钢中夹杂物控制原理

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1、钢中夹杂物控制原理钢中氧的存在形式T[O]=[O]溶+[O]夹（1）转炉吹炼终点：[O]夹=>0，T[O]→[O]溶＝200～1000ppm[O]溶决定于：l  钢中[C]，转炉吹炼终点钢中[C]与a[O]关系如图l  渣中(FeO)；l  钢水温度。1顶底复吹转炉炉龄C–Fe的选择性氧化平衡点根据式[C]+[O]={CO}(1)lg(Pco/ac*[%O])=1149/T–2.002以及反应[Fe]+[O]=（FeO）(2)lgaFeo/[%O]=6317/T–2.739得到反应（FeO）+[C]=[Fe]+{CO}(3)lg

2、(Pco/ac*aFeo)=–5170/T+4.736结论钢液中C-Fe的选择性氧化平衡点为[C]＝0.035％，也就是说终点[C]<0.035％时，钢水的过氧化比较严重。图1-1的统计数据也说明了这点。同时由式(1)可以求出此时熔池中的平衡氧含量为740ppm。理论分析1）终点[C]-[O]关系1)当终点[C]<0.04%时钢水的终点氧含量较高2)当终点[C]在0.02～0.04％范围时，有些炉次钢水氧波动在平衡曲线附近（区域Ⅰ）有些炉次钢水氧含量则远离平衡曲线（区域Ⅱ），说明在该区域钢水过氧化严重。2）温度对氧含量的影响在终

3、点[C]=0.025~0.04%时，终点氧含量虽然较分散，但总的趋势是随着终点温度的升高，终点氧基本呈上升趋势。1620℃～1680℃之间，氧含量总体水平较低，平均为702ppm，该范围的炉次共占总炉次的30%左右；出钢温度大于1680℃时，终点钢水氧含量有明显的升高趋势，平均为972ppm，占总炉次的70%左右。3）终渣氧化性对终点氧的影响渣中（FeO+MnO）增加，终点[O]有增加趋势；终点[C]<0.04％，渣中（FeO+MnO）增加且波动较大，说明此时吹氧脱碳是比较困难的，而铁则被大量氧化。图1-3<2500炉终点C-O

4、关系图1-42500~5000炉终点C-O关系钢中夹杂物控制原理（2）钢包脱氧合金化＋精炼后：[O]溶=>0T[O]=[O]夹Al－K钢：[Al]S=0.02-0.05％，[O]溶=4-8ppm（图2）如在连铸坯中测定T[O]=20ppm，说明除[O]溶外，氧化物夹杂[O]夹为12－18ppm，说明钢中很干净。Si-K钢：用Si、Mn脱氧平衡[O]溶含量如图3。仅用Si、Mn脱氧钢中[O]溶为40～60ppm，在结晶器内凝固时铸坯易产生皮下气孔。图2钢中[Al]S与[O]溶关系人们预测2000年后生产超洁净钢，钢中T[O]要达到

5、5ppm水平，T[O]＝[O]溶＋[O]夹杂解决途径：生产“零夹杂物”钢：[O]夹杂→0，即钢中夹杂物完全去除；进一步降低[O]溶对于Al-K钢，炉外精炼改变Al-O热力学平衡，Al2O3溶于渣中可使熔渣中Al2O3活度达到0.001，与[Al]S相平衡的[O]溶<1ppm。（效果有限）对于Si-K钢，炉外精炼控制炉渣组成，使SiO2溶于铝酸钙渣中，降低aSiO2,可使钢中[O]溶降到与Al-K钢水平。（可行）根据各类物的形态和分布，把中的夹杂物分为四个基本类型A类——硫化物类型B类——氧化铝类型C类——硅酸盐类型D类——球状氧

6、化物类型A类夹杂物属塑性夹杂物，经锻轧加工以后沿加工方向变形，成纺锤状。随着夹杂物的化学成分的不同，通常在明视场下呈浅灰色、蓝灰色或亮黄色；在暗场下呈不透明或弱透明。B类夹杂物脆且容易断裂，其在经轧制加工后沿加工方向排列成链状。在明视场下多呈暗灰色，少数不常见的氧化物也呈亮灰色。在暗视场下多位不透明，少数呈透明的。C类夹杂物有易变形和不易变形的两种。易变形的硅酸盐夹杂与硫化物相似，沿加工方向延伸呈线段状，在明视场下呈暗灰色，在暗视场下透明。铁硅酸盐（2Fe•SiO2）、硅锰酸盐（2MnO•SiO2）、锰偏硅酸盐（MnO•SiO2

7、）都属于易变形硅酸盐。不易变形的硅酸盐夹杂物，以氧化物相似，沿加工方向呈颗粒状分布。铝硅酸盐（Al2O3•SiO2）、钙硅酸盐（CaO•SiO2）等属于不易变形硅酸盐。D类夹杂物为氧化物或硅酸盐，这种夹杂物精加工后是不变形的，仍以点球状存在。B类夹杂物使钢材表面质量和性能恶化。为了克服这一缺点，必须减少这类夹杂物的数量并且改变氧化物的性质，以降低甚至消除其危害。由以上分析可知，要降低钢中T[O],就是要减少钢中夹杂物，降低[O]夹，降低[O]夹其方法是：1)去除脱氧产物它决定于：夹杂物形成；夹杂物传输到钢/渣界面；渣相吸附夹杂物

8、。方法：控制脱氧产物+炉外精炼＋搅拌→T[O]=20~40ppm就脱氧而言，分三种情况：硅镇静钢（用硅＋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％）a)用Si+Mn脱氧如图4所示：形成的脱氧产物有：纯SiO2（