夹杂物成分及形态控制.ppt

夹杂物成分及形态控制1.概述根据钢－夹杂物反应热力学，利用MnO-Al2O3-SiO2和CaO-Al2O3-SiO2等三元系图内钢液成分等值线来预测夹杂物组成及钢液中氧、硅、锰、铝、钙等成分的控制，并制定顶渣成分控制.
夹杂物的成分可以用钢液与夹杂物间的平衡热力学来预测，当钢渣间达到热力学平衡时，夹杂物的成分与钢渣的成分相同。
在冶金生产过程中，绝对的钢液与夹杂物之间的平衡是少见的，但可达到局部的钢与夹杂物、渣与钢、炉衬与钢渣、炉衬与钢液的准平衡状态。夹杂物的成分在很大程度上受顶渣和炉衬的影响，反之，通过控制顶渣成分、炉衬材料和一定的脱氧条件，夹杂物成分的准确控制是可以实现的。部分钢种还需结合S－Me反应热力学提出钢中硫含量控制策略
问题：1）夹杂物是多元的；2）夹杂物有时熔点较高，是固态的，反应未达到平衡；3）炼钢、精炼工艺对夹杂物组成影响较大；4）热力学相图局部区域组元活度测量有较大误差2.脱氧剂对夹杂物成分的影响1823K时轮胎子午线钢的硅、锰在MnO－Al2O3－SiO2中的等值线Mn/Si低时形成SiO2夹杂会导致水口堵塞；Mn/Si高时生成典型的液态MnO•SiO2，夹杂物容易上浮。因此因调整钢成分，保持Mn/Si>2.5，
但一定温度下与Mn、Si平衡的[O]溶较高，当钢水浇入结晶器时会产生皮下针孔，同时MnO•SiO2会污染钢水。为此在LF精炼采用白渣操作＋Ar搅拌，钢渣精炼扩散脱氧即能把钢水中[O]溶降到<20ppm的最佳范围，也能有效脱硫，降到0.01％以下。用Si＋Mn＋少量Al脱氧可防止Si＋Mn脱氧中极易产生的皮下针孔，其可能的脱氧产物有蔷薇辉石（2MnO•2Al2O3•5SiO2）,锰铝榴石（3MnO•Al2O3•3SiO2）和纯Al2O3（Al2O3>25％）。其中锰铝榴石区域夹杂物熔点低，球形易上浮；可塑性及变形性好且不堵水口；脱氧良好不生成气孔。因此在钢中Si＝0.2％，Mn＝0.4％，温度为1550℃条件下若钢中[Al]s≤0.006%,则钢中[O]<20ppm，生成锰铝榴石而无Al2O3析出。对于硅锰+少量铝脱氧钢，锰铝榴石是最理想的夹杂物，它具有低粘度。低熔点和良好的上浮性能。当其中Al2O3超过25%时，Al2O3将析出；若Al2O3含量低于10%，SiO2将析出，两者均为不变形相。
为了控制Al2O3含量以形成20%的Al2O3锰铝榴石夹杂物，必须与渣系中的Al2O3联系起来，通过调整渣的组成防止渣中Al2O3过高导致锰铝榴石中Al2O3析出来平衡钢水中的夹杂物成分。最有效的方法是采用Ca（CaO粉剂）及钙硅石处理，不仅可以控制夹杂物中Al2O3含量而且可将锰铝榴石夹杂转变为热轧时可变形的非晶体假硅石灰。1823K时帘线钢的铝、氧在MnO－Al2O3－SiO2系中的等值线图3.钢渣反应对夹杂物的控制1823K时CaO－Al2O3－SiO2系中铝氧的等值线图在MnO－Al2O3－SiO2－CaO系中夹杂物成分的变化
对于低碳细晶粒钢，要求钢中酸溶铝不低于0.01％；对于低碳铝镇静钢，为改善薄板深冲性能，要求钢中酸溶铝为0.02～0.05％，为此要求用过剩铝脱氧，其脱氧产物全部为Al2O3，为此采用钙处理来改变Al2O3形态。
钢帘线夹杂物控制实验室研究炉渣碱度和夹杂物中Al2O3含量之间的关系夹杂物中三氧化二铝质量百分含量在20％时，夹杂物有很好的塑性钢液中酸溶铝在4～6ppm时，夹杂物中Al2O3的含量正好在20％左右炉渣中Al2O3含量在8％左右时，夹杂物中Al2O3含量为20％，此时夹杂物的塑性最好。渣中MgO含量在5％的时候，渣的熔化性温度最低工厂实验结果2）KakogawaWorks钢厂采用BOF－LF－CC工艺生产钢帘线