炼钢-精炼-连铸钢中夹杂物控制蔡开科9-8 - 图文

图4.1 转炉吹炼终点钢中[C]与a[O] 关系

图4.2钢中[Al]S与[O]溶关系

对于Si-K 钢：

用Si、Mn脱氧平衡[O]溶含量如图4.3。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。

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图4.3 Al2O3饱和的脱氧产物的Si/Mn 脱氧平衡

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，Al2O3溶于渣中可使熔渣中Al2O3活度达到0.001，与[Al]S相平衡的[O]溶<1ppm。

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。

钢中夹杂物控制原理： 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

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就脱氧而言，分三种情况： 1）用Si+Mn脱氧

如图4.4所示，形成的脱氧产物有：

?纯SiO2（固体）； ?MnO?SiO2(液体)； ?MnO?FeO(固溶体)。

控制合适的Mn/Si比，得到液相MnO?SiO2容易上浮排除。但往往由于脱氧不良，铸坯会产生皮下气孔。

图4.4 FeO-MnO-SiO2三元相图

2）用Si+Mn+Al脱氧

如图4.5所示，形成的脱氧产物可能有：

?蔷薇辉石（2MnO?2Al2O3?5SiO2）； ?硅铝榴石（3MnO?Al2O3?3SiO2）； ?纯Al2O3(Al2O3>30%)。

要把夹杂物成分控制在相图中的阴影区，则必须钢中[Al]S<=0.006%（图4.6），钢中[O]溶可达20ppm而无Al2O3沉淀，钢水可浇性好，不堵水口，铸坯又不产生皮下气孔。

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图4.5 MnO-SiO2- Al2O3相图 图4.6 钢中〔Al〕与〔O〕关系 3）用过剩铝脱氧

对于低C-Al镇静钢，钢中[Al]s=0.02-0.04%,则脱氧产物全部为Al2O3：

?Al2O3熔点高（2050℃）,钢水中呈固态； ?可浇性差，堵水口；

?Al2O3可塑性差，不变形，影响钢材性能； 钙处理（喂Si-Ca线或Ca线，改变Al2O3形态）：

?[Al]s较低钙处理生成低熔点2CaO?Al2O3?SiO2（图4.7）；

?[Al]s较高钙处理保持合适Ca/Al比，最好能形成12CaO?7 Al2O3(图4.8和4.9)。

对于Al-K钢，钙处理后：

?解决了可浇性，不堵水口； ?夹杂物易上浮去除。

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