钢中夹杂物控制理.doc

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–[Fe]+[O]=(FeO)(2)lgaFeo/[%O]=6317/T–(FeO)+[C]=[Fe]+{CO}(3)lg(Pco/ac*aFeo)=–5170/T+-Fe的选择性氧化平衡点为[C]=%,也就是说终点[C]<%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]<%时钢水的终点氧含量较高2)当终点[C]~%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。温度对氧含量的影响在终点[C]=~%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。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]<%,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=-%,[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,,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)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。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>%)a)用Si+Mn脱氧如图4所示: