連鑄生產sphc鋼開澆階段中的中非夾雜物變化

連鑄生產sphc鋼開澆階段中的中非夾雜物變化

低碳鋁脫氧鋼（rck）主要用于生產冷板。其外精煉通常采用cas、鋼包吹掃、rh等工藝。爐外精煉后，鋼水中的非農業(yè)混合物主要是雜食狀或塊狀al2o3混合物。連鑄開澆階段,由于中間包很難完全密閉,會發(fā)生較嚴重二次氧化。開澆階段鋼水二次氧化造成Al2O3夾雜物數量增加會惡化鋼水可澆性,Al2O3夾雜物在浸入式水口內壁粘接、堆積,導致結晶器內由浸入式水口流出的鋼水發(fā)生“偏流”。而為了防止和減少Al2O3夾雜物在水口內壁的粘接、堆積,須在中間包塞棒、水口處向鋼水中吹入氬氣,部分氬氣泡被坯殼捕捉已成為冷軋薄板的主要表面缺陷。對低碳鋁脫氧鋼水進行鈣處理將Al2O3夾雜物轉變?yōu)榈腿埸cmCaO·nAl2O3類夾雜物可以顯著改善鋼水的可澆性,防止水口粘接、堵塞。目前對鈣處理后LCAK鋼水開澆階段二次氧化造成的鋼水T[O]含量增加和鋼中非金屬夾雜物的變化尚未有較系統(tǒng)的研究,為此,北京科技大學與首鋼京唐鋼鐵公司合作,開展了本項試驗研究。1u2004生產工藝試驗冶煉鋼種為SPHC鋼,板坯規(guī)格為1300mm×230mm,采用鐵水預處理—轉爐冶煉—LF精煉(鈣處理)—板坯連鑄工藝生產。試驗取樣方法如下所示。1lf是精煉鋼水的取樣試驗澆次的第1爐,LF精煉結束時(喂鈣線軟吹后),采用特制的提桶式取樣器提取鋼水試樣。2材料化學組分中間包開澆大約80t后,采用提桶式取樣器提取中間包內鋼水試樣,取樣位置在中間包水口上方200～400mm處。具體記錄如表1所示。鋼水及連鑄坯試樣的T[O]與[N]含量及化學成分為鋼鐵研究總院國家鋼鐵材料測試中心分析測定所得結果。鋼水試樣的顯微夾雜物形貌、成分采用SEM-EDS進行分析檢驗,夾雜物的粒度、數量采用光學顯微鏡進行觀察統(tǒng)計。2試驗結果2.1開澆階段鋼液氧化圖1為鋼水樣總氧、氮、鋁和鈣的含量變化。可以看到,中間包開澆頭坯的[N]和T[O]含量顯著高于LF精煉結束后,[Als]和[Ca]含量則明顯低于LF精煉結束后,表明在開澆階段,中間包內鋼液二次氧化嚴重,導致頭坯潔凈度顯著降低。2.2鋼水鈣系殘余物的性質對各鋼水試樣中非金屬夾雜物進行了分析檢驗,發(fā)現非金屬夾雜物均主要為鋁酸鈣物質,其形貌特征如下(圖2):1)LF軟吹后出站樣中夾雜物主要是2μm左右的球形夾雜;2)澆鑄前期夾雜物主要是5μm左右的帶有棱角的夾雜物;3)開澆21min后,夾雜物大小形狀恢復到2μm左右的球形夾雜。夾雜物的成分投影如圖3所示。可以看到,鋼水鈣處理后Al2O3夾雜轉化為鋁酸鈣物質,夾雜物主要為低熔點CAx(x≤1,C代表CaO,A代表Al2O3),開澆初期由于二次氧化夾雜物成分變?yōu)镃A1.1,說明有少量高熔點物質生成。隨后隨著澆注進行成分逐漸恢復到CAx(x≤1)。2.3夾物數量的統(tǒng)計夾雜物的數量和尺寸在很大程度上反映了中間包鋼水的潔凈度。利用光學顯微鏡在200倍下觀察500左右個視場得出圖4所示夾雜物數量的統(tǒng)計結果。試驗中間包內鋼水樣的平均夾雜物數量為2.7個/mm2,在開澆21min后,夾雜物的數量低于或接近平均值。3鋁鈣復合脫氧平衡的分析鈣鋁復合脫氧的反應式為式(1)、(2)的K(1)、K(2)表達式如下:鈣鋁脫氧平衡(CA,CA2,CA6)中CaO、Al2O3活度如表2所示。結合表2中1853K兩固相共存時Al2O3和CaO的活度值,由表達式(3)可以得到鋼液中鋁和氧的活度關系式,由表達式(4)可以得到鋼液中鈣和氧的活度關系式,再將兩表達式結合可得到鋼液中鋁和鈣的活度關系式。由此得到圖5為1853K時鋁鈣復合脫氧平衡圖。得到1853K鋼液中鋁、鈣活度值就可由圖讀出生成夾雜物類型,通過計算得到,本次試驗開澆階段生成夾雜物(平均成分)如圖5中點所示,為低熔點鋁酸鈣物質,所以一般情況下不會發(fā)生水口堵塞。4鋼液中夾合物的鈣系富營養(yǎng)成分處理1)開澆初期中間包鋼水二次氧化較嚴重。2)開澆大約21min后中間包內達到較為穩(wěn)定狀態(tài)。3)鈣處理可將鋼液