LF精煉脫氧方式對鋼中氧含量和夾雜物演變規(guī)律的影響

1、 lf精煉脫氧方式對鋼中氧含量和夾雜物演變規(guī)律的影響 摘要：近年來，用戶對鋼鐵材料的使用性能要求越來越苛刻，提高鋼水潔凈度、合理控制鋼中夾雜物已成為各個鋼鐵企業(yè)的重要任務，而鋼中氧化物夾雜過多與脫氧過程密不可分。通過工業(yè)試驗和熒光分析儀、掃描電子顯微鏡等手段系統(tǒng)地研究了不同脫氧方式對70號鋼精煉過程鋼中總氧含量、夾雜物演變規(guī)律和爐渣氧化性的影響。研究結(jié)果可為高品質(zhì)制繩級別細鋼絲用高碳鋼的高潔凈化控制提供理論依據(jù)和技術(shù)指導。關鍵詞：脫氧方式；70號鋼；總氧含量；爐渣氧化性；夾雜物目前，高碳鋼生產(chǎn)過程普遍采用轉(zhuǎn)爐出鋼simn沉淀脫氧lf精煉過程合金擴散脫氧的脫氧模式，關于其精煉過程的脫氧工藝尚無進

2、行深入的機理探討，脫氧制度往往依靠生產(chǎn)經(jīng)驗，沒有理論分析為依據(jù)，不同企業(yè)同鋼種的脫氧劑種類和用量也有很大區(qū)別。因此，本文擬以新鋼脫氧劑類型為基礎，研究不同脫氧方式（數(shù)量和添加方式）對高碳鋼爐渣氧勢的控制能力以及對其鋼中總氧（t.o）含量和夾雜物數(shù)量、尺寸及類型變化規(guī)律的影響機理,實現(xiàn)高品質(zhì)制繩級別細鋼絲（0.30.8mm）用高碳鋼的穩(wěn)定生產(chǎn)提供理論依據(jù)和技術(shù)指導。1 試驗材料及方法試驗鋼種為70號鋼。新鋼70號鋼生產(chǎn)工藝流程：100頂?shù)讖痛缔D(zhuǎn)爐吹氬站lf精煉連鑄。在lf進站后先加石灰（5.56kg/t）和螢石（0.71.3kg/t）進行造渣精煉，待鋼中硫含量合格后加入硅灰石（33.5kg/t）

3、進行渣系改質(zhì)。lf精煉時間為3040min，白渣時間不少于15min。精煉結(jié)束需開至喂線工位喂鈣線50300后再進行軟吹，軟吹時間為1520min。本次試驗選取新鋼生產(chǎn)70號時同一澆次的5爐鋼（分別標記為1號、2號、3號、4號和5號），5爐試驗鋼的脫氧方式如表3所示，脫氧劑的化學成分如表4所示。分別在lf進站、第一次送電結(jié)束、lf出站、軟吹結(jié)束位置提取鋼樣和渣樣，鑄坯上截取鋼樣。采用熒光分析儀檢測各渣樣的化學成分，采用紅外吸收法檢測各鋼樣的t.o含量，采用jms6480lv型掃描電鏡（放大1000）和eds能譜儀對鋼樣中的夾雜物數(shù)量、尺寸、形貌及成分進行觀察和分析。2 結(jié)果與討論2.1 脫氧方

4、式對70號鋼中t.o含量和爐渣成分的影響不同脫氧方式的1號5號試驗鋼在生產(chǎn)過程所取鋼樣的t.o含量變化規(guī)律可以看出：1）lf進站時，70號鋼的t.o質(zhì)量分數(shù)基本在0.006%左右。從lf進站鑄坯，1號5號試驗鋼的t.o含量均呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢。在鑄坯中，1號試驗鋼t.o質(zhì)量分數(shù)最高，為0.0035%；4號、5號試驗鋼的t.o質(zhì)量分數(shù)明顯更低，分別為0.0015%、0.0013%。由于鋼中總氧量（t.o）（o溶解）（o夾雜物）且鑄坯中（o溶解）較低，因此t.o含量間接反映了鋼中氧化物夾雜的數(shù)量。由此可見，本次試驗采用分兩階段、每階段三批次添加1.2kg/tsica復合脫氧劑的脫氧方式對于降低70

5、號鋼中的夾雜物數(shù)量最為有效。2）從lf進站鑄坯，70號鋼中t.o含量的降低主要集中在lf進站lf出站期間，在此期間，2號5號試驗鋼的t.o含量降低趨勢明顯好于1號試驗鋼。此外，在第一次送電結(jié)束lf出站期間，相比2號、3號試驗鋼，4號、5號試驗鋼的t.o含量降低趨勢更加明顯，從而導致其鑄坯t.o也最低。由此可見，采用分兩階段、每階段3批次添加sica復合脫氧劑（1.2kg/t）的脫氧方式可在第二次送電期間進一步實現(xiàn)鋼中氧的脫除，從而控制70號鋼鑄坯具有更低的t.o含量和氧化物夾雜數(shù)量?？梢钥闯觯?）在lf精煉過程，采用不同脫氧方式對1號5號試驗鋼的爐渣堿度影響不大。轉(zhuǎn)爐鋼水經(jīng)硅錳脫氧合金化后到達

6、lf工位時（lf進站），1號5號試驗鋼的爐渣堿度控制在1.21.6；加入石灰（5.56kg/t）和螢石（0.71.3kg/t）后，爐渣堿度升高到2.42.8；在lf出站前加入硅灰石（33.5kg/t）進行改質(zhì)后，其lf出站時的爐渣堿度又降到2.0左右。2）在lf精煉過程，1號5號試驗鋼的爐渣（mnofeo）與其鋼中t.o含量的變化規(guī)律具有較好的一致性。1號、2號試驗鋼軟吹結(jié)束時的爐渣氧化性較高，其（mnofeo）分別為1.96%、1.23%，表明其精煉過程脫氧不完全，未達到白渣操作。3號、4號、5號試驗鋼軟吹結(jié)束后的爐渣氧化性明顯降低，其（mnofeo）分別降到0.78%、0.63%、0.52

7、%，可以看出，采用分兩階段、每階段3批次添加sica復合脫氧劑（1.2kg/t鋼）的脫氧方式對于70號鋼精煉過程爐渣脫氧效果更好。2.2 lf精煉前后70號鋼中夾雜物類型的變化lf進站時和軟吹結(jié)束后，可以看出：1）lf進站時，1號5號試驗鋼中的夾雜物類型主要為sio2、sio2mno、al2o3和caosio2al2o3mno等復合夾雜，其尺寸整體較大，介于4.1391.60。其中，sio2和sio2mno主要是轉(zhuǎn)爐出鋼時硅鐵、硅錳合金化形成的脫氧產(chǎn)物；單獨al2o3夾雜的存在主要是因為硅鐵和硅錳合金中含有少量鋁（1.46%），鋁溶解在鋼中快速與溶解氧結(jié)合所致。由于al2o3屬于不變形夾雜物，

8、會嚴重惡化70號鋼在后續(xù)加工過程的拉拔性能，因此需嚴格控制合金中的鋁含量。2）軟吹結(jié)束后，1號5號試驗鋼中的夾雜物類型轉(zhuǎn)變?yōu)閍l2o3、caosio2、caoal2o3、caosio2al2o3、caosio2o和caosio2al2o3o等復合夾雜，其尺寸減小到2.3120.17。其中，caosio2、caosio2al2o3、caosio2o和caosio2al2o3o主要由精煉渣和脫氧劑造成的9，caoal2o3為喂鈣線后al2o3的變質(zhì)產(chǎn)物。2.3 脫氧方式對70號鋼中夾雜物數(shù)量和尺寸的影響在掃描電鏡1000倍下對每個試樣連續(xù)觀察50個視場，統(tǒng)計1號5號試驗鋼不同取樣位置鋼中夾雜物（為

9、了便于計算和分析，統(tǒng)計中將sio2及其cao、al2o3、o、mno形成的二元或多元復合夾雜物統(tǒng)稱為caosio2al2o3omno夾雜）的數(shù)量?？梢钥闯觯?）在lf精煉過程，70號鋼中caosio2al2o3omno夾雜的數(shù)量最多，其次是al2o3。從lf進站到鑄坯，1號5號試驗鋼中夾雜物的數(shù)量總體呈現(xiàn)降低的趨勢，分別從31.6，28.5，35.7，42.8，33.1個mm2降到21.8，15.8，15.4，11.3，10.2個mm2。其中4號、5號鑄坯中總夾雜物個數(shù)明顯小于1號3號鑄坯。由此可見，采用分兩階段、每階段3批次添加1.2kg/tsica復合脫氧劑的脫氧方式優(yōu)化后的脫氧工藝對于降

10、低70號鋼中氧化物夾雜的數(shù)量更有利。2）從lf進站到lf出站，相比1號、2號試驗鋼，3號、4號和5號試驗鋼中al2o3、caosio2al2o3omno夾雜的數(shù)量降低趨勢更加明顯。從lf出站到軟吹結(jié)束，5爐試驗鋼中al2o3、caosio2al2o3omno夾雜的數(shù)量顯著降低，表明軟吹過程70號鋼中氧化物夾雜上浮去除的效果較好；但caoal2o3數(shù)量略微升高，這可能是因喂鈣線后鋼中部分al2o3轉(zhuǎn)變成鈣鋁酸鹽所致。3）從lf進站到鑄坯，1號5號試驗鋼中夾雜物的直徑總體呈現(xiàn)降低的趨勢，分別從6.28，6.41，7.03，6.36，7.12降到3.66，3.45，3.04，2.96，2.81。由此

11、可見，采用不同脫氧方式對70號鋼中夾雜物直徑的影響不大。3 結(jié)論通過工業(yè)試驗和熒光分析儀、掃描電子顯微鏡等手段系統(tǒng)地研究了4種脫氧方式對70號鋼精煉過程鋼中總氧含量、夾雜物演變規(guī)律和爐渣氧化性的影響。1）與無脫氧劑、一次性加入0.4kg/tsica復合脫氧劑、一次性加入1.2kg/tsica復合脫氧劑的脫氧方式相比，采用分兩階段、每階段3批次共添加1.2kg/tsica復合脫氧劑的脫氧方式可在lf精煉第二次送電期間進一步降低爐渣氧化性和實現(xiàn)鋼中氧的脫除，從而控制70號鋼鑄坯具有更低的t.o含量和氧化物夾雜數(shù)量。3）采用分兩階段、每階段3批次共添加sica復合脫氧劑1.2kg/t的脫氧方式后，70號鋼軟吹結(jié)束后的爐渣顏色轉(zhuǎn)為白色，爐渣中（feomno）降低到0.52%0.63%，對應鑄坯的t.o質(zhì)量分數(shù)和氧化物夾雜數(shù)量可分