304不锈钢铸锭中非金属夹杂物的示踪研究

304不锈钢铸锭中非金属夹杂物的示踪研究

张雅丽1王建军1,* 孔辉1 周俐1杨辉2陈根宝2吉建军2（1.安徽工业大学冶金与资源学院马鞍山 243002，2. 永兴特种不锈钢股份有限公司湖州 313000）

摘要：采用大样电解法和金相法系统研究了304不锈钢铸锭中非金属夹杂物的类型，并用示踪法分析了AOD钢渣混出及模铸保护渣对非金属夹杂物的影响。实验结果表明：304 不锈钢铸锭中的夹杂物主要为CaO-MgO-SiO2-Al2O3系夹杂，同时还有少量独立存在的Al2O3和SiO2。并且在夹杂物中均发现了示踪元素锶，表明铸锭中的非金属夹杂部分来源于AOD 出钢时混入钢水的渣滴和模铸时卷入的保护渣。

关键词：304不锈钢；模铸；大样电解；示踪法；

Tracer research on the non-metallic inclusions in 304

stainless steel ingot

The non-metallic inclusions in 304 stainless steel ingot were investigated by means of big sample electrolysis and metallographic examination, and tracer experiments were performed to clarify their origin by adding tracer into the AOD slag and the slag for mould casting. The results show that the primary non-metallic inclusions in 304 stainless steel ingot is CaO-MgO-SiO2-Al2O3 system inclusions, and some SiO2 and Al2O3 inclusions exist alone. In both tracer experiments, the trace element of Sr was found in inclusions, which means that the AOD slag suspension and the entanglement of the slag for mould casting are the partial origin of the nom-metallic inclusions. KEY WORDS: stainless steel; big sample electrolysis; metallographic examination; tracer experiments

自从20世纪90年代以来我国不锈钢产量和需求量日益增加，不锈钢的应用范围在逐渐扩大，人们对不锈钢的质量要求也越来越高。其中非金属夹杂物就是衡量不锈钢质量的重要指标之一[1-2]。在不锈钢中，夹杂物的存在不仅破坏了基体的连续性，也破坏了钢材表面氧化膜的完整性，恶化了钢的抗腐蚀性能，影响钢材的机械性能和物理性能。

目前对于不锈钢中夹杂物的研究主要集中在连铸工艺中，对模铸生产不锈钢工艺中夹杂物的研究却很少，尽管模铸工艺在现实中仍大量存在。因此本文基于模铸工艺，以304不锈钢为研究对象，通过示踪实验法分析AOD炉钢渣混出和模铸保护渣对钢中夹杂物的影响，以提高模铸生产不锈钢的质量。

1. 生产工艺

某厂304不锈钢生产工艺路线为：废钢在电炉中熔化后兑入AOD中，在AOD中进行脱氧、脱碳、脱硫、成分及温度调整。AOD采用双渣法，即在脱碳结束后加硅铁和石灰进行预还原，目的是为了把脱碳时氧化了的部分Cr还原，预还原结束后扒渣，再加入石灰和萤石进行脱硫。AOD容量为22t，出钢后镇静8分钟，并在水口处弱吹氩，最后进行模铸。

2. 实验方法

2.1实验步骤

为了分析不锈钢中夹杂物的种类，并探讨AOD钢渣混出和模铸保护渣对钢中夹杂物的影响，以确定钢中夹杂物的来源，分别进行了示踪实验。其中示踪剂为SrCO3，其加入后分

*通讯联系人：王建军教授, Tel: （0555）2312091, E-mail: wang-jj@

作者简介：张雅丽，女，1984年生，硕士生, email:zhangyali666@

资助：安徽省教育厅自然科学研究重点项目(编号：KJ2008A018.)

解为SrO。

实验1.在AOD造渣后吹炼4分钟时加碳酸锶75kg（渣量的8%），吹炼2分钟后再出钢；

实验2.在模铸保护渣中加入碳酸锶1kg（模铸渣量的8%），浇注一盘（共10个铸锭）.

2.2 铸锭取样

对现场实验所得的铸锭进行大样电解和金相法分析。取样点为：每组实验取两根轧制过的钢锭，在头、中、尾各取一段Φ65×155mm铸锭试样，分别截取大样电解样和金相样。其中大样电解样为Φ65×140mm，金相样为20×20×15mm。

2.3实验仪器

为了了解夹杂物的形貌和成分，本次实验采用扫描电镜和能谱研究钢样中的非金属夹杂物。其中金相样的测试，扫描电镜为日本电子的JSM-6510LV，能谱仪型号是牛津的INCA Feature X-Max 20；而大样电解样品的测试，扫描电镜为日本电子的JSM-64900LV，能谱仪型号是NORAN SYSTEM 7。所有测试除图三为背散射之外，其余均采用二次电子，加速电压为15kV。

3. 实验结果与分析

3.1 实验结果

现场实验冶炼的不锈钢为304，其成分如表1所示。

表1 304不锈钢成分（质量分数）

Table 1 Chemical compositions of 304 stainless steel (weight percentage)

C Mn Si P S Ni Cr Cu Mo N

0.034 0.660.34 0.0320.0218.0918.310.440.13 0.0870

图1 304不锈钢铸锭金相样的主要夹杂物形貌与成分