钢包吹氩与包衬耐火材料对钢中夹杂物的影响

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1、钢包吹氩与包衬耐火材料对钢中夹杂物的影响1引言　由于现代工程技术的发展，对钢的纯净度要求不断提高，在20世纪70年代初夹杂物含量降到0.235%左右，而在20世纪90年代己将其降到0.004%以下。钢的性能、质量在一定程度上取决于钢中夹杂物的数量、形态和尺寸的分布。不同钢种对夹杂物的尺寸要求也不同。例如:最洁净的钢要求夹杂物直径<5μm.板带钢要求夹杂物直径<100μm。人们还在设法降低钢中夹杂物含量和尺寸，并且希望控制夹杂物在钢中的分布。因此，有必要深入研究钢中夹杂物的形成及去除机理，从而进一步降低钢中夹杂物的含量。　

2、钢包吹氩工艺是一种较为有效的炉外精炼措施，目前己在炼钢厂普遍采用,它既可单独使用，也可以辅助其它炉外精炼装置来加强精炼功能。钢包吹氩搅拌技术对于去除钢中非金属夹杂物和有害气体具有良好的效果，对均匀钢液化学成分和温度也有一定作用。另外.还可增大钢包冶金反应界面，加快传质速率,提高操作效果。但是在吹氩精炼过程中，由于钢液与钢包耐火材料之间的物理化学反应，有时容易对去除钢中夹杂物产生负面影响，精炼的结果往往使钢中夹杂物含量上升。本文以吉林市建龙钢铁有限贡任公司的试样为研究对象，探讨钢包吹氩与耐火材料对钢液中非金属夹杂物数量、粒

3、径,形态的影响。2工艺条件和研究方法　吉林市建龙钢铁有限贡任公司炼钢厂的生产工艺流程为:转炉炼钢→钢包吹氩→连铸。转炉公称容量为30t,连铸机的机型为全弧形.浇注拉速为1.2~1.9m/min,试验钢种为Q195钢包内衬为硅酸铝质耐火材料;中间包内衬采用硅质绝热板;采用挡渣球挡渣出钢;吹氩方式为顶部吹氩(3～6min);采用硅锰脱氧。　试验共检测分析了两个炉次(J412-05572和J412-05573)的试样，对钢液和铸坯取样，每一炉次取4个样，分别为:吹氩前钢包内取样、吹氩后钢包内取样、中间包内取样、连铸坯取样。两个

4、炉次共取8个试样。然后将钢样加工成ø10mm×100mm试样。以试样为阳极，不锈钢片为阴极，电解液采用以无水甲醇为溶剂的有机溶液，pH=8,阳极电流密度≤100mA/cm2，电解时控制电解液温度为－5～+5℃。用这种电解与分离的方法把夹杂物从钢中无损伤地萃取分离出来，而且能将用其它电解方法很容易破坏的硫化物夹杂一也完整保留下来。对提取出的夹杂物称重，分析试样中夹杂物总量的变化，然后将萃取出来的夹杂物单层地放置在一抛光的平面上.采用LEO一1450型扫描电子显微镜和KEVEXsigma能谱分析系统.对提取出来的夹杂物进行形

5、貌及成分分析，用图像仪检测钢中非金属夹杂物的数目和粒径大小。3试验结果与分析3.1夹杂物总量分析　对电解前后试样称重，二者的差值即为电解量，试样中夹杂物含量=夹杂物重量/电解量。钢中夹杂物含量见表1。从表1可知，钢中夹杂物含量变化的特点是:吹氩前夹杂物含量相对较低，吹氩后夹杂物含量升高，中间包试样中夹杂物含量进一步升高,连铸坯夹杂物的含量有所下降。表1各工序中钢中夹杂物含量炉号电解量/g夹杂物重量/mg夹杂物含量/%吹氩前吹氩后中间包连铸坏吹氩前吹氩后中间包连铸坏J412-0557217.91923.24.24.53.4

6、0.0178750.0234390.0251220.018892J412-055732.22.44.34.10.0122890.0133790.0239650.022787　3.2夹杂物成分及形貌分析　为了研究夹杂物的成分及形貌，把试样中提取出的夹杂物制成扫描电镜样品，进行成分分析和形貌分析。不同阶段试样中夹杂物的平均成分见表2。由表2结果可知，在夹杂物中，Si元素不仅含量高,而且变化有一个显著的特点:钢包吹氩后Si元素含量由21.09%增加到24.17%，到中间包试样中上升至25.51%,连铸坯试样中则下降至21.50

7、%,这一变化规律与夹杂物含量变化规律一致，可以看出Si元素含量的变化是引起夹杂物含量变化的重要因素。除此之外，中间包和连铸坯试样中的夹杂中Mn元素含量也有增加趋势，Al元素含量则比吹氩前有所降低。表2钢中夹杂物的平均成分　　　　　　单位:%主要成分吹氩前吹氩后中间包连铸坯O39.2243.1142.5735.73Mg1.940.720.342.40Al13.766.889.524.04Si21.0924.1725.5121.50S0.180.080.142.84K0.430.410.400.28Ca2.823.841.5

8、82.52Mn15.8913.7616.8825.49Fe4.017.042.874.78Ti0.310.000.230.44　　为了进一步研究钢中夹杂物的变化规律，对钢中存在的典型夹杂物进行了成分鉴定.钢中主要夹杂物形貌与组成见表3。由表3结果可知，钢中的夹杂物主要是由Si含量很高的不规则状硅酸盐、球状铝硅酸盐、不