冷镦钢钢水洁净度的研究

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1、冷镦钢钢水洁净度的研究陈晓明，李哲，刘增勋由于冷镦钢的深加工工艺条件的限制，对于盘条质量有特殊的要求,尤其是对钢材的纯净度要求非常严格。为此结合国内某钢厂冷镦钢冶炼生产过程，通过现场系统取样和试验检测等方法，研究了冶炼过程中各个环节的T［O］、［N］的变化规律以及夹杂物类型、数量、分布，定性和定量分析了该钢种各工序夹杂物的变化规律。1冷镦钢生产工艺流程冷镦钢生产的工艺流程：混铁炉－110t转炉－LF精炼－喂丝调整－连铸－高线轧制，试验钢种35K，其化学成分控制目标如表1所示。2.1T［O］的检测与分析在固态钢中，钢中的氧几乎全部以氧化物夹杂形态存在，钢中T

2、［O］的高低代表了钢中的氧化物夹杂的多少。因此，钢中T［O］的大小经常作为钢水洁净度非常有效的评价指标，钢中T［O］主要取决转炉终点控制、精炼工艺及浇注过程中的二次氧化等因素。在试验过程中，对试验炉次的LF钢包、连铸中间包和铸坯进行取样，采用氮氧分析仪分析钢中T［O］。各工序中T［O］的变化见图1所示。在结晶器电磁搅拌的作用下，结晶器内钢水中的部分夹杂物上浮被保护渣吸收，使铸坯内T［O］明显降低。铸坯内的T［O］达到（38~48）×10-6，平均42×10-6，与中间包内钢水相比降低了约26%，结晶器电磁搅拌工艺参数设置比较合理。2.2［N］的检测与分析在

3、各个炼钢工序中钢水［N］的变化，可以表明钢水在不同阶段从空气中吸氮量，进而也反映出二次氧化的情况。在各工序钢水［N］平均值的变化如图2所示。LF到中间包的环节中［N］有所增加，主要是因为在浇注过程中，中间包液面不断更新增加了钢液与空气接触的机会，同时流动的钢液比静止的钢液吸入氮、氧要剧烈的多。在生产中中间包钢水液面仅采用了碳化稻壳保温。碳化稻壳成分具有良好的绝热保温作用，但是在液面上没有形成熔融渣层，不能有效防止钢水液面二次氧化。同时，没有氩封的长水口也可导致空气的进入形成二次氧化。N的含量反映的二次氧化情况与T［O］反映的情况基本一致。3显微夹杂物检测与

4、分析3.1各工序显微夹杂物的变化各工序显微夹杂物的变化规律如图3所示。4大型夹杂物分析与检测采样大样电解法用于分析钢中>50μm的大型夹杂物。利用体式显微镜分离出来的夹杂物再进行粒度分级和形貌照相，利用KYKY-2800型扫描电子显微镜可获得大型夹杂的形貌和成分。铸坯电解样是在铸坯宽度方向的中心线上向两侧宽各为75mm和厚度方向（内弧到外弧）的1/4处切取，加工成尺寸为150mm×50mm×50mm的圆柱。实验结果表明（表2），夹杂物总重平均值为105.33mg/10kg。大样电解的典型夹杂物显示，铸坯大样电解的夹杂物主要以Si、Mn、Al与其它元素复合氧

5、化物的形式存在。主要有以下类型：CaS-SiO2-Al2O3-FeS类复合夹杂物、CaO-Al2O3-MnO-SiO2类复合夹杂物、SiO2-Al2O3-MnO-FeO类复合夹杂物、SiO2-CaO-CaS-MgO-FeO类复合夹杂物，也存在少量SiO2-FeO和Al2O3类夹杂物。在电解分析中，没有发现含Na和K的夹杂物，说明结晶器内卷渣较少，大型夹杂主要来自于中间包顶渣和钢包下渣。5结论（1）氧和氮含量变化规律显示，在浇注过程中钢包注流和中间包液面保护效果较差，导致钢水存在明显的二次氧化现象，对于含铝冷镦钢的浇注会形成潜在的威胁。（2）钢水内夹杂物的变

6、化规律，钢水脱氧后在LF工艺中夹杂物减少53%，在LF到中间包的环节二次氧化使夹杂物增加30%。应采用长水口氩封和中间包覆盖剂，加强浇注过程中的钢包注流和中间包液面的保护，以减少夹杂物提高冷镦性能；同时为保证含铝冷镦钢的顺利浇注创造条件。（3）大型夹杂物主要来源于钢包渣、保护渣和脱氧产物的积聚长大。