应用技术

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钢中非金属夹杂物控制研究进展 邹海涛钟文斌。 ( 1、新疆维吾尔自治区乌鲁木齐 8 3 0 0 2 2; 2 .新疆八一钢铁股份有限公司) [摘要]本文在概述钢中非金属夹杂物的类型及来源基础上，阐述了生产过程中非金属夹杂物控制技术的研究进展。 [关键词]非金属夹杂物；炼钢；连铸；中间包；炉外精炼中图分类号： T F 7 文献标识码： A 文章编号： 1 0 0 9— 9 1 4 X( 2 0 1 3 ) 1 2— 0 2 5 5— 0 1

引言

随着现代工程技术的发展，对钢的综合性能要求也日趋严格，相应地对钢的材质要求也越来越高。非金属夹杂物作为独立组分存在于钢中，破坏了钢基本的连续性，加大了钢中组织的不均匀性，严重影响了钢的各种性能。 1 .钢中非金属夹杂物的来源分类 1 1内生夹杂物

N、甚至c )和痕量元素 (如： As、 S n、 S b、 S e、 C u、 P b及B i )含量。 3 .非金属夹杂物控制研究进展 3 1炼钢过程对夹杂物控制的研究进展

钢包脱氧工艺主要包括脱氧剂种类、数量及加入方式等。使用硅铝铁和硅钙合金作为脱氧剂和使用硅铝钡作为脱氧剂是两种脱氧工艺。 表1是两种脱氧方式的对比。通过实验发现，硅铝铁和硅钙合金组合脱氧， 效果要比硅铝钡合金好，两者相比，前者可以使铸坯中夹杂物含量减少 1 9%。 钢包吹氮可以起到两方面的作用：促进钢水成分均匀化和脱氧产物上浮。 钢包吹氮实现熔池内部强制对流，有利于脱氧产物聚集长大，向金属一熔渣及金属一炉衬相界面迁移，从而提高夹杂物的排除速度[ 4 1。 表堤钢包吹氮对夹杂物的影响。从表中可以看出，钢包吹氮对铸坯中非金属夹杂物数量的影响与中间包的材质有关，对镁质中间包，钢包吹氮后，铸坯中 非金属夹杂物数量减少，与不吹氮相比，夹杂物数量减少4 1%。而对硅质中间包 来说，钢包吹氮后，铸坯中非金属夹杂物数量反而升高。 3 2连铸过程对夹杂物控制的研究进展炼钢生产过程中的最终产品是钢坯，钢中非金属夹杂物影响着钢坯的各种性能，保护渣吸附夹杂物的能力直接影响着钢坯的质量。

钢在冶炼

过程中，脱氧反应会产生氧化物和硅酸盐等产物，若在钢液凝固前未浮出，将留在钢中。溶解在钢液中的氧、硫、氮等杂质在降温和凝固时，与其他元素结合以化合物形式从液相或固溶体中析出，最后留在钢锭中，它是金属在熔炼过程中，各种物理化学反应形成的夹杂物。内生夹杂物分布比较均匀，颗粒也较小，正确的操作和合理的工艺措施可以减少其数量和改变其成分、大小 和分布情况，但一般来说是不可避免的。 1 . 2外来夹杂物钢在冶炼和浇注过程中悬浮在钢液表面的炉渣、或由炼钢炉、出钢槽和钢包等内壁剥落的耐火材料或其他夹杂物在钢液凝固前未及时清除而留在钢中。 它是金属在熔炼过程中与外界物质接触发生作用的夹杂物】。如炉料表面的砂土和炉衬等金属液作用，形成熔渣而滞留在金属中，其中也包括加入的溶剂。这

类夹杂物一般的特征是外形不规则，尺寸比较大，分布也没有规律，又称粗夹杂。这类夹杂物通过正确的操作是可以避免的。 2 .钢的洁净度般用钢中的总氧含量ⅡO婊示钢的洁净度，可用其来评估钢中夹杂物的 —

保护渣在连铸过程中起如下的作用： ( 1 )防止钢液面受到空气的再氧化； ( 2 ) 避免了夹杂和横向裂纹； ( 3 )控制热量传递，并起润滑作用； ( 4 )调节结晶器和坯 壳间的传热； ( 5褓护渣能够吸附、溶解上浮夹杂物； ( 6 )可防止结晶器钢液面的热辐射，避免钢液面形成“结块”或“流冰”即液面凝壳 I。

含量，总氧可以表示为ⅡO]=[ O] +[ O]。在转炉出钢时，由于溶解氧含量较高，可O】 1弋表了钢水中的[ O N,而加入脱氧剂后与脱氧元素平衡的溶解氧含量很低，故此时的可0】实际上代表了钢中夹杂物的水平。减少钢中杂质含量，提高 钢的洁净度以显著地改善钢材的延性、韧性、加工、焊接、抗腐蚀等性能。 图l和图2分别为生产2 0 G、 3 6‰2 V、 X 4 2、 3 7 Mn 5、 1 2 C r 2 Mo WVr r i B和S A一 2 1 0 C没有经过、 V D处理和经过 V D处理各工序平均可O J的变化。 市场对洁净钢的需求逐年增加，除了要求降低钢中非金属氧化物夹杂含量

和控制其形态、化学成分及尺寸分布外，还要求降低钢中杂质元素(如： S、 P、 H、

大量研究表明，连铸中的大型夹杂物主要来源于中间包，中间包内钢液温度和成分不均匀、夹杂物上浮不充分与铸坯的表面质量、内部质量有很大的关系。为了使中间包能够最大限度地改善钢液的流动状态、去除钢液中的夹杂物， 在水模试验中采用了以下优化原则： ( 1 )延长出水口的响应时间t~;

( 2 )延长出水口的平均停留时间t ; ( 3 )尽量增加活塞流区的体积分数V,和减少死区体积分数V ; ( 4 )提高活塞流区体积分数与死区体积分数之比、 v 。 蔡开科等在文献 _中对中间包材质对钢水冶金效果的研究结果见表 3 1; 从表3看出，中间包的材质对于夹杂物的影响中问包使用镁质内衬与硅质

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内衬相比，使用镁质铸坯中非金属夹杂物数量明显减少，减少幅度为 3 5%。由此可见，冶炼2 0 A恤S i钢，中间包材质对铸坯中的非金属夹杂物数量的影响是很大的，应该使用镁质中间包内衬。 表 1两种脱氧方式对铸坯中非金属夹杂物含量的影响 脱瓤荆静类 S I Ai F e 鞭Ca

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图 1没有经过VD处理的铜种( 3 6 Mn 2 V. 3 7 Mn 5和X 4 2 )各工序ⅡO】的变化 书闻毹辩燕 々敬

表 2钢包吹氮对夹杂物的影响 吹氮时闻A l il}, l 5

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表 3中间包分别使用硅质、镁质内衬对铸坯中非金属夹杂物的影响 串蛔包内封对履分析炉彀炎热铆数堑 (× 1 ) 《渡劫穗鳗坪均德》 聩恁 :

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