电渣冶金过程中氧含量变化的研究
炼钢过程中降低氧氮含量的探讨
炼钢过程中降低氧氮含量的探讨作者：林振芳来源：《环球市场信息导报》2011年第07期该文分析钢中氧、氮对钢水质量的影响，总结炼钢生产过程氧、氮含量变化规律以及炼钢各工艺环节降低氧、氮的主要作用，并探讨炼钢各工艺环节降低氧、氮采取的措施。
炼钢过程；氧、氮含量；工艺控制；产品质量过程中，钢中溶入了大量的氧。
而当来自铁水、炉气和与钢水接触的空气中的氮含量超过一定限度时，易在钢中形成气泡，造成钢材内部组织疏松，韧性下降，脆性增加等缺陷。
1 .钢中氧、氮对钢水质量的影响1.1氧对钢质量的影响在一般条件下，氧的主要危害表现在：钢中溶解了氧，转炉终点氧含量高达700€?0-6~1000€?0-6；氧化合金，降低了合金的吸收率；大量气泡的产生影响浇注的正常进行，将会破坏锭或坯的合理结构，严重影响钢锭质量，甚至造成废品。
严重降低钢的力学性能，尤其是塑性和韧性；钢中的氧能加剧硫的热脆危害。
1.2氮对钢材质量的影响在一般条件下，氮的主要危害表现在：由于Fe4N的析出，导致钢材的时效性；钢中氮含量增加，钢的焊接性能变坏；氮化物析出恶化钢的塑性和冲击韧性，使钢变脆；对于深加工拉拔的钢材，氮化物夹杂降低钢材塑性变形能力，影响拉拔性能。
不同钢种对钢中N、O含量要求不同。
笔者仅对45#钢的冶炼工艺进行分析。
2. 炼钢两炉45#钢生产工艺实践45#钢生产工艺过程见表1：由图l可以看出，炉号3572过程钢中T[O]逐渐降低，盘条的T[O]为22 x 10-6；软吹后的钢样中T[O]较高为81€?0-6，可能是因为钢中夹杂物上浮，而取样位置是在钢包钢液上部的缘故；中间包内钢样T[O]为43 x 10-6，比软吹后降低了38€?0-6，表明软吹时夹杂物聚集长大，在中间包内上浮排除；对照图2可知，从软吹后到中间包的钢样[N]仅增加了6 X 10-6，表明该炉钢液从钢包浇注到中间包过程中保护浇铸较好，钢水二次氧化不严重；从中间包到铸坯钢样的T[O]又降低了13€?0-6，表明结晶器保护渣又吸附了一部分夹杂物。
电渣重熔钢液洁净度控制研究进展
２０１０年４月第１８卷第２期河南冶金ＨＥＮＡＮＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹＡｐｒ．２０１０Ｖ０１．１８Ｎｏ．２电渣重熔钢液洁净度控制研究进展李京社王再飞杨树峰（北京科技大学）摘要电渣重熔工艺能够显著去除钢中的非金属夹杂物、降低钢中的总氧含量。
本文阐述了电渣重熔过程中非金属夹杂物的去除机理、夹杂物成分和含量的控制以及电渣重熔过程中氧含量的控制，介绍了电渣重熔过程钢液洁净度控制的研究进展，提出了进一步提高电渣重熔过程钢液洁净度水平的研究方向。
关键词电渣重熔非金属夹杂物总氧含量ＲＥⅧＷ０ＦＣＬＥＡＮＬⅡ岖ＳＳＣｏＮＴＲＯＬＦｏＲＳＴＥＥＬＳＰＲｏＤＵＣＥＤＢＹＥＳＲＰＲｏＣＥＳＳＬｉＪｉｎｇｓｈｅＷａｎｇＺａｉｆｅｉＹａｎｇＳｈｕｆｅｎｇ（ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ）ＡＢＳＴＲＡＣＴＥＳＲｐｒｏｃｅｓｓｃｏｕｌｄｎｏｔｏｎｌｙｒｅｍｏｖｅｎｏｎｍｅｔａｌｌｉｃｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓｌａｒｇｅｌｙｂｕｔａｌｓｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｔｏｔａｌｏｘｙｇｅｎｃｏｎｔｅｎｔｎｏｔａｂｌｙ．ＴｈｅｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｃｌｅａｎｌｉｎｅｓｓｉｎＥＳＲｐｒｏｃｅｓｓｈａｓｂｅｅｎｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｍｅｃｈａｚｉｓｍｏｆｒｅｍｏｖｉｎｇｎｏｎｍｅｔａｌ－ｌｌｅｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ，ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｂｏｔｈｃｏｎｔｅｎｔａｎｄｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｎｏｎｍｅｔａｌｌｉｃｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓａｎｄｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｏｔａｌｏｘｙｇｅｎｃｏｎｔｅｎｔ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｇｒｅｇｉｖｅｎｉｎｏｒｄｅｒｔｏｆｕｒｔｈｅｒｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｖｅｌｏｆｃｌｅａｎｌｉｎｅｓｓｉｎＥＳＲｐｒｏｃｅｓｓ．ＫＥＹＷＯＲＤＳＥＳＲｎｏ舢ｅ瞌Ｉｌｉｃｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓｔｏｔａｌｏｘｙｇｅｎｃｏｎｔｅｎｔ０前言电渣重熔（ＥＳＲ）是利用电流通过电渣层产生电阻热来熔化自耗电极的合金母材，液体金属以熔滴形式经渣层下落至水冷结晶器中的金属熔池内，即渣洗清洁钢液，钢锭由下而上逐步结晶。
直流供电模式下渣系组成对电渣重熔钢锭洁净度的影响
文章编号：1671-7872(2024)02-0135-07直流供电模式下渣系组成对电渣重熔钢锭洁净度的影响赵 磊 ，王 宇 ，王冰杰 ，常立忠 ，施晓芳(安徽工业大学 冶金工程学院, 安徽 马鞍山 243032)摘要：采用自制的小型变频电渣炉，在直流供电模式下对二元渣系(30% Al 2O 3+70% CaF 2)和三元渣系(20% Al 2O 3+20%CaO+60% CaF 2)进行电渣重熔实验，采用氧氮分析仪及ASPEX 夹杂物自动分析系统分析电渣锭中氧氮含量和夹杂物的数量、尺寸、分布及形貌等，探讨直流供电模式下渣系组成对电渣重熔钢锭洁净度的影响。
结果表明：在同一供电模式(直流正接或直流反接)下，渣系稳定是电渣锭氧含量、夹杂物数量及种类分布的主要影响因素，但对氮含量和夹杂物形貌的影响不大；与二元渣系相比，三元渣系重熔钢锭中夹杂物的数量明显减少、尺寸减小、分布更分散，这是因为CaO 的稳定性比Al 2O 3强。
在同一渣系下，直流正接制备的电渣锭中夹杂物数量明显高于直流反接，夹杂物形貌没有明显区别；直流正接对渣池中氧化物的电解作用高于直流反接，直流正接制备的电渣锭中夹杂物的钙含量比直流反接更低。
关键词：渣系；不锈钢；电渣重熔；夹杂物；直流；洁净度中图分类号：TF 744 文献标志码：A doi ：10.12415/j.issn.1671−7872.23163Influence of Slag Composition on Cleanliness of Electroslag RemeltingIngots under Direct Current Power Supply ModeZHAO Lei, WANG Yu, WANG Bingjie, CHANG Lizhong, SHI Xiaofang(School of Metallurgical Engineering, Anhui University of Technology, Maanshan 243032, China)Abstract ：The self-made small inverter electroslag furnace was used to carry out electroslag remelting experiments on binary slag system (30% Al 2O 3+70% CaF 2) and ternary slag system (20% Al 2O 3+20% CaO+60% CaF 2) under the mode of DC power supply. The oxygen and nitrogen content and the quantity, size, distribution and morphology of inclusions in electroslag ingots were analyzed by using oxygen and nitrogen analyser and ASPEX automatic inclusions analysis system to explore the influence of slag composition on the cleanliness of electroslag remelting ingots under DC power supply mode. The results show that in the same power supply mode (DC positive or DC reverse), the stability of the slag system is the main influencing factor on in the oxygen content, the number and distribution of inclusions of electroslag ingot, but has little effect on the nitrogen content and morphology of inclusions. Compared with the binary slag system, the number of inclusions in the ternary slag system remelted ingot is significantly reduced, and their size is reduced, and their distribution is more dispersed, this is because the stability of CaO is stronger than that of Al 2O 3. In the same slag system, the number of inclusions in the electroslag ingot收稿日期：2023-10-30基金项目：国家自然科学基金项目(52074002)；安徽省自然科学基金项目(2208085J37；安徽省重点研发计划项目(202304a05020024)作者简介：赵磊(1998—)，男，安徽肥东人，硕士生，主要研究方向为特殊钢冶金。
_EAF_LF_VD_工艺钢中控制全氧含量工艺探讨
054 - 1417 16. 78 58. 27 0. 73 4. 20 0. 13 19. 09
综合上述工艺方案一 、方案二 ,固化工艺 ,采用 以 EAF 炉扒渣 ≥60 % ,用 SiC 粉造快白渣 (低碳钢 在还原初期炉内用钢芯铝预脱氧) ,在炉内粗调钢 种化学成分 , EAF 炉实施控渣出钢 ,钢包渣层厚度 ≤80mm , 随钢流加复合钙系脱氧剂 2kgΠt , LF 炉用 Ⅱ型预熔精炼渣 4 kgΠt～6 kgΠt ,精炼过程用复合钙 系脱氧剂 1 kgΠt～2 kgΠt ,要求渣中 ( FeO) < 0. 5 % , 视炉渣碱度等情况适量加石灰调渣 ,炉内精调化学 成分 ,进入 VD 工位 ,按规程要求进行真空处理 ,在 ≤67 Pa 的真空度下保持时间 ≥10 min ,在 VD 喂线 工位喂铝线进行终脱氧 ,软吹氩 3 min～5 min 。
VD 后浇注样 [ O]全Πppm
62. 3 62. 3 64. 6 63. 6 50. 9 55. 6 65. 4
表 3 钢中氧化物夹杂组成分析
炉号 054 - 0005 054 - 0006 054 - 0010 054 - 0017 054 - 0018
Al2O3 0. 00837 0. 00749 0. 00652 0. 00772 0. 01075
LF 精炼后 [ O]全Πppm
52. 7 58. 6 71. 5 49. 8 50. 8 72. 0 58. 4
炉号
054 - 0423 054 - 0391 054 - 0565 054 - 0550 054 - 0451 054 - 0341
平均
钢种
A266CL4 A182F22
45E 45E A266CL4 A266CL4
电渣重熔六元渣系FeO活度的研究
２ ０ １ ７年 ３月
材
料
与 冶 金
学 报
Ｖ０ ｌ －ｌ ６ Ｎｏ ．１ Ｍａ ｒ ｃ ｈ ２ ０１ ７
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ａ ｎ ｄ Ｍｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｕ ｒ ｇ ｙ
ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． １ ４ １ ８ ６ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． １ ６ ７ １— ６ ６ ２ ０ ． ２ ０ １ ７ ． Ｏ １ ． ０ ０ ６
Ｓ ｉ Ｏ ，． ｔ ｈｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ Ｆｅ ０ ｉ ｎ ｔ ｈｅ ２ ０％ Ｃ ａ Ｏ 一２ ０％ Ａ１ ， ０ —６Ｏ ％ Ｃａ Ｆ，ｈｅ ｘ ａ ｂ ａ ｓ ｉ ｃ ｓ ｌ ａ ｇ ｓ ｆ ｏｒ ｔ ｈｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏｓ ｌ ａ ｇ ｒ ｅ ｍｅ ｌ ｔ ｉ ｎｇ ｗｅ ｒ ｅ
２ Ｂｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｋｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ａ ｌ Ｍｅ ｌ ｔ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｐ ｒ ｅ ｐ ａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｈｉ ｇ ｈ—Ｅ ｎ ｄ Ｍｅ ｔ ｌ ａ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ８ ３，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
电渣 重 熔 ｔ 兀 ０ 一 渣系 Ｆ ｅ Ｏ 活 度 的 研 究
刘 帅 ，鲁 浩 ，郭汉杰 ，段 生ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ，杨文晟 ，
（ １ ．北京科技大学 冶金 与生态工程学 院 ，北京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ；
２ ．高端金属材料特种熔炼与制备北 京市重点实验室 ， 北京 １ ０ ０ ０ ８ ３ ）
度时 ， 随Ｆ ｅ Ｏ质量分数增加 Ｆ ｅ Ｏ活度相 近 ； 碱度为 １时 ， Ｆ ｅ Ｏ的活度随 Ｍｇ Ｏ的质量分数 增加而 增大 ， 随温度 升 高而增加 ， 且 Ｍｇ Ｏ含量越高 ， Ｆ ｅ Ｏ活度越大 ； 当碱度增加到 ４ 、 ７、 １ ０时 ， Ｆ ｅ Ｏ的活度随 Ｍｇ Ｏ的质 量分数增加而减
电渣重熔过程中氧的控制
电渣重熔过程中氧的控制电渣重熔作为一种精炼手段在生产优质钢的方面具有独特的优点，它的优点之一就是能够有效的去除钢中的非金属夹杂物。
实践表明，在重熔过程中，自耗电极中的原始夹杂可以去除，重熔钢中的夹杂主要是金属熔池冷却结晶过程中新生成的。
由于非金属夹杂物的存在，严重的影响了钢的强度、塑性等力学性能。
大量实践表明，钢中的氧化物夹杂与氧含量有着直接的关系（如图），氧化和还原是化学反应的两个方面，一个元素被氧化，必然伴随着一个元素的还原，在重熔过程中，钢中活泼元素如Al、Ti、Ce、B等，经常会因为氧化而损失。
如何防止活泼元素的氧化，是电渣重熔的重要冶金问题之一。
一、电渣过程中氧的来源电渣重熔过程中氧通过下述途径进入熔渣及钢液[1]：（1）原始电极钢中溶解的氧及电极中不稳定的氧化物在高温时分解放出的氧（2）电极表面生成的氧化铁皮随电极的重熔带入渣中的氧（3）氧直接从大气中通过渣池转移到金属熔池（4）渣中不稳定氧化物带入金属熔池中的氧二、熔渣的传氧实践表明，当原始电极中的氧含量较低时，电渣冶金实际是一个增氧过程，增氧的程度与渣系的选择密切相关。
W.W.Holzgruber等人通过对惰性气体保护下用不同氧分压及不同渣系分别重熔304不锈钢的含氧对比试验的结果进行分析后得出结论，大气中的氧能透过渣层进入金属中，其氧含量随大气中氧分压的增加而增加，另外不同的渣对氧有不同的透气性，并且其透气性与渣的稳定性相一致，即在惰性气氛下重熔时，钢中氧含量高的渣，其透气性也高。
许多实验已证明，由稳定性低的氧化物所组成的渣重熔的钢含氧量高；而由稳定性高的氧化物所组成的渣重熔的钢含氧量低。
熔渣的传氧方式主要由渣中不稳定的变价氧化物传递，如Fe、Ti、Mn 、Cr 等低价氧化物，在渣池表面吸收大气中的氧，形成高价氧化物。
这些元素的高价氧化物在渣池和金属熔池界面放出氧，变成低价氧化物，氧从而进入钢中，这一反应是一个循环过程。
以Fe的氧化物为例，其全部化学反应如下：2（FeO）+1/2 O2→(Fe2O3)(Fe2O3)+[Fe]→3(FeO)(FeO)→[Fe]+[O]这些元素的低价氧化物都是传氧物质，不断地将空气中的氧送入金属熔池，起到了“气筒”的作用为了准确理解熔渣在电渣过程与氧含量的关系，排除空气在实验过程中的影响，有人在保护气氛下做了如下电渣重熔实验1（如图1）[2]。
电渣重熔过程中氢含量的控制
表 1 不同钢种的电极 , ESR 锭中氢含量( 质量分数)
Table 1 Hydrogen content of electrodes ,
ESR ingots of different steel grades
10 - 6
钢种 轧辊用钢 轧辊用钢
电极中 2. 3 1. 9
金属熔池中 2. 3 1. 9
电渣重熔用渣料若烘烤不严格 ,就会带入大量
的水分 ,如渣料中的石灰通常含有 4 %～6 %的水
பைடு நூலகம்
分 。N1 M1 Chuiko[5] 等通过实验和理论分析认为 ,
电渣重熔用渣料组分所带入的水分是电渣锭中氢的
主要来源之一 。
井明等[2] 通过实验得出以下结论 ,实验结果
如图 2 中所示 。
达到一平衡值 。 Yutaka Hiro se[6] 等通过实验发现 , 在 900 ℃下
电渣重熔技术作为冶炼优质钢锭的一种手段 , 以其优良的冶金反应条件及特殊的熔炼结晶方式有 着其它生产工艺所不能替代的优越性 。但在电渣重 熔过程中 ,氢含量对其产品性能的影响极为敏感 ,要 求其锭中氢含量越低越好 。
氢是金属材料中极为有害的气体 ,一般要求不 超过 3 ×10 - 6 (质量分数 ,下同) ,对于大截面金属制 件 ,则不容许超过 2 ×10 - 6 的氢 ,钢中氢含量达到一 定值 ( [ H ] = 1～2 cm3 / 100 g) 后 ,能显著降低钢材 的力学性能 ———产生氢脆缺陷 ;会使钢液流动性下 降 ;可导致钢材的强度极限下降 ,塑性亦下降 。而且 钢中氢是白点产生的主要原因 , M. Nishiwaki 等[1] 指出在电渣重熔截面为 510 mm ×2 400 mm 的板坯 锭时 ,氢含量大于 1 ×10 - 6 即可出现白点缺陷 ,实验 结果如图 1 所示 。
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。
炼钢过程中氧含量对钢水中夹杂物形成的影响机制研究
炼钢过程中氧含量对钢水中夹杂物形成的影响机制研究摘要:本研究旨在探究炼钢过程中氧含量对钢水中夹杂物形成的影响机制。
通过实验方法，调整钢水中的氧含量，并对不同氧含量下的钢水进行分析。
结果表明，氧含量显著影响钢水中夹杂物的形成。
较高的氧含量会促进夹杂物的生成，增加夹杂物的数量和尺寸。
通过进一步分析，发现氧与其他元素的化学反应是夹杂物形成的主要机制。
此外，氧还会改变钢水中的浸渗性和粘度，进一步影响夹杂物的分布和聚集。
本研究对于优化炼钢过程中氧含量的控制，减少夹杂物形成具有重要的理论和实践意义。
关键词:炼钢过程，氧含量，夹杂物形成，化学反应，浸透性引言:钢铁是现代工业中至关重要的材料之一，而钢水中的夹杂物对其性能和质量具有重要影响。
炼钢过程中的氧含量被认为是夹杂物形成的关键因素之一。
然而，目前对于氧含量如何影响夹杂物形成的机制尚不完全清楚。
因此，本研究旨在深入探究炼钢过程中氧含量与夹杂物形成之间的关系，并解析其影响机制。
通过对钢水中氧含量的调控和分析，我们发现氧含量对夹杂物数量、尺寸和分布具有显著影响。
这一研究将为优化炼钢过程、提高钢材质量提供重要的理论指导和实践参考。
一炼钢过程中氧含量对钢水夹杂物形成的影响炼钢过程中，钢水中的氧含量对夹杂物形成具有重要影响。
本文将对炼钢过程中氧含量对钢水夹杂物形成的影响进行深入研究和分析。
（一）实验研究表明氧含量显著影响钢水中夹杂物的形成。
较高的氧含量会促进夹杂物的生成，增加夹杂物的数量和尺寸。
这是因为氧与其他元素发生化学反应，产生夹杂物的原始核心，进而引发夹杂物的进一步生长。
因此，控制炼钢过程中的氧含量，减少氧的含量可以有效降低钢水中夹杂物的形成，提高钢材的质量。
（二）氧含量还会改变钢水的浸透性和粘度，进一步影响夹杂物的分布和聚集。
较高的氧含量会增加钢水的浸透性，使其更容易与周围环境中的杂质相互作用形成夹杂物。
同时，高氧含量也会使钢水的粘度增加，导致夹杂物在钢水中难以扩散和沉淀，进而聚集成大的夹杂物。
电渣重熔过程中氧含量的控制-打印了
第8卷第1期材 料 与 冶 金 学 报Vol 18No 11 收稿日期:2008206201. 作者简介:耿鑫(1979—),男,辽宁本溪人,东北大学博士研究生;姜周华(1963—),男,浙江萧山人,东北大学教授,博士生导师;梁连科(1935—),男,山东长岛人,东北大学教授.2009年3月Journal ofMaterials and MetallurgyMarch 2009电渣重熔过程中氧含量的控制耿 鑫,姜周华,刘福斌,梁连科(东北大学材料与冶金学院,沈阳110004)摘 要:电渣重熔钢锭中的氧主要来源于自耗电极中的原始氧、在电极制造和重熔时渣池上方电极表面生成的氧化铁皮、渣料带入的不稳定氧化物和电渣重熔过程中气氛中的氧,为了有效地控制电渣锭中的氧含量,必须使用复合脱氧剂对自耗电极进行终脱氧,对自耗电极表面进行处理,严格控制渣中不稳定氧化物的含量,以及降低电渣重熔过程中气氛中的氧分压.关键词:电渣重熔;氧含量;炉渣中图分类号:TF 744 文献标识码:A 文章编号:167126620(2009)0120016205Con trol of oxygen con ten t i n ESR processG eng X in,JI AN G Z hou 2hua ,L I U Fu 2bin,L I AN G L ian 2ke(Schoo l of M aterials and M etallu rgy,N o rtheastern U n iversity,Shenyang 110004,C h ina )Abstract:The p ri m ary sou rces of the oxygen con ten t in ESR ingo ts are the oxygen in the electrodes,the iron scale on the consum able electrode su rface,the nonsteady oxides in the fluxes,and the oxygen in the m o ld at m os pheredu ring re m elting .T he reduction of the oxygen con ten t of ESR m etal can be ach ieved m ain ly by using com pound deoxidizer as the final deoxidizer,descaling the consum able electrode su rface,con tro lling strictly the con ten t of nonsteady oxides in the fluxes and reducing the oxygen partial p ressu re in the m o ld at m os phere .Key words:ESR ;oxygen con ten t ;slag 电渣重熔技术作为冶炼优质钢锭的一种手段,以其优良的冶金反应条件及特殊的结晶方式有着其他炼钢方法所不能替代的优越性.但电渣重熔过程一般是在大气下进行,就钢中氧含量而言,电渣重熔钢远比真空电弧重熔钢等经过真空处理的钢高.因此,如何能有效地控制电渣重熔钢中的氧含量就显得尤为重要.1 电渣重熔过程中氧的来源以及对钢锭中氧含量的影响电渣重熔钢锭中氧的来源很复杂,电渣锭中氧含量主要与自耗电极中的原始氧含量、自耗电极表面生成的氧化铁皮、造渣材料中带入的不稳定氧化物和直接从大气中通过熔渣转移到金属熔池的氧有关.111 自耗电极中的原始氧含量周德光等[1]用不同氧含量的自耗电极进行电渣重熔实验时指出:高氧含量(w [O ]>30×10-6)的自耗电极经电渣重熔后其钢锭中氧含量可降至15×10-6;而极低氧含量(w [O ]<10×10-6)的自耗电极经电渣重熔后其氧含量有所提高,其实验结果如图1所示.王昌生等[2]通过试验也验证了低氧含量的自耗电极经电渣重熔后其钢锭中氧含量会上升的观点,试验测定了GCr15轴承钢电渣重熔前后氧含量变化,自耗电极的w [O ]采用了10×10-6和5187×10-6两个等级,重熔钢中w [O ]没有明显差异,大体都能达到15×10-6左右的水平.Б1И1Медовар等[3]人通过实验比较了电渣重熔前后钢中氧含量的变化,得到的结论是除少数钢种外,大多数钢种经电渣重熔后,钢中w [O ]均可不同程度的下降.从以上的资料可以看出,虽然各个研究者的研究结果有所不同,但其结论大致是相同的,即电渣钢氧含量与自耗电极原始氧含量有关.用高氧含量自耗电极重熔,电渣过程是一个降氧净化过程;而用低氧含量自耗电极重熔,电渣过程是一个增氧沾污过程.图1 自耗电极中氧含量对重熔钢氧含量的影响F i g 11 Effe c t o f o ri g i na l o xyge n co n te n t i n co n sum a b l ee l e c tr o de o n o xygen co n ten t i n s te e l rem e lte d112 在电极制造和重熔时渣池上方自耗电极表面生成的氧化铁皮在电渣重熔过程中,自耗电极表面的氧化铁皮在重熔时进入渣池,增加了重熔炉渣中氧化铁的浓度,从而增加了钢中的氧含量.刘胜国等[4]通过实验比较了电极表面经过剥皮处理及未经剥皮处理的电渣锭氧含量,其结果见图2,从图中可以看出电极表面经剥皮处理后,有利于获得头部氧含量较低的钢锭,而对钢锭尾部氧含量无太大影响.图2 钢中氧含量与电极表面状态的关系F i g 12 R e l a ti o n sh i p be t w ee n o xygen co n ten t i nstee l a nd e l ec tr o de su rfa ce co nd iti o n在文献[2]的研究中也得到了相近的结果,其剥皮自耗电极比不剥皮自耗电极在氩气保护和五元渣系下重熔的铸锭中w [O ]低(1～4)×10-5.一般情况下的电渣重熔过程,重熔时渣面上方温度分布不均匀,自上而下接近渣面温度不断升高,自电极表面到结晶器内壁温度逐渐降低(温差最高可达200℃[5]).这种温度分布不均匀使得结晶器内的气体沿图3中所示箭头方向流动,使电极不断氧化.图3 结晶器内气体流动情况F i g 13 Ga s fl o w i n m o u l d文献[4]中还指出提高填充比可以获得氧含量更低的钢锭,其实验结果如图4所示.这是因为在结晶器平均横截面积不变的情况下,提高填充比就是增大自耗电极横截面积与侧面积之比,也就是减小了自耗电极表面生成氧化铁皮的量,因此增大填充比可以降低电渣锭中的增氧量.图4 填充比与氧含量的关系F i g 14 R e l a ti o n sh i p be t w e en p a cki ng ra ti o and o xygen co n ten t i n stee l71第1期 耿 鑫等:电渣重熔过程中氧含量的控制113 造渣材料中带入的不稳定氧化物一般而言在电渣重熔渣系中,Fe O,Cr 2O 3,Mn O,Si O 2等氧化物被视为渣中的不稳定氧化物,在高温情况下会引起钢液中活泼合金元素的氧化,因而这些氧化物的含量将受到严格限制.周德光等[1]在其工作中又进一步指出,重熔金属液中的溶解氧与熔渣之间保持平衡关系,在其实验条件下,渣中Fe O 的质量分数波动在014%～018%之间,用离子-分子共存模型计算出渣中Fe O 的活度a (Fe O )为010085～010155,与之平衡时钢液中的w [O ]为(1614～3515)×10-6.由此,该文作者指出,影响电渣钢中氧含量的决定性因素是渣中的a (Fe O )值.为了定量地描述熔渣的稳定性,成田贵一等[6]定义了氧化物的稳定系数M (X m O 2).方法是取构成渣的金属元素X 按照与1mol O 2反应:m X +O 2=X m O 2(1)在2000K 下氧化物的稳定系数M (X m O 2)的计算值列于表1中.表1 氧化物的稳定系数Tab l e 1 S tab ility co e ffi c i e n ts o f o xi de s氧化物Ca O A l 2O 3Mg OTi O 2Si O 2Mn O Fe OM (X m O 2)2116116111341114110001710126由表1的结果可以看出,稳定系数M (X m O 2)小的氧化物有Fe O,MnO,Si O 2等,它们在高温下易供氧,将引起钢液中活泼合金元素的氧化.114 电渣重熔过程中气氛中氧的影响渣池上方大气中的氧一直被看作是电渣重熔时金属中氧的一个重要来源.它通过熔化前电极的表面氧化和直接渗过渣层这两个途径而转入金属熔池.11411 重熔钢锭中氧含量与气氛中氧分压的关系Holzgruber 等人[7]研究了钢锭中氧含量与气氛中氧分压的关系,如图5所示.从图5中可以看出,采用这5种不同的渣系,钢锭中氧含量均随气氛中氧分压的增大而增加.11412 气相中氧向熔渣-钢液的渗透机理[8]如图6所示,气相中氧通过渣池转移到钢液中,是依靠渣中不稳定的变价氧化物来实现的.首先气相中O 2,在气相中传输至气-熔渣界面上,在气-熔渣界面上,低价的氧化物Fe O 被气相中O 2氧化成高价氧化物Fe 2O 3:2(Fe O )12O 2(g )=(Fe 2O 3)(3)81材料与冶金学报 第8卷然后熔渣中高价氧化物依靠浓度差向渣-钢液界面传输,在渣-钢液界面上高价氧化物又与金属作用转变成低价氧化物,从而使氧转入金属中:(Fe2O3)+[Fe]=3(Fe O)(4)(Fe O)=[Fe]+[O](5)最终渣-钢界面上的[O]向钢液体内传输. 2 降低电渣锭中氧含量的手段由上述分析可知,电渣重熔钢锭中的氧主要来源于4个方面,即自耗电极中的原始氧、在自耗电极制造和重熔时表面生成的氧化铁皮、渣料带入的不稳定氧化物和电渣重熔过程中气氛中的氧,所以为了有效地控制电渣锭中的氧含量,必须这4个方面着手.211 降低自耗电极中的原始氧含量自耗电极中的氧去除效果如何,与自耗电极中的氧化物夹杂的成分、分布和尺寸有关,而自耗电极中夹杂物的成分、分布和尺寸又与其终脱氧制度有关.不同终脱氧制度对氧化物夹杂影响的实验结果如表2所示[9].表2 不同终脱氧制度对重熔钢夹杂物的影响Ta b l e2 I nfl ue nce o f fi na l deo xi da ti o n sys tem o n i nc l u si o n s自耗电极终脱氧制度自耗电极夹杂物类型(金相法)炉数/试样数夹杂物金相评级夹杂物质量分数(平均)%氧化物硫化物炼前炼后变化率加A l:1kg/t铝酸盐+刚玉12/6001962010200101101009-18加AM S:1kg/t铝硅酸盐+锰橄榄石26/9201783010220100990100553-44加Ca-Si:1kg/t钙硅酸盐3/45016430101801013010053-59 从表2的实验数据可以看出,用A l进行终脱氧生产的自耗电极,电渣重熔后夹杂物的去除率较低(18%),其原因是A l脱氧产物A l2O3熔点高,尺寸小,并呈絮状分布,不易从钢液中排出,不能被熔渣吸收.另外,脱氧产物A l2O3使夹杂物界面张力σ夹-金值变小,亦不利于夹杂物从钢液中析出.而残留于钢液中的[A l]又会生成新生夹杂物.当改用复合脱氧剂AMS和Ca-Si,对自耗电极进行终脱氧后,电渣重熔后钢中夹杂物大幅度下降(44%～59%),其原因是脱氧产物熔点低,颗粒大,较易从钢液中排出,并被熔渣吸收.所以推荐使用复合脱氧剂对自耗电极进行终脱氧.周德光等人[10]的工作中指出,Ca-Si和Ca -Si+Fe-Si脱氧的自耗电极,经酸性渣重熔后,钢中的夹杂物变成以硫化物和硅酸盐为主的塑性夹杂物,钢材的疲劳寿命提高.212 去除电极制造和重熔时自耗电极表面生成的氧化铁皮对于氧含量要求一般的钢种,自耗电极经硫酸溶液酸洗后进行重熔即可满足要求,但自耗电极表面不可避免地存在氧化物膜,它们在重熔时进入渣池,使钢中氧含量增加.而将酸洗的电极表面剥皮后立即重熔,去除了氧化物膜,重熔后钢中的氧含量较低.对于氧含量要求严格的钢种,自耗电极应在剥皮后进行涂层,涂层料采用A l2O3粉掺和金属铝粉用水玻璃调和,待电极剥皮后刷上涂层料烘烤干燥进行重熔.王昌生等[2]经过实验指出电极剥皮后涂层比剥皮后不涂层重熔锭中的w[O]低2×10-6.213 降低造渣材料中带入的不稳定氧化物要降低渣料中的不稳定氧化物(如Fe O, Cr2O3,Mn O,Si O2等),就必须根据不同钢种要求对其进行限制.为了进一步降低炉渣中的不稳定氧化物含量,防止钢液中易氧化元素的烧损,炉渣必须进行预先处理,在电渣重熔过程中还需要连续不断地向渣池中加入适量的脱氧剂,使整个重熔过程炉渣中不稳定氧化物的含量局限在规定的范围之内.向大林等[11]指出在长达数十小时的大型电渣重熔过程中,必须严格控制(Fe O)的含量,通常是采用脱氧技术来控制.否则,将会发生钢液中A l,Ti等活性元素的严重烧损、氧含量上升、导致重熔金属冶金质量不良.214 降低电渣重熔过程中气氛中的氧分压一般采取惰性气体(A r,N2等)保护下进行电渣重熔的方法来控制气氛中的氧.王昌生等[2]为了说明重熔过程中气氛中的氧对精炼效果的影响,对氩气保护下重熔和大气下重熔钢锭的氧含量进行了比较,结果见图7.从图7可以看出,在大气下重熔,由于大气的氧化作用,重熔锭的w[O]比氩气保护重熔高出(6～12)×10-6.成田91第1期 耿 鑫等:电渣重熔过程中氧含量的控制贵一[12]等在其工作中也得出了类似结果.图7 A r 气保护与大气下重熔锭的氧含量F i g 17 O xyge n co n te n ts i n i ngo ts rem e ltedw ith and w itho u t a rgo n sh i e l d另外,增加惰性气体的流量可以降低电渣锭中的氧含量.陈希春等[13]通过实验指出,在其实验条件下,当氩气充入量由215L /m in 提高到4L /m in 时,精炼效果进一步提高,电渣锭中的w [O ]由16×10-6降低至12×10-6,铝、钛的烧损量也有所降低.3 结 语(1)电渣重熔钢锭中氧的主要来源于自耗电极中的原始氧、在自耗电极制造和重熔时电极表面生成的氧化铁皮、渣料带入的不稳定氧化物和电渣重熔过程中气氛中的氧;(2)使用复合脱氧剂对自耗电极进行终脱氧可以大幅度降低自耗电极中的原始氧含量及氧化物夹杂;(3)将酸洗的电极表面剥皮后立即重熔,重熔后钢中的氧含量较低,对于氧含量要求严格的钢种,电极剥皮后刷上涂层料烘烤干燥进行重熔可以有效地去除由自耗电极表面氧化铁皮引起的电渣锭增氧;(4)对重熔用渣料进行一次预先处理,同时要连续不断地向渣池加入适量的脱氧剂,可以有效地控制整个重熔过程炉渣中不稳定氧化物的含量保持在规定的范围之内; (5)采取惰性气体(A r,N 2等)保护下进行电渣重熔的方法可以有效地控制重熔过程中气氛中的氧.参考文献:[1]周德光,许卫国,王平,等.轴承钢电渣重熔过程中氧的控制及作用研究[J ].钢铁,1998,33(3):13-17.(ZHO U D eguang,XU W eiguo,W AN G Ping,et al .C on trol and behavior of oxygen du ring electroslag rem eltingof bearing steel [J ].Iron and steel ,1998,33(3):13-17.)[2]王昌生,刘胜国,许明德,等.降低电渣重熔GC r15钢的氧含量[J ].特殊钢,1997,18(3):31-35.(W ang C hangsheng,L iu Shengguo,X u M ingde,et al .R educing oxygen content in electro -slag rem elted bearing steel GC r15[J ].Special Steel ,1997,18(3):31-35.)[3]БИМедовар,ЮВЛацащиДр.Электрощлаковыйпереплав[M ].Металлургиздат.[4]刘胜国,许明德,刘凤霞,等.高碳铬轴承钢电渣重熔过程中的氧及其控制[J ].特殊钢,1993,14(3):45-48.(L iu Shengguo,X u M ingde,L iu Fengxia,et al .C on trolling oxygen con ten t in electro -slag rem elted h igh carbon ch rom ium bearing steel GC r15[J ].Special Steel ,1993,14(3):45-48.)[5]M itchell A.Influencing facto rs of solidification and tem peraturedistribution in ESR p rocess[J ].ibid,1977,13:168-181.[6]成田贵一.溶鉄中におろ± ∞ と酸素との平衡[J ].鉄と鋼,1969,55(12):981～1006.[7]H o lzgruber W W.O xygen con trol in the ESR of steel[C ]//第一回国際ESR … 発表論文.[8]姜周华.电渣冶金的物理化学及传输现象[M ].沈阳:东北大学出版社,2003:151.(Jiang Z houhua .Physical chem istry and trans m ission in electro -slag rem elting[M ].Shenyang:N EU Press,2003:151.)[9]曾乐,李正邦.第一届全国电渣重熔会议资料[C ]//1971.(Zeng Le,L i Z hengbang .P roceedings of the 1st national sy m posium on ESR [C ]//1971.)[10]周德光,王昌生,钱劢,等.C a -Si 脱氧及酸性渣重熔改善轴承钢的夹杂物[J ].钢铁,1994,29(7):25-28.(Zhou D eguang,W ang C hangsheng,Q ian L i,et al .I m p roving bearing stell inclusion th rough C a -Si edoxideation and acid -slag esr[J ].IR O N AN D ST EEL,1994,29(7):25-28.)[11]向大林,朱孝渭,王克武.电渣重熔过程中脱氧对低铝控制的影响[J ].钢铁研究学报,1989,1(4):9-14.(X iang D alin,Zhu X iaow ei ,W ang Kew u .Influence of deoxidation on con tro lling low al during esr p rocess [J ].Jou rnal of iron and steel research,1989,1(4):9-14.)[12]成田贵一,尾上俊雄,石井照郎,等. し 融解用酸化物糸 の冶金学的 討[J ].鉄と鋼,1978,64(10):1568～1577.[13]陈希春,冯涤,杨雪峰.惰性气氛保护电渣重熔制备高纯净FGH 95母合金的研究[C ]//中国特殊钢年会2005年论文集,2005,5:64-66.(C hen X ichun,Feng D i,Yang X uefeng .R esearch of p reparing FGH 95m aster alloy by ESR w ith Inert at m os phere p ro tection [C ]//P roceedings of the 2005N ational Sy m posium on Special Steel ,2005,5:64-66.)2材料与冶金学报 第8卷。
气体保护电渣重熔过程氧传递的动力学研究
０～ ２ ． ０ ％（ Ｆ ｅ Ｏ） ， 电极端 部钢液 中原始氧含量一 ０— ０ ． ０ １ ０ ０ ％［ ０ ］ ， 自耗 电极半径． ４ ０～３ ０ ０ ｍ ｍ和重熔速率．（ ０ ． ５—
５ ． ０ ） × １ ０ ｍ ／ ｓ Ｘ ￣ 熔渣和钢液间传氧速率的影响。结果表 明 ， 熔渣 中 Ｆ ｅ Ｏ含 量． （ Ｆ ｅ Ｏ ） 存在一 个临界值 ， （ Ｆ ｅ Ｏ ） 小 于 此临界值时 ， 氧 的传递过程 为电极 端部钢液 向渣 中传递 ； 反之 ， 氧 的传递 过程为渣 中 Ｆ ｅ Ｏ 向电极 端部钢 液 内传 递。
（ １ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｕ ｒ ｇ ｊ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ｄ Ｅ ｃ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ，Ｕ ｎ 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 ， Ｂ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ８ ３ ；
ｄ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｇ ａ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｓ ｌ ａ ｇ ｒ ｅ ｍｅ ｈ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｉ ｓ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｌ ｉ ｓ ｈ ｅ ｄ ，ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｍｅ ｈ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｓ ｔ ｏ ｆ ｄ ｉ ｅ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ￥ １ ３ ６（ ／ ％ ：０ ． ３ ９ Ｃ， ０ ． ２ ６ Ｓ ｉ ， ０ ． ４ ３ Ｍｎ ， ０ ． ０ ２ ０ Ｐ ， ０ ． ０ １ ８ Ｓ ， １ ３ ． ３ ７ Ｃ ｒ ， ０ ． ２ １ Ｍ ｏ ， ０ ． ３ ４ Ｖ）ｂ ｙ ａ ５ ０ ｋ ｇ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｓ ｌ ａ ｇ ｒ ｅ ｍｅ ｈ ｉ ｎ ｇ ｕ ｎ ｉ ｔ ｉ ｓ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔ ｔ ｏ ｇ ｅ ｔ
100t转炉冶炼终点钢液氧含量控制研究
100t转炉冶炼终点钢液氧含量控制研究发布时间：2021-12-31T07:08:41.349Z 来源：《中国科技人才》2021年第25期作者：李维华林致明[导读] 二十一世纪以来，钢铁行业正在慢慢转型，人们对钢铁类产品的需求也慢慢的由粗糙制品转到为精细产品，国内由于产能不足或者产品质量原因无法满足人们的生产和生活需求，比如不锈钢板带材、耐蚀钢筋、热冷轧薄板、镀锌板、冷轧硅钢片和轿车用板等等高附加值和高品质的钢材。
福建三宝钢铁有限公司技术中心福建漳州 363000摘要：本文通过研究终点C含量、残Mn含量、转炉底吹、终点温度和炉渣氧化性等几个方面对终点钢液氧含量的影响，同时采取终点C 含量的控制技术、转炉底吹设计技术和终点温度控制技术，达到了成功控制转炉终点钢液氧含量≤600ppm的目的，吨钢降低生产成本50元，年创效益1亿元。
关键词：终点C；残Mn；转炉底吹；终点温度；炉渣氧化性Study on control of oxygen content in molten steel at the end of smelting in 100t converterLi weihua Lin zhimingTechnology Center, San Bao Iron and Steel Co., Ltd, Zhang Zhou 363000,Fu Jian, ChinaAbstract:In this paper, the effects of end-point C content, residual Mn content, converter bottom blowing, end-point temperature and slag oxidizability on oxygen content of end-point liquid steel are studied. At the same time, the control technology of end-point C content, converter bottom blowing design technology and end-point temperature control technology are adopted. The purpose of successfully controlling oxygen content of end-point liquid steel of converter ≤ 600ppm is achieved, and the production cost per ton of steel is reduced by 50 yuan, annual benefit of 100 million yuan. Key words: endpoint C; residual Mn;converter bottom blowing; terminal temperature; oxidizability of slag二十一世纪以来，钢铁行业正在慢慢转型，人们对钢铁类产品的需求也慢慢的由粗糙制品转到为精细产品，国内由于产能不足或者产品质量原因无法满足人们的生产和生活需求，比如不锈钢板带材、耐蚀钢筋、热冷轧薄板、镀锌板、冷轧硅钢片和轿车用板等等高附加值和高品质的钢材。
电渣重熔过程钢中氧含量预测及控制
根据薄膜理论ꎬ在熔渣 － 金属界面ꎬ组分 ｉ 的
传质速率源项 Ｓ ｉ 为 [１６]
Ｓ ｉ ＝ － ρ ｍ ｋ Ｔ Ａ( ｗ[ ｉ] － ｗ( ｉ) / Ｌ ｉ ) .
(８)
式中:ｗ( ｉ) 和 ｗ[ ｉ] 分别为熔渣和钢液组分的质
量分数ꎻＬ ｉ ＝ ｗ( ｉ) ∗ / ｗ[ ｉ] ∗ 为界面平衡分配比ꎬ表
ｔｈｅ ｗ Ｏ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ ｆｒｏｍ ８２ ４ × １０ － ６ ｔｏ ７０ ６ × １０ － ６ . Ｔｈｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｅｒｔ ｇａｓ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ
ｃａｎ ｄｅｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｗ Ｏ ｆｒｏｍ ７８ ７ × １０ － ６ ｔｏ １５ ３ × １０ － ６ . Ｕｓｉｎｇ ７０％ ＣａＦ２ ＋ ３０％ Ａｌ２ Ｏ３ ｓｌａｇ
第４３ 卷 第４ 期
２０２２ 年 ４ 月
东 北 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 )
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ( Ｎａｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ)
Ｖｏ ｌ. ４３ꎬＮｏ. ４
Ａｐｒ. ２ ０ ２ ２
ｄｏｉ: １０. １２０６８ / ｊ. ｉｓｓｎ. １００５ － ３０２６. ２０２２. ０４. ０１０
程的基础研究与参数优化 [８ － １０] .
为进一步降低电渣钢中总 ｗ Ｏ ꎬ将 ＥＳＲ 过程
的氧传递行为与电磁 － 流动 － 传热 － 传质多物理
场进行耦合分析:通过电极材料的高温氧化增重
(５)
式中:ρ 为密度ꎻμ ｅｆｆ 为有效黏度ꎻＦ ｂ 为浮力ꎻｐ 为
压力.
４) 传热: 采用焓形式的能量守恒方程计算
金属逐滴穿过渣池得到精炼ꎬ形成金属熔池并在
电渣重熔过程中的氧行为研究
电渣重熔过程中的氧行为研究电渣重熔是一种重要的冶金过程，广泛应用于金属的再生和精炼。
在电渣重熔过程中，气体的行为对于金属的质量和性能具有重要的影响。
本文对电渣重熔过程中的气体行为进行了研究，主要包括气体的产生和消耗、气体的扩散和传输以及气体对金属的影响等方面。
通过对气体行为的研究，可以为电渣重熔过程的优化提供重要的理论依据。
关键词：电渣重熔；气体行为；产生和消耗；扩散和传输；对金属的影响一、引言电渣重熔是一种重要的冶金过程，广泛应用于金属的再生和精炼。
在电渣重熔过程中，金属被加热到熔点以上，形成液态金属，然后通过电渣的作用，在高温下进行再次熔化和精炼。
在这个过程中，气体的行为对于金属的质量和性能具有重要的影响。
气体在电渣重熔过程中主要分为两类：一类是产生于熔体中的气体，如氧、氢、氮等；另一类是由电渣中溶解的气体，如氧、氮、氢等。
这些气体的产生和消耗、扩散和传输以及对金属的影响，都是电渣重熔过程中的关键问题。
因此，对气体行为进行深入研究，对于优化电渣重熔过程具有重要的意义。
二、气体的产生和消耗在电渣重熔过程中，气体的产生和消耗是一个复杂的过程。
一方面，金属中的杂质元素在高温下会发生氧化和还原反应，产生气体。
例如，铝和钛等元素在高温下会和氧气反应生成氧化物，同时放出气体。
另一方面，电渣中的氧气、氮气等气体会与金属发生反应，被消耗掉。
气体的产生和消耗对于金属的质量和性能具有重要的影响。
过多的气体会导致金属内部出现气孔等缺陷，影响金属的强度和韧性。
因此，在电渣重熔过程中，需要控制气体的产生和消耗，以保证金属的质量和性能。
三、气体的扩散和传输气体的扩散和传输是电渣重熔过程中的另一个重要问题。
在高温下，气体会通过扩散的方式向金属中扩散，同时也会通过传输的方式向外部扩散。
这种扩散和传输过程对于金属的质量和性能也具有重要的影响。
在电渣重熔过程中，需要通过控制电渣的流动和温度等因素，来控制气体的扩散和传输。
同时，也需要通过合理的电极设计和电极材料的选择等措施，来减少气体的扩散和传输，以保证金属的质量和性能。
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
电渣钢电极坯与氧含量关系的研究及探讨
电渣钢电极坯与氧含量关系的研究及探讨摘要：G20CrNi2MoA钢的两大主要指标有疲劳强度（力学性能）及热加工，它的数据直接关系到使用寿命，其中钢中氧含量对这些指标高低及非金属夹杂物等有很大影响，但是由于目前冶金设备及冶炼控制技术及工艺的原因无法实现完全去除钢中氧含量，只能通过不断实验不断调整工艺炉电渣渣系降低其含量并保持在一定水平。
关键词：电渣钢；电极坯；冶炼过程； G20CrNi2MoA引言近些年，随着钢铁冶炼技术的突飞猛进，钢材应用行业更加广泛，科技的发展对材料的要求越来越严格，作为特殊钢方面，电渣钢在市场的需求不断增加，轴承钢中代表品种G20CrNi2MoA电渣钢在渗碳轴承方面有自己独特的优势。
通过电渣重熔可提纯金属并获得洁净组织均匀致密，经电渣重熔后的钢，纯度高、含硫低、非金属夹杂物少、钢锭表面光滑、洁净均匀致密、金相组织和化学成分均匀等。
1 目的对G20CrNi2MoA电极坯冶炼过程进行分析，研究电极坯电炉炉后加Al、LF 加Al，VD后加Al等各过程加Al量与电渣材上氧含量关系。
2 数据分析对共18炉次的数据分析，氧含量＞25ppm电渣锭9炉，氧含量＜20ppm电渣锭9炉，冶炼各过程加Al量与氧含量数据进行分析，具体如表1：表1 材中氧含量及终点碳数据炉号电渣材氧含量，ppm氧含量（按最大），ppm终点C含量，%68430/18/20/21300.50 72230/28/27300.09 88830/27300.21 40128/28/28280.24 57326/25260.20 20425/24250.29 40130/29/25300.09 04029/17290.14 99316/14160.08 19213130.0519516/15160.04 99117/16/15170.04 71415/14150.24 55116/15160.07 55218/15180.15 99517/16170.03 71617/16170.03 99616/14160.082.1 电炉炉后加Al量与氧含量关系表2 G20CrNi2MoA冶炼各过程加Al量与氧含量数据电炉终点加Al量（铝锭），电炉终点加Al量（钢芯电炉终点加总Al量，LF加Al量，VD后补加Al量，精炼过程总加Al量，冶炼过程总加Al量，kg铝），kg kg kg kg kg kg160016032757217140014033666206100010075301052051000100453075175100010036090190100010063090190604010036306616640881283306018801601604530752350160160243660220016016006060220012012094513525504848636961440120120624842040120120214566186016016002121181 04848045459301601603030190将表1中电炉炉后加Al量与电渣材氧含量数据进行统计，结果如图1：分析：1.从图1看出，电炉终点加铝锭与电渣材氧含量无明显对应关系；2.电炉终点加钢芯铝量与电渣材氧含量无明显对应关系；3.电炉终点加总Al量与电渣材氧含量无明显对应关系；4.从图1中可看出电炉终点加钢芯铝的炉号电渣材氧含量均低于20ppm，电炉终点加铝锭及混加铝锭、钢芯铝的炉号，电渣材氧含量均高于25ppm；5.目前分析（4）中的规律原因不明，因G20CrNi2MoA电炉出钢C含量在冶炼记录中体现不出，从铝锭与钢芯铝的区别来看，钢芯铝加入大包中会沉入包底，脱氧效果较铝锭更好。
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电渣 重熔 作 为一 种 精 炼 手段 ， 生产 优 质 钢 在
Ｍ． ．ＦｐＢＫ ￣ 测 定 了渣 层 中残 余 熔 滴 的尺 Ａ ａｅｃｍ 只 寸 和数量 ， 乏足够 的科 学根 据 ． 国李 正邦 教授 缺 我 等 通过 详细 的实 验 室及 工 业 实 验 ， 定 电渣 重 确 熔 去 除钢 中非 金属 夹杂 物 主要发 生在 电极熔 化末 端 熔滴 形成 的过 程 中． 一 观点 目前 已得 到 冶金 这
杨 海森 ，常立忠 ，朱航 宇 ，刘吉刚 ，李正邦
（ 钢铁研 究总院 冶金工艺研究所 ，北京 １０ ８ ） ０ ０ １ 摘 要 ：分 析了电渣 重熔 过程 中氧的行 为 ，结果发现 ：当电极 中的氧含量较低时 ，电渣过程实际上是一个增
氧过程 ，增 氧的程度与重熔渣系密切相关 ；通过 理论 分析 与实验发 现 ，Ａ 一０之间 的反应是 电渣重熔过 程中 Ｉ 的控制反应 ，电极中铝含量及渣 Ａ 含量决定了锭 中的氧含量． 因此 ，在生产 中为 了获得 较低 的氧含量 ， １ ０ 应该减少渣 中 Ａ 的活度 ，同时在重熔过程中 向渣池连续添加脱氧剂 ；尽管重熔后氧含量有所增 高 ，但是 １ Ｏ 电极 中的大颗粒夹杂物在重熔后 已不存在 ，重熔锭 中的夹杂物是金属熔池在凝 固过程 中形成的 ，因而夹杂物 呈细小 、弥散状分布 ． 关键词 ：电渣重熔 ；氩气保护 ；氧 ；渣系 ；渣金反应
ｉ ｒ ａｅ ｎｃｅ ｓｄ，ｔ ａｇｅｉ ｃｕ ｉ ｓｉ ｈ ｌｃｒ ｄｅ ｈ ｖ ｅ ｎ ｒｍ ｏｖ ｄ ａ ｄ ｉｃｕｓｏ ｎ ｔ ｎｇ ｓａｅ ｄｉ ｒｅ ｎ ｉｅ ｉ ｈｅ ｌｒ ｎ ｌｓｏｎ ｎ ｔ ｅ ｅｅ ｔｏ ａ ｅ ｂ ｅ ｅ ｅ ｎ ｎ ｌ ｉ ｎｓｉ ｈｅｉ ｏｔ ｒ ｓ ｓ ｄ ａ ｄ ｓｚ ｓ ｐｅ ｕ ｎｄｅ ｔ ． ｒ５ ｘｍ
中 图分 类号 ：Ｔ １２ Ｆ ４ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１７ —６ ０ ２ １ ） １０４ —６ ６ １６２ （０ １ ０ — ４０ ０
Ｓ ｕｄ ｎ ｏ ｙ ｅ ｈａ ｇ ｕｒｎｇ ｅｅ ｔ ｏ ｌｇ ｒ ｍ ｅｔｎ ｔ ｙ ｏ ｘ ｇ ｎ ｃ ｎ ｅ ｄ ｉ ｌｃ ｒ ｓａ ｅ ｌｉ ｇ
ｉ ｒ ａｅ ｄ ｉｎ Ｒ ｈｅ ｔ ｙ ｇ ｎ ｉ ｈｅ ｅｅ ｔｏｄ ｓｌ ｗ ｎ ｈｅｉ ｒ ｍ ｅ ｔｏ ｘ ｇ ｎ ｈａ ｅ ｃｏ ｅｒ ｌｔ ｓｗｉｈ ｎｃｅ ｓ ｕｒ ｇ ＥＳ ｗ ｎ ｈｅｏｘ ｅ ｎ ｔ ｌｃｒ ｅ ｉ ｏ ａ ｄ ｔ ｎｃ ｅ ｎ ｆｔ ｏ ｈｅ ｙ ｅ ｖ ｌ ｓ ｅａｉ ｔ ｏｎ
第１ ０卷 增 刊
２１ ０ １年 ３月
材
料
与 冶
金
学
报
Ｖｏ ＿ ０ Ｓｌ ｌ１ Ｍ ａ ｃ ０ｌ１ ｒｈ２
Ｊｕ ｎ ｌ ｆ ｔｒ ｌ ａ ｄ Ｍｅａｌｒｙ ｏ ｒ ａ ｅｉ ｓ ｎ ｔｌ ｇ ｏ Ｍａ ａ ｕ
电渣 冶 金 过 程 中氧含 量 变 化 的研 究
ＹＡ ｉ ｅ ，ＣＨ ＮＧ Ｈａ ｓ －ｎ ＡＮＧ Ｌ－ ｏ ｇ ｉ ｈ ｎ ，Ｚ ｎ －ｕ Ｉ Ｊ－ａ ｇ Ｉ ｈｎ －ａ ｇ ｚ ＨＵ Ｈａｇｙ ，ＬＵ ｇｎ ，Ｌ ｅ ｇｂｎ ｉ Ｚ
（ ｐｒ ｎ ｆ ｅ ｌ ｒｉ ｌ ｅｈ ｏｏｙ Ｃｅｔ ｌｒｎ Ｓｅｌ ｓａ ｈＩｓｔｔ，Ｂ ｉｎ ０ ０ １ Ｃｈｎ） Ｄｅａｔ ｔ Ｍ ｔｌ ｇｃ ｃｎｌｇ ， ｎｒ ｏ ＆ ｔ ｅｒ ｎｔｕｅ ｅｉｇ１０ ８ ， ｉａ ｍｅ ｏ ａｕ ａ Ｔ ａＩ ｅ Ｒｅ ｃ ｉ ｊ
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