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1、钢中夹杂物控制原理钢中夹杂物限制原理 本文关键词：夹杂，原理，物控钢中夹杂物限制原理 本文简介：钢中夹杂物限制原理钢中氧的存在形式TO=O溶+O夹（1）转炉吹炼终点：O夹=0，TOO溶2001010ppmO溶确定于：l钢中C，转炉吹炼终点钢中C与aO关系如图l渣中(FeO)；l钢水温度。1顶底复吹转炉炉龄CFe的选择性氧化平衡点依据式C+钢中夹杂物限制原理 本文内容：钢中夹杂物限制原理钢中氧的存在形式TO=O溶+O夹（1）转炉吹炼终点：O夹=0，TOO溶2001010ppmO溶确定于：l钢中C，转炉吹炼终点钢中C与aO关系如图l渣中(FeO)；l钢水温度。1顶底复吹转炉炉龄CFe的选择性氧化平
2、衡点依据式C+O=CO(1)lg(Pco/ac*%O)=1149/T2.002以及反应Fe+O=（FeO）(2)lgaFeo/%O=6317/T2.739得到反应（FeO）+C=Fe+CO(3)lg(Pco/ac*aFeo)=5173/T+4.736结论钢液中C-Fe的选择性氧化平衡点为C0.035，也就是说终点C0TO=O夹AlK钢：AlS=0.02-0.05，O溶=4-8ppm（图2）如在连铸坯中测定TO=20ppm，说明除O溶外，氧化物夹杂O夹为1218ppm，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4060ppm，在结晶器内凝固时铸坯
3、易产生皮下气孔。图2钢中AlS与O溶关系人们预料2000年后生产超干净钢，钢中TO要达到5ppm水平，TOO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，炉外精炼变更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AlS相平衡的O溶0.01）a)用Si+Mn脱氧如图4所示：形成的脱氧产物有：纯SiO2（固体）；MnOSiO2(液体)；MnOFeO(固溶体)。图4FeO-MnO-SiO2三元相图硅冷静钢用SiMn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）。M
4、n/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，夹杂物简单上浮。因此因调整钢成分，保持Mn/Si2.5。但与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。为此在LF精炼采纳白渣操作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。夹杂物中Al2O3含量限制当其中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。为了限制Al2O3含量以形成20%的Al2O3锰铝榴
5、石夹杂物，必需与渣系中的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。最有效的方法是采纳Ca（CaO粉剂）及钙硅石处理，不仅可以限制夹杂物中Al2O3含量而且可将锰铝榴石夹杂转变为热轧时可变形的非晶体假硅石灰。在钢中Si0.2，Mn0.4，温度为1550条件下，要把夹杂物成分限制在相图中的阴影区，则必需钢中AlS50m，甚至几一百零一m；来自耐火材料侵蚀的夹杂物通常比卷渣造成的夹杂物要大2)复合成分及多相结构由于钢水和渣中的SiO2,FeO,andMnO以及炉衬耐火材料之间的多元反应造成夹杂物成分困难，产生的Al2O3可以覆在这
6、些夹杂物表面；由于外来夹杂尺寸较大，它们在运动时，简单汲取捕获脱氧产物如Al2O3夹杂（图10右与图11右）；外来夹杂作为异相形核核心，在钢水中运动的新夹杂物以此核心沉淀析出（图11左）；渣或者二次氧化产物与炉衬耐火材料或其脱落物之间的反应；3)形态不规则但卷渣或者脱氧产物氧化硅类夹杂物为球形。球形外来夹杂物通常尺寸较大（50m）并且大多数为多相，但球形脱氧产物夹杂通常较小并且单相.4)相比小夹杂物而言数量较少偶然性分布与小夹杂物匀称弥散分布不同，外来夹杂物在钢中零星分布。由于此类夹杂通常是在浇铸和凝固时被捕获，因此具有偶然性，呈零星分布状态。另一方面，由于此类夹杂简单上浮去除，所以它们只集中
7、在凝固速度最快的区域或者在某些方面上浮受阻的区域。因此，此类夹杂常常出现在表层旁边。6)对产品性能危害最大。生产干净钢，就是要削减钢中夹杂物，尤其是削减大颗粒夹杂而奋斗不论这些夹杂物的来源如何，问题在于这么大尺寸的夹杂物为何没有快速上浮而得到去除。缘由可能是：在浇铸之前，在冶炼、运输或钢包、中间包等其他冶金容器的侵蚀过程中该类夹杂物形成较晚造成上浮时间不足；缺乏足够的过热度；在凝固过程中由于流场流淌影响造成结晶器爱护渣卷入，或者已上浮的夹杂物在未完全进入渣中之前被重新卷入。(3)二次氧化产生的夹杂物钢中发觉的二次氧化产生的大型夹杂物最常见的形式点簇状Al2O3、球状MnOFeO、MnOSiO2
8、。空气作为二次氧化的共同来源，以下列方式进入钢液：由于在钢水注入处剧烈的湍流造成中间包钢水表面吸入空气，流淌的钢液表面形成的氧化薄膜重新卷入钢液后形成很薄的氧化物颗粒带；钢水从钢包进入中间包以及从中间包进入结晶器的水口连接处吸入空气；在浇铸过程中，钢包、中间包和结晶器钢水表面的空气渗透。在这类二次氧化过程中，脱氧元素如Al、Ca和Si等优先氧化，氧化产物发展成为非金属夹杂物，通常比脱氧夹杂物大一到二个数量级。防止此类二次氧化的方法是在浇铸过程中防止钢液暴露于空气中：1）在钢包长水口和中间包浸入式水口连接处采纳钢环或透气砖环吹入惰性气体形成气幕爱护；2）浇铸前在中间包内充入爱护气体以及浇铸过程中
9、中间包钢液表面采纳气体爱护；3）限制钢包内的气体吹入避开形成气眼。二次氧化产物另一来源是渣中以及包衬耐火材料中的SiO2,、FeO和MnO。通过此类二次氧化产物形成的机理，靠近渣或包衬界面时钢水中的夹杂物通过反应SiO2/FeO/MnO+Al?Si/Fe/Mn+Al2O3而长大，由此生成的氧化铝夹杂尺寸较大且含有各种成分。这种现象以下列方式进一步影响外来夹杂物的形成：上述反应能够侵蚀包衬耐火材料表面并可使其表面凹凸不平，从而变更包衬壁旁边的钢水流场，并且引起包衬的破损加速；包衬破损产生的大型外来夹杂物以及卷入的渣可以捕获小夹杂物如脱氧产物，也可以作为异相形核核心产生新的析出物，这就使得外来夹杂
10、物的成分变得比较困难。为防止来自渣和包衬耐火材料的二次氧化，使这些材料保持较低的FeO、MnO和SiO2含量特别重要。文献表明较低自由SiO2含量的高铝质或氧化锆质砖具有更好的适用性(4)卷渣造成的外来夹杂物任何冶炼上或钢水传递上的操作，尤其是在钢水从一种容器到另一种容器时，会引起渣钢间的猛烈混合，造成渣颗粒悬浮在钢液中。特点：卷渣形成的夹杂物尺寸在10300m之间，含有大量的CaO和MgO成分，在钢水温度下通常为液态，因此在外形上为球形（图12）。运用H型中间包并且通过两个钢包注入可以在换钢包期间削减卷渣夹杂物。第10页 共10页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页