钛合金铝镇静钢在精炼过程中夹杂物分布的变化

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1、3ISIJ国际。52（2012年），第1期，第52-61钛合金铝镇静钢在精炼过程中夹杂物分布的变化EnnoZINNGREBE,1)CorrieVANHOEK,1)HenkVISSER,1)AlbertWESTENDORP2)andIn-HoJUNG3)1）塔塔钢铁研究发展及技术，邮政信箱10000，1970钙海牙，荷兰。电子邮件：enno.zinngrebe@tatasteel.com2）欧洲塔塔带钢，邮政信箱10000，1970CA艾默伊登，荷兰。3）采矿与材料工程系，麦克吉尔大学，3610街，蒙特利尔，QCH3A2B2，加拿大。电子邮件

2、：in-ho.jung@mcgill.ca（2011年5月19日收到；2011年8月22日接受）本文提出一种新的方法对Ti-Al合金镇静钢中的非金属夹杂物分布的特征进行分析鉴定，这是建立于欧洲塔塔钢铁，艾默伊登厂上进行的研究活动。采用自动扫描电镜技术对120个钢样品中取出的9个样品，2个铸造系列的钢种的特性进行了加热检测。通过简单的化学研究发现Al2O3在Ti-Al合金镇静钢中占据了绝大多数，而绝大多数的工艺信息需要对精炼中颗粒的分布进行分析。分布密度函数（PDF）的概念被首次用运，从精炼中进行采样并对其粒度分布进行观察和研究。在整个数据集

3、以双尺寸分布形式为主，一）对数正态分布的大小与氧化铝的成核生长（还原和再氧化），表明转移是在钢液中NMI和溶质之间进行的。二）幂律分布，在化学平衡中与熔体和碰撞/解体过程控制的相关的分布。根据夹杂物的PDF观察，结果发现，粒度分布的氧化铝夹杂悬浮在钢液中，平衡和浮动的大型夹杂物，往往接近参考分布的幂型函数(f(r)=a*r–3.5)，这似乎是氧化铝—钢系统的一个基本特征。这种参考分布可以指导更好的改善和得到工程师对夹杂物分布更好的控制的钢铁产品。关键词：非金属夹杂物；夹杂物分布密度函数；夹杂物尺寸分布；精炼。1、导论在整个炼钢工艺流程中，控

4、制非金属夹杂物（NMI）的分布是生产优质钢中的重要难题之一。NMI的存在可能会破坏最终钢铁产品的性能同时也会对精炼过程产生不利影响，沉积在连铸机的给料系统中。该沉积层通过上料系统限制钢液流动，同时可折断导致出现生产率和表面质量问题。至于原因，是因为钢液中的NMI与精炼工艺过程中各种工艺及设备相互影响而成的。近日，钛铝合金镇静钢（钢号1—5）中夹杂物的详细信息和其物理化学过程中的再氧化受到很当的重视。从这些研究中得出，夹杂物对AL-Ti-Fe-O体系在精炼过程中各物质的变化有很大影响，如氧气的平衡这一结论是被认可的。在过去十年中，一些精密的工

5、具例如SEM-EOS的自动化技术已经可用来检测大量夹杂物的化学和物理性质并通过用数据转换的方法分析夹杂物来获取粒度的分布可以进一步帮助夹杂物在钢铁加工时变化的研究。通常，首先夹杂物的尺寸都会以原始数据列表在bin—sizes直方图上。然后，作为探讨过分布密度函数（PDF）的范·恩德等人.6）研究并讨论出了一种比较切合实际的夹杂物尺寸形式变化的结论。从夹杂物PDF的理论数值的计算，可以得出夹杂物的尺寸分布会随着时间而改变，从早期的对数正态分布形状分布成核以后，再按幂律形状分布进行成长、集聚和分离。因此，从夹杂物尺寸分布数据（PDF），可得出夹

6、杂物形成的时间和结果以及夹杂物形成的机理。目前的研究重点是从钢包脱氧时到模具铸钢工艺路线的整个精炼过程中夹杂物分布的明确变化。大量的抽样试验是在塔塔炼钢，2号氧气炼钢厂生产的两个钢号的钛铝合金镇静钢在销往欧洲的产品上进行的。自动扫描电镜技术（自动化夹杂物分析或AIA）与夹杂物PDF数据转换方法的联同使用是在研究大尺寸的夹杂物样本时的特点。夹杂物的PDF变化会在精炼过程中进行讨论。2、工业试验及抽样步骤2.1试验在同一个等级的钛铝合金镇静钢中进行抽样。这种刚的精炼工艺一般有以下几个步骤：Ⅰ）从转换器中取约320吨的钢水根据耐火材料放入几个不同

7、的位置Ⅱ）转移到RH—OB中进行脱气，在之后的脱碳过程中通过的加入铁锰来控制锰含量。10—15分钟之后，用粒状铝为钢水脱氧，然后添加铁钛合金用2-3分钟来调节钛的含量并且利用洁净氩气进行搅拌处理。Ⅲ）转移到连铸机旋转台和备用连铸中间包。Ⅳ）之后打开钢包滑动闸门，钢分成两股分别进入65吨中间包。Ⅴ）之后钢经过双口浸入式水口（SEN）用滑动门系统控制浇入两个厚板坯连铸模具。2.2钢的取样为了表示夹杂物在这种钢中的变化，在两个铸造系列的钛铝合金镇静钢中进行了广泛的抽样调查。第一个铸造序列，是从三个样品的初始热（A1—A3）进行了检测，这项研究的主

8、要数据形成了由六个加热样本（B1—B6）组成的第二个铸造序列。精炼是钢从RH—OB脱氧开始直到浇铸，处理通常总共约30—50分钟。为了直接检测在RH—OB系统中脱氧后夹杂物的变化