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1、钢包喂CaSi线对钢中夹杂物变性的影响摘 要：在生产铝镇静钢的工艺条件下,研究了钢包喂CaSi线处理后钢中夹杂物的组成、形态、尺寸和分布等的变化规律。结果表明,喂线后钢中钙铝比达到0.09以上时,钢中的Al2O3类夹杂物能获得较好的变性;夹杂物中的钙铝比随喂线后钢中钙铝比的增大呈线性增加趋势;较高的钢中钙铝比有利于连铸坯中大颗粒夹杂物的去除,有利于钢中夹杂物球化率的提高。关键词：钢包喂线 夹杂物变性 钙铝比1 前 言 向铝镇静钢中喂CaSi线对钢液进行钙处理的主要目的是:将铝脱氧而产生的高熔点的脆性Al2O3夹杂物变性成为含钙量较高的低熔点钙铝酸盐夹杂(如12CaO*7Al2O3)
2、,同时减少钢中有害的沿晶界分布的Ⅱ类硫化物的数量,改变其组成和性质,从而有利于洁净钢水,改善钢质量,解决浇注过程中的水口堵塞问题［1］。本文针对如图1所示的铝镇静钢生产的工艺条件,对钢包内钢水钙处理(喂CaSi线)后钢中夹杂物的组成、形态、尺寸和分布等的变化规律进行了研究和分析,以期对实际生产中的钢水钙处理提供参考。图1 炼钢生产工艺流程简图2 试验条件 在如图1所示的工艺流程中,对34Mn5钢种进行喂线试验。在每个试验炉次喂线前、喂线后、连铸中间包及连铸铸坯处取得钢水铸态样和铸坯铸态样。钢包和连铸中间包内钢水用真空取样器吸取。其中喂线前钢样在喂CaSi线前3min以内于钢包内取得
3、,喂线后钢样在喂CaSi线后3min以内取得,连铸中间包内的钢样在大包开浇后14～23min时取得,铸坯试样则从每炉的第4至第6根管坯上切取。对所取试样,按要求切取、磨平和抛光制成金相试样,并进行了较系统的金相分析、SEM分析和图像仪分析。3 试验结果3.1 夹杂物中相对含钙量的变化 选择有代表性的试验炉次,对其喂线前、喂线后、中间包以及连铸坯处的钢样进行了较仔细的扫描电镜分析,通过整体观测和随机分析,得到如表1的结果。 表1 各工艺点处钢中及夹杂物中的平均钙铝比炉号钙铝比Ca/Al连铸坯夹杂物中钙铝比Ca/Al喂线前喂线后中间包钢中夹杂物中钢中夹杂物中钢中夹杂物中0.040
4、0.1970.1131.0770.1081.0020.9660.0170.0420.0690.2790.0520.5920.3380.0160.1190.0460.2170.0480.5990.4210.0290.2300.0900.8850.0930.8680.776 从表1中可以看出,喂线前夹杂物中的平均钙铝比(Ca/Al)在0.042～0.230之间,按此推算所形成的钙铝酸盐夹杂物当为CA6或CA6和Al2O3、CA2共存。在喂线后,夹杂物中的含钙量即钙铝比(Ca/Al)都较喂线前提高,特别是,随着钢中钙铝比［Ca/Al］的提高,钙铝酸盐夹杂中钙的相对含量显著增加,这种趋势可
5、以从图2中清楚地看出。喂线后钢中钙铝比较高的952735炉(0.113)和952745炉(0.090),其钙铝酸盐夹杂中的(Ca/Al)比分别为1.077和0.885,由此对应的夹杂物相一般为C12A7或C12A7和C3A共存。 各工艺点处钢中钙铝酸盐夹杂物的含钙水平的变化规律,以及与金相、电镜分析结果的良好对应关系表明,钢水经喂CaSi线处理后,钢中的铝酸盐类夹杂物得到了不同程度的变性,尤其是当钢中含钙量较高使钢中钙铝比大于0.09时,Al2O3类夹杂物多变性成为12CaO.7Al2O3或成分接近12CaO*7Al2O3的低熔点钙铝酸盐夹杂物,从而获得了良好的钙处理效果。图2 喂
6、线后夹杂物中钙铝比随钢中钙铝比变化的趋势3.2 喂线过程中钢中夹杂物尺寸的变化 在喂CaSi线前后各工艺点处钢样的夹杂物尺寸分级数据如表2所示。 从表2中可见: (1)在喂线试验的条件下,从喂线前、喂线后、中间包到连铸坯的诸工艺点处的钢样中,夹杂物尺寸基本在20μm以下,小颗粒的夹杂物占绝大多数,1μm～3μm的小夹杂占67.86%～90.68%平均为81.45%;大于5μm的夹杂物仅占1.45%～12.5%,平均4.27%。 (2)钢中钙铝比［Ca/Al］高的炉次离04工艺点(连铸坯)较早时,钢中10μm～20μm的夹杂物即消失。 (3)由表3将钙铝比大于0.09的试验炉
7、次喂线前后的夹杂物分级数量直观地示于图3,从图3中可见,与喂线前相比,具有较高钙铝比的952735炉和952745炉炉次其连铸坯中各个尺寸级别的夹杂物数量都有较大幅度的降低。而对钢中钙铝比较低的952738炉和952739炉,连铸坯中大于3μm的夹杂物数量与喂线前相比有不同程度的增加或相近。 (4)喂线后随着钢中钙铝比的增加,连铸坯中1μm～3μm的小颗粒夹杂物比例有增加趋势,而较大颗粒的夹杂物特别是大于5μm的夹杂物比例下降趋势明显。 (5)从连铸坯
