夹杂物成分及形态控制.ppt

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1、夹杂物成分及形态控制刘建华1.概述夹杂物成分和形态控制技术是现代洁净钢冶炼的主要内容之一,不同用途的钢材对非金属夹杂物的形态、数量、组成有不同的要求.根据钢种的要求及夹杂物的性质提出夹杂物成分和形态控制要求。根据钢－夹杂物反应热力学，利用MnO-Al2O3-SiO2和CaO-Al2O3-SiO2等三元系图内钢液成分等值线来预测夹杂物组成及钢液中氧、硅、锰、铝、钙等成分的控制，并制定顶渣成分控制.夹杂物的成分可以用钢液与夹杂物间的平衡热力学来预测，当钢渣间达到热力学平衡时，夹杂物的成分与钢渣的成分相同。在冶金生产过程中，绝对的钢液与夹杂物之间的

2、平衡是少见的，但可达到局部的钢与夹杂物、渣与钢、炉衬与钢渣、炉衬与钢液的准平衡状态。夹杂物的成分在很大程度上受顶渣和炉衬的影响，反之，通过控制顶渣成分、炉衬材料和一定的脱氧条件，夹杂物成分的准确控制是可以实现的。部分钢种还需结合S－Me反应热力学提出钢中硫含量控制策略问题：1）夹杂物是多元的；2）夹杂物有时熔点较高，是固态的，反应未达到平衡；3）炼钢、精炼工艺对夹杂物组成影响较大；4）热力学相图局部区域组元活度测量有较大误差2.脱氧剂对夹杂物成分的影响脱氧剂对内生夹杂物的成分存在巨大影响。根据钢种和产品质量，脱氧分为三种模式：硅镇静钢（用硅＋

3、锰脱氧），硅－铝镇静钢（Si＋Mn＋少量Al脱氧），铝镇静钢（用过剩Al脱氧[Al]s>0.01％）。用Si＋Mn脱氧，形成的脱氧产物一般有纯SiO2（固体），MnO•SiO2（液体），MnO•FeO（固溶体）。1823K时轮胎子午线钢的硅、锰在MnO－Al2O3－SiO2中的等值线Mn/Si低时形成SiO2夹杂会导致水口堵塞；Mn/Si高时生成典型的液态MnO•SiO2，夹杂物容易上浮。因此因调整钢成分，保持Mn/Si>2.5，但一定温度下与Mn、Si平衡的[O]溶较高，当钢水浇入结晶器时会产生皮下针孔，同时MnO•SiO2会污染钢水。为此

4、在LF精炼采用白渣操作＋Ar搅拌，钢渣精炼扩散脱氧即能把钢水中[O]溶降到<20ppm的最佳范围，也能有效脱硫，降到0.01％以下。用Si＋Mn＋少量Al脱氧可防止Si＋Mn脱氧中极易产生的皮下针孔，其可能的脱氧产物有蔷薇辉石（2MnO•2Al2O3•5SiO2）,锰铝榴石（3MnO•Al2O3•3SiO2）和纯Al2O3（Al2O3>25％）。其中锰铝榴石区域夹杂物熔点低，球形易上浮；可塑性及变形性好且不堵水口；脱氧良好不生成气孔。因此在钢中Si＝0.2％，Mn＝0.4％，温度为1550℃条件下若钢中[Al]s≤0.006%,则钢中[O]<

5、20ppm，生成锰铝榴石而无Al2O3析出。对于硅锰+少量铝脱氧钢，锰铝榴石是最理想的夹杂物，它具有低粘度。低熔点和良好的上浮性能。当其中Al2O3超过25%时，Al2O3将析出；若Al2O3含量低于10%，SiO2将析出，两者均为不变形相。为了控制Al2O3含量以形成20%的Al2O3锰铝榴石夹杂物，必须与渣系中的Al2O3联系起来，通过调整渣的组成防止渣中Al2O3过高导致锰铝榴石中Al2O3析出来平衡钢水中的夹杂物成分。最有效的方法是采用Ca（CaO粉剂）及钙硅石处理，不仅可以控制夹杂物中Al2O3含量而且可将锰铝榴石夹杂转变为热轧时可

6、变形的非晶体假硅石灰。1823K时帘线钢的铝、氧在MnO－Al2O3－SiO2系中的等值线图3.钢渣反应对夹杂物的控制1823K时CaO－Al2O3－SiO2系中铝氧的等值线图在MnO－Al2O3－SiO2－CaO系中夹杂物成分的变化对于低碳细晶粒钢，要求钢中酸溶铝不低于0.01％；对于低碳铝镇静钢，为改善薄板深冲性能，要求钢中酸溶铝为0.02～0.05％，为此要求用过剩铝脱氧，其脱氧产物全部为Al2O3，为此采用钙处理来改变Al2O3形态。钢帘线夹杂物控制实验室研究当炉渣碱度为0.71~1.36，Al2O3含量低于8％时，可以将夹杂物的成分

7、控制在塑性区或其周边的区域。夹杂物中的Al2O3含量随着钢液中酸溶铝含量的增加而增加，当夹杂物中Al2O3含量为8％～25％，钢液[Al]s含量应控制在0.0006%以下。在不加铝脱氧、采用硅脱氧的条件下，钢中的酸溶铝由顶渣控制。炉渣碱度和夹杂物中Al2O3含量之间的关系夹杂物中三氧化二铝质量百分含量在20％时，夹杂物有很好的塑性夹杂物中Al2O3含量和夹杂物塑性之间的关系钢液中酸溶铝在4～6ppm时，夹杂物中Al2O3的含量正好在20％左右钢液中酸溶铝含量和夹杂物中Al2O3含量之间的关系炉渣中Al2O3含量在8％左右时，夹杂物中Al2O3

8、含量为20％，此时夹杂物的塑性最好。炉渣中Al2O3含量和夹杂物中Al2O3含量之间的关系渣中MgO含量在5％的时候，渣的熔化性温度最低渣熔化性温度和渣中MgO的关