重轨钢精炼渣与夹杂物相关性研究

发表时间:2021/7/5   来源:《基层建设》2021年第10期   作者:孙承碧
[导读] 摘要:针对重轨钢的生产工艺情况,研究精炼渣与夹杂物相关性,分析精炼渣化学成分、碱度、氧化性等对钢中夹杂物大小、形貌、类别等的影响。
        内蒙古包钢钢联股份有限公司炼钢厂  内蒙古包头  014010
        摘要:针对重轨钢的生产工艺情况,研究精炼渣与夹杂物相关性,分析精炼渣化学成分、碱度、氧化性等对钢中夹杂物大小、形貌、类别等的影响。研究表明,精炼渣碱度R(CaO/SiO2)控制在2.0~2.5,氧化性(FeO+MnO)在0.6%左右,生成单颗粒夹杂物大小尺寸>50µm所占的比例减小。
        关键词:重轨钢;精炼渣;夹杂物
        炉渣对钢液洁净度有着非常重要的影响,其作用主要:提高脱氧元素的脱氧能力、吸收钢中的非金属夹杂物和防止钢液的二次氧化[1-2],生成FeO、MnO和SiO2。钢液精炼过程中,合理的精炼渣成分起到了吸附去除钢中夹杂物的重要作用,所以必须深入研究精炼渣的冶金性能[3]。
        因此,针对重轨钢LF精炼过程的精炼渣,开展精炼渣对夹杂物形态、分布影响的研究,结合炼钢工艺自身脱氧及合金化特点,研究开发适宜的精炼渣,以此建立一套完善的高品质钢精炼工艺制度。
        1重轨钢生产工艺流程
        本试验重轨钢碳含量为0.71%~0.80%,硅含量为0.50%~0.80 %,具体化学成分见表1。转炉出钢采用无铝脱氧,脱氧剂为硅钙钡。重轨钢生产工艺流程为:高炉→KR脱硫→转炉→LF炉→VD炉→大方坯连铸。
        表1 重轨钢化学成分/%
        元素 C Si Mn P S V
        下限 0.71 0.50 0.75   0.04
        上限 0.80 0.80 1.05 0.030 0.025 0.12
        2 精炼渣的作用
        LF精炼渣的基础渣一般选CaO-SiO2-Al2O3系三元相图中低熔点位置的渣系。基础渣最重要的作用是控制渣的碱度,在精炼过程中更好地脱氧、脱硫。LF精炼渣的主要作用有:维持钢水的温度与熔池的保温隔热,去除钢液中的氧和硫,提高热效率并保护钢包内衬,吸收夹杂物,净化钢液,阻隔空气,防止空气中气体被钢液吸入。精炼渣是由多种不同的单个氧化物组成,分为有铝、无铝渣系,一般要求具有良好的熔点和黏度,以提高精炼渣的流动性,达到脱硫、脱氧和去除夹杂物的冶金效果[4-6]。
        3 LF精炼渣系与夹杂物的相关性
        3.1 LF精炼渣系化学成分
        针对重轨钢的生产情况,取样并分析精炼渣系的化学组成。表2为重轨钢精炼渣成份分析结果。由表2可知,LF精炼离位时FeO+MnO范围为0.5%~0.81%,平均为0.58%,碱度范围为1.60~2.26,平均为2.03,Al2O3范围为2.90%~4.81%,平均为4.16%。
        表2 重轨钢精炼渣成分
       
        3.2 钢中夹杂物的大小、形态、分布研究
        采用金相显微镜观察饼样中夹杂物的情况,包括大小、形貌、类别等,并采用扫描电镜观察典型夹杂物的组成。表3为重轨钢中夹杂物情况。
        表3 重轨钢中夹杂物情况
       
        由表3可知,精炼就位时钢样中平均夹杂物数量为88个,精炼离位时钢样中平均夹杂物数量为62个,通过精炼工序夹杂物总数降低,大颗粒夹杂物和小颗粒夹杂物的数量都减少;精炼就位时钢样中﹥50 µm夹杂物的比例为3.97%,精炼离位时钢样中﹥50 µm夹杂物的比例为2.12%,大颗粒夹杂物的比例减少。通过观察发现LF精炼前后夹杂物的形状绝大多数为Ds单颗粒球状夹杂物。
        3.3精炼渣对钢中夹杂物的影响
        针对重轨钢的生产情况,对比分析LF离位精炼渣的碱度、氧化性等对钢中夹杂物的影响。
        LF精炼渣系Al2O3含量为1.05%,氧化性(FeO+MnO)为0.6%左右时,碱度R(CaO/SiO2)分别为1.93、2.26。LF精炼渣系碱度R(CaO/SiO2)为2.1,渣中Al2O3含量为1.38%左右时。图4是夹杂物大小尺寸与渣氧化性(FeO+MnO)的关系。由图4可知,随着LF精炼渣系渣氧化性(FeO+MnO)的增加,生成单颗粒夹杂物尺寸>50µm所占比例增加,生成单颗粒夹杂物尺寸<10µm的所占比例减少。
        4结论
        (1)重轨钢LF精炼渣系碱度R(CaO/SiO2)控制在2.0~2.5,氧化性(FeO+MnO)在0.6%左右,生成单颗粒夹杂物大小尺寸>50µm所占的比例减小。
        (2)重轨钢随着LF精炼渣系碱度R(CaO/SiO2)的降低、氧化性(FeO+MnO)、Al2O3的提高,生成单颗粒夹杂物大小尺寸>50µm所占的比例增加,生成单颗粒夹杂物尺寸<10µm的所占比例减少。
        参考文献:
        [1]唐磊.精炼渣系对重轨钢及轴承钢洁净度的影响[D].东北大学,2015.
        [2]干勇,姜起华,张如斌,等.炼钢-连铸新技术800问[M].北京:冶金工业出版社,2001.
        [3]康旭,战东平,杨永坤,等.高铝精炼渣对重轨钢中夹杂物的影响[J].材料与冶金学报,2019,18(4):237-241.
        [4]齐江华,吴杰,索进平,等.高速重轨钢的脱氧与夹杂物控制[J].钢铁,2011,46(3):18-21.
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