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
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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
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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.