag with higher basicity isbeneficial for deeply-deoxidation to achieve high purity steel,at the same time,reoxidation of molten steel during continuous casting process should be prevented.【期刊名称】《武汉科技大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(036)004【总页数】5页(P254-257,285)【关键词】弹簧钢;碱度;精炼渣;夹杂物;塑性化【作者】吴超;孙宜强;罗德信;鲁修宇【作者单位】武汉钢铁(集团)公司研究院,湖北武汉,430080;武汉钢铁(集团)公司研究院,湖北武汉,430080;武汉钢铁(集团)公司研究院,湖北武汉,430080;武汉钢铁(集团)公司研究院,湖北武汉,430080【正文语种】中文【中图分类】TF769.2疲劳断裂是弹簧钢的主要失效形式。
铝脱氧钢中Al_(2)O_(3)夹杂物与Al_(2)O_(3)-C质水口耐材的粘附机理研究
铝脱氧钢中Al_(2)O_(3)夹杂物与Al_(2)O_(3)-C质水口耐材的粘附机理研究于会香;霍文聪;邱光元;郝丽霞;刘春阳【期刊名称】《炼钢》【年(卷),期】2024(40)1【摘要】铝脱氧钢连铸过程中的水口堵塞一直是困扰生产的难题,弄清水口堵塞的形成机理对解决该问题非常重要。
研究首先在实验室制备了含有单一、量多的Al_(2)O_(3)夹杂物的钢液,然后与Al_(2)O_(3)-C质耐材棒反应不同时间,研究了钢中Al_(2)O_(3)夹杂物与耐材棒的粘附行为,在此基础上探讨了铝脱氧钢连铸过程水口堵塞的形成机理。
研究发现,耐材棒与钢液反应一段时间后,在耐材棒表面由内向外逐渐形成两层Al_(2)O_(3),第1层致密平滑,厚度较薄;第2层松散粗糙,厚度较厚。
水口堵塞的形成机理为,耐材插入钢液一段时间内,因温度升高,耐材表面区域的SiO_(2)、Al_(2)O_(3)与C反应生成的SiO、Al_(2)O气体向钢液扩散,在耐材表面分别与钢液中的[Al]、耐材中的SiO_(2)反应生成Al_(2)O_(3);耐材棒表面的SiO_(2)也会与钢液中的[Al]反应生成Al_(2)O_(3);三者共同作用形成第1层致密的Al_(2)O_(3)。
第1层Al_(2)O_(3)层形成后,钢液中的Al_(2)O_(3)夹杂物易于在其上面附着,形成第2层松散的Al_(2)O_(3)。
随着时间的延长,Al_(2)O_(3)层变厚,水口堵塞逐渐形成。
第1层Al_(2)O_(3)形成机理以化学反应为主,增长缓慢;第2层以钢中夹杂物粘附为主,增长较快。
【总页数】9页(P59-67)【作者】于会香;霍文聪;邱光元;郝丽霞;刘春阳【作者单位】北京科技大学冶金与生态工程学院;北京首钢股份有限公司迁安钢铁公司【正文语种】中文【中图分类】TF777【相关文献】1.铁素体马氏体钢表面激光熔覆Al_(2)O_(3)和Al_(2)O_(3)/FeCrNi涂层的组织与性能研究2.介孔Ni/Al_(2)O_(3)催化剂用于月桂酸甲酯加氢脱氧:Al_(2)O_(3)结构和物相的影响3.精炼渣Al_(2)O_(3)含量对铝脱氧钢中夹杂物的影响4.硅锰脱氧钢中CaO-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)夹杂在固态钢中的结晶行为5.CaO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)系渣中Al_(2)O_(3)含量对铝镁质浇注料侵蚀的影响因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
超低氧特殊钢中非金属夹杂物研究
超低氧特殊钢中非金属夹杂物研究摘要：超低氧含量和低夹杂物级别是高品质轴承钢的重要指标。
分析了高品质轴承钢中超低氧含量和非金属夹杂物控制的影响因素，如出钢除渣、铝脱氧、高碱度精炼渣、真空或非真空条件下的长时间搅拌和合理的生产工艺流程等。
得出生产5×10-6[0]、≤1×10-6[H]和≤12×10-6[Ti]的超纯净高品质轴承钢的关键是对各冶炼工序的严格控制。
文中分析了国内轴承钢的质量并提出了研究方向。
关键词：高品质轴承钢；超低氧；非金属夹杂冶炼工艺前言：随着社会进步和科学技术的发展，尽管较多轴承钢厂的钢中全氧已控制在10X10-6以下，但仍把钢中氧含量控制在超低水平作为改善钢性能的重要手段之一，国外钢铁企业如瑞典SKF以及日本山阳特殊钢、大同特殊钢等都有比较成熟的控制钢中全氧和非金属夹杂物的工艺技术。
1 国内外高品质轴承钢中全氧和夹杂物控制水平表1列出了国内外先进轴承钢公司生产的高品质轴承钢中全氧和非金属夹杂物的控制水平。
瑞典SKF公司OVAKO厂生产的高品质轴承钢中氧含量为5X10-6，夹杂物含量达到极低的程度。
日本神户钢铁公司和大同特殊钢公司的全氧T．0分别达到了4×10—6、≤5×10—6，日本山阳特殊钢厂轴承钢氧含量的变化等也见表1所示。
表1国内外高品质轴承钢中全氧和夹杂物控制现状2 高品质轴承钢中超低氧含量和夹杂物控制工艺2.1 出钢除渣国内外采用无渣出钢（如EBT）、钢包扒渣、真空吸渣和换钢包除渣等技术，将氧化渣彻底排除，以减少氧化渣对钢液总氧含量的影响。
如瑞典SKF在双炉壳熔炼出钢后，将对钢水进行除渣处理，日本神户在转炉出钢后将对钢水进行排渣处理，日本山阳特殊钢采用EBT出钢，蒂森维藤厂也采用电弧炉EBT出钢，控制氧化渣对钢水总氧的影响。
2.2 Al脱氧在精炼过程中，真空下碳脱氧速度很慢，并且效果差，如果只采用真空碳脱氧工艺，钢中氧含量可高达0．002％以上。
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第16卷第6期2006年6月中国冶金China M etallurg yV ol.16,No.6June 2006基金项目:国家自然科学基金和上海宝山钢铁集团公司联合资助(50174012)作者简介:李 阳(1973-),男,博士后,讲师; E -mail:lyguguai@; 修订日期:2006-03-06精炼渣对非铝脱氧钢中夹杂物影响的实验研究李 阳1, 姜周华1, 袁伟霞2, 易卫东3(1.东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳110004; 2.武汉钢铁集团公司技术中心,湖北武汉430083; 3.武汉钢铁集团公司炼钢部,湖北武汉430083)摘 要:实验用氧化镁质坩埚在M o Si 2炉上进行,实验钢种为重轨钢,选用S-i Ca -Ba 合金为脱氧剂。
实验发现,随精炼渣碱度(R )的增大,钢液中全氧降低,夹杂物总数、总面积和平均半径减小。
精炼渣中w (A l 2O 3)为13%~20%时夹杂物的总数及总面积最小;w (A l 2O 3)>20%时细小夹杂物比例明显增大。
精炼渣中的二氧化硅、三氧化二铝对夹杂物中二氧化硅和三氧化二铝的质量分数有直接影响,其在渣组成为钙斜长石成分的实验中尤为明显。
因此,通过控制精炼渣的成分来控制非铝脱氧钢中夹杂物的组成是可行的。
关键词:脱氧;精炼渣;夹杂物中图分类号:T F703.6文献标识码:A文章编号:1006-9356(2006)06-0028-04Effect of Refining Slag on Inclusions inNon -Aluminum Deoxidation SteelLI Yang 1, JIANG Zhou -hua 1, YUA N We-i x ia 2, YI W e -i dong 3(1.Schoo l o f M aterials and M etallurg y,N ort heastern U niv ersity ,Sheny ang 110004,L iao ning ,China;2.T echno lo gy Center,Wuhan I ron &Steel Corp.,Wuhan 430080,Hubei,China;3.Department of Steelmaking ,W uhan Iro n &Steel Cor p.,W uhan 430080,H ubei,China)Abstract:T he ex per iments wer e car ried out by M o Si 2furnace in M gO crucible.T he ex per imented steel w as heav y r ail steel and S-i Ca -Ba alloy w as used as the deox idizer.T he results show that the to tal o x ygen content of steel,and the tota l quantity,to tal area and av erag e radius o f inclusio ns decrease w ith the increasing of basicity (R )o f r e -fining slag.T he total quant ity and total area of inclusions are least when Al 2O 3content in r efining slag from 13%to 20%,w hile the propor tio n o f sma ll inclusions incr eases w hen mo re than 20%A l 2O 3content.T he contents of SiO 2and A l 2O 3in inclusions ar e aff ected directly by t he SiO 2and Al 2O 3content in r ef ining slag ,especially in slag w ith CaO A l 2O 3 2SiO 2.T herefo re,it's feasible to contro l the co mpo sitio n o f inclusion in non -aluminum deo x-i dation steel by contro lling t he composit ion of r efining slag.Key words:deo xidation;r efining slag ;inclusion钢中三氧化二铝会导致钢材在加工或使用过程中出现裂纹或断裂,残留在钢中的铝会引起耐热钢的蠕变脆性,降低了钢的高温强度,并恶化了钢轨钢和车轮钢等钢种的疲劳性能[1],因此,此类钢种多使用不含铝的碱土金属合金[2],尤其是含钡合金复合脱氧[3~6],有较好的冶金效果。
为了创造夹杂物上浮的有利条件、降低其不利影响,有必要研究精炼渣成分对非铝脱氧钢中的脱氧产物上浮和脱氧产物成分的影响,以寻求控制夹杂物成分的方法。
但目前关于精炼渣成分对夹杂物的影响研究多集中在铝脱氧钢方面[7~10],非铝脱氧钢则较少涉及。
本研究在实验室条件下重点考察了非铝脱氧钢中精炼渣碱度(R )和渣中三氧化二铝对钢中夹杂物组成、数量和尺寸的影响。
1 实验方案及操作步骤精炼渣系选取CaO -Al 2O 3-SiO 2-Mg O -CaF 2渣,其碱度和成分的变化见表1。
另外,选取钙斜长石(CaO -Al 2O 3-2SiO 2)成分的精炼渣作对比实验。
实验用高纯氧化镁坩埚在M oSi 2炉上进行,温度确定为1600 ,钢种为重轨钢U71M n 。
脱氧剂选取S-i Ca -Ba 合金,成分为w (Si)50%~55%,w(Ca)12%~14%,w(Ba)13%~15%,吨钢加入量为2.5kg。
实验操作过程:1kg钢样→升温至1600 →加入配好的渣料并吹氧,使溶解氧达到(600~700) 10-6以上→加复合脱氧剂和SiM n,取样→分别于10,20,40min时取样、定溶解氧(保温40min)→停电→冷却至室温→取出整个钢样→分析钢的成分、全氧和夹杂物。
表1 实验炉渣成分Table1 Composition of experrim ent slag编号R化学成分/%w(CaO)w(SiO2)w(Al2O3)w(M gO)w(CaF2)10.833.341.7101052 1.037.537.5101053 1.54530101054 2.05025101055 1.0404051056 1.03535151057 1.032.532.5201058 3.056.2518.75101059 4.060151010510*0.520.741.537.8--*选取钙斜长石成分的精炼渣进行对比实验。
2 实验结果及讨论2.1 实验过程中全氧的变化钢中全氧随精炼渣碱度及精炼时间的变化情况见图1。
从中看出,在实验的前10min内全氧急剧降低,之后缓慢下降;实验进行到20m in时全氧基本达到平衡。
从实验过程和终点全氧来看,钢液中的全氧基本上随精炼渣碱度的增加而降低,这说明提高精炼渣的碱度对降低钢液中的全氧有利。
钢中全氧随渣中三氧化二铝的变化情况见图2。
从中看出,在实验的前10min内全氧急剧降低,之后缓慢下降;实验进行到20min时全氧基本达到平衡。
从实验过程和终点全氧来看,钢液中的全氧基本上是随三氧化二铝的增加而降低,但降低的幅度不大。
2.2 夹杂物的尺寸和分布对脱氧实验终点试样进行研磨和抛光后,用LEICA Q5501W图象仪和DMRME显微镜对每个试样观察30个视场(放大500倍),用图象处理系统对有夹杂物的视场进行自动与半自动处理。
2.2.1 精炼渣碱度对夹杂物分布的影响精炼渣中w(A l2O3)=10%、R=0.8~4.0时夹杂物的分布情况见表2。
除个别数据有所波动外,夹杂物的总数量、总面积和平均半径基本上是随炉渣碱度的增大而减小,夹杂物半径小于2 m的比例随炉渣碱度的增大而明显增大,说明渣碱度的增大对生成细小夹杂物有利。
图1 w(T.O)随精炼渣R及精炼时间的变化Fig.1 Variation of total oxygen content with basicityof ref ining slag and refiningtime图2 w(T.O)随Al2O3及精炼时间的变化Fig.2 Variation of total oxygen content with Al2O3content and ref ining time表2 不同碱度下夹杂物分布情况Table2 Distributions of inclusion in diff erent basicity of refining slag编号R夹杂物半径( m)分布/%0~2.0 2.1~5.0 5.1~10.010.1~20.020.1~50.0平均半径/ m总数/个总面积/ m210.88.159.122.8 6.4 3.58.1714147529.432 1.017.169.012.3 1.10.5 4.693060718.023 1.519.066.811.4 2.70.2 4.552734015.914 2.024.766.48.10.50.3 3.776632921.708 3.049.333.312.0 4.70.7 4.953540800.439 4.058.530.59.2 1.60.4 3.756824966.20 注:精炼渣中w(Al2O3)=10%。
29第6期 李 阳等:精炼渣对非铝脱氧钢中夹杂物影响的实验研究2.2.2 A l 2O 3对夹杂物分布的影响 精炼渣中R =1.0、w (A l 2O 3)=5%~20%时夹杂物的分布情况见表3。
从中可看出,w (Al 2O 3)=5%和钙斜长石成分w (Al 2O 3)=37.8%时夹杂物的总数及总面积最大;而当w (Al 2O 3)=15%时二值最小。
从夹杂物的分布看出,当w (Al 2O 3)>20%时夹杂物半径小于2 m 的比例最大,说明精炼渣中含有一定的三氧化二铝对去除较大颗粒的夹杂物有利;而各组实验的夹杂物半径小于10 m 的比例均为98%左右,即三氧化二铝对半径小于10 m 的夹杂物影响不大。
三氧化二铝对夹杂物数量和面积的影响见图3。
从中看出,随三氧化二铝的增加,夹杂物的总数及总面积均呈现出先减小再增大的趋势,当w (A l 2O 3)为17%左右时取得最小值。