陈爱梅 刘 智建国 李智利 史凤武
包钢〔集团〕公司技术中心包头 014010
摘 通转炉采低铝含镁合金终脱氧工业试验出成品钢中全氧含量均等20ppm较稳定钢中氧化物夹杂类型根三种形式AlMg氧化物复合型AlMgSiCa氧化物复合型述两种氧化物硫化物复合存形式钢中硫化物夹杂组成MnS未发现单独MgS存
关键词 脱氧剂硅钙钡镁
1 前言
镁钙钡性质相似氧硫亲力更强具深脱氧脱硫细化晶粒钢中夹杂物夹杂物变性处理作年引起研究者高度重视利Mg特点进步净化钢液改善钢中夹杂物形态提高钢材综合机械
性进提出采低铝含镁复合合金进行铝脱氧试验研究通采硅钡镁硅钡锶硅钙钡镁三种合金转炉终脱氧试验出硅钡镁硅钙钡镁合金脱氧效果
较成分优化进行采硅钙钡镁合金转炉终脱氧扩试验生产踪元素物理化学性质见表1
2 试验条件工艺状况
试验工艺路线:转炉冶炼→挡渣出钢→脱氧合金化→精炼→连铸脱氧方法出钢罐参加硅钡钙镁合金参加时间参加量根合金中金属含量脱氧效果计算硅钙钡镁硅钙钡合金化学成分见表2
表1 元素物理化学指标
元素
原子半径nm
熔点K
沸点K
蒸汽压MPa
溶解度
Mg
0162
923
1380
1952
0106
Ca
0197
1125
1125
0185
0032
Sr
0215
1043
1043
0367
0026
Ba
0220
983
1913
0034
0020
Al
0214
933
2773
0026
全溶
Fe
0124
1809
3132
000001
表2 硅钙钡镁硅钙钡合金化学成分
Si
Ca
Ba
Mg
Al
P
S
硅钙钡镁1
硅钙钡镁2
5496
5308
1297
1286
1442
1412
226
158
134
094
0019
0024
0072
0106
标准
≥50
≥12
≥14
≥15
≤15
≤005
≤010
硅钙钡
6214
1286
1480
<050
0962
0024
0057
标准
≥50
≥13
≥15
≤15
≤005
≤010
3 硅钙钡镁合金脱氧效果
31 转炉终点炉出钢罐钢中氧活度
分转炉终点炉出钢罐测定钢水温度氧活度出钢罐钢水温度波动范围1534℃1568℃均1557℃ 钢中氧活度波动范围均365ppm拟硅钙钡合金转炉终脱氧出钢罐钢水碳含量温度相情况二者脱氧效果根相见表3
表3 钢中测温定氧结果
转炉终点
出钢罐
[C]
α[O]ppm
T℃
[C]
α[O]ppm
T℃
硅钙钡镁
波动值
15391668
15341568
均值
006
6918
16244
058
365
1557
硅钙钡
波动值
15531600
36939
15401548
均值
005
6905
1631
054
379
1544
硅钙钡镁脱氧效果做进步理分析硅钙钡合金拟硅钙钡镁合金中钙钡含量降低增加金属镁合金中正二价碱土金属含量总相说硅钙钡镁合金脱氧效果硅钙钡合金根相方面镁氧亲力较钙钡金属强容易氧结合方面镁蒸汽压然较高MgCaBa互溶作会降低镁蒸汽压提高镁利率[1]时进入钢水中镁搅拌作提供脱氧动力学条件促进脱氧反响发生夹杂物浮
32 钢中全氧铝含量含量
利铸坯硫印样制取分析样检验钢中全氧含量采硅钙钡镁合金转炉终脱氧钢中全氧
含量波动值均值181ppm拟硅钙钡合金转炉终脱氧钢中全氧含量降低见表4原液态CaBaMg完全互溶提高硅钙钡镁合金中钙利率低熔点CaOSiO2Al2O3MgO系复合氧化物夹杂数量增加利夹杂物浮
表4 钢中全氧含量
计数
波动值〔ppm〕
均值〔ppm〕
硅钙钡镁
硅钙钡
8炉
8炉
181
192
连铸中间包取钢样检验钢中全铝含量钢中全铝含量较低满足标准求
33 LF精炼渣情况
表5 LF精炼炉渣成分
SiO2
CaO
FeO
MnO
MgO
S
R
FeO+MnO
硅钙钡镁
值
1903
6230
072
0231
547
1494
38
0890
值
1631
5780
027
0108
439
1171
32
0378
均值
1820
5965
078
0130
482
1407
34
0584
硅钙钡
值
231
576
09
02
778
1362
284
104
值
203
472
04
009
439
0745
204
049
均值
213
540
057
013
478
0905
254
070
表5转炉采硅钙钡镁合金脱氧LF精炼渣成分渣中〔FeO+MnO〕波动值03780890均值0584碱度波动值均值34炉渣碱度较高复原性较拟硅钙钡合金脱氧精炼工艺相情况炉渣状况根相
4 钢中夹杂物含量
41 钢中氧化物夹杂含量
利铸坯硫印样制取样电解夹杂试样电解萃取方法检验钢中氧化物夹杂物含量钢中氧化物夹杂总量波动值间均值1646ppm分量中Al2O3夹杂含量波动值间均值645ppm含量较低
表6 铸坯钢中电解夹杂结果 ppm
总夹杂
FeO
SiO2
CaO
MgO
Al203
MnO
TiO2
试验炉
波动
14151911
均
1646
092
162
065
266
645
041
016
炉
波动
均
1954
12
272
054
244
954
038
02
拟硅钙钡合金转炉终脱氧钢中氧化物夹杂总量分量中Al2O3夹杂含量均降低进步说明钢中夹杂物浮见表6
42 钢中非金属夹杂物含量
表7 铸坯金相夹杂评级结果
脱氧剂种类
计数
金相夹杂〔级〕
A类
B类
C类
D类
SiCaBa
10炉
152
115
115
SiCaBaMg
10炉
152
115
115
1
利铸坯硫印样制取金相夹杂试样ASTM标准进行夹杂物评级采硅钙钡镁合金脱氧钢中夹杂物A类(硫化物)B类(氧化物)C类(硅酸盐)D类(球状氧化物)Ds类(单尺寸夹杂物)评级高值分21515 115级拟硅钙钡合金脱氧钢中夹杂物评级高值二者根相见表7
5 硅钙钡镁复合脱氧剂钢中夹杂物行影响
分铸坯成品钢取样制成金相试样金相显微镜观察夹杂物形态分布状况钢中氧化物夹杂园球形硫化物细条状均弥散分布
进步研究硅钙钡镁复合脱氧剂钢中夹杂物行影响LEO EVD 50HV型扫描电镜EDAX Genesis型谱仪钢中非金属夹杂物组成形态进行观察分析时采硅钙钡复合脱氧剂生产钢坯成品钢进行
试验制取金相试样23块〔中炉13块〕谱分析夹杂物微区成分81次〔中炉45次〕
51 钢中氧化物夹杂
转炉采硅钙钡镁合金脱氧钢中氧化物夹杂类型根三种形式单独AlMg氧化物复合型单独AlMgSiCa氧化物复合型述两种氧化物硫化物复合存形式拟转炉采硅钙钡合金终脱氧钢中氧化物夹杂类型根相
研究钢中氧化物硫化物复合夹杂组成形态夹杂物微区倍数放图1701299炉铸坯微区夹杂物组成中心Al2O3MgOSiO2CaO系夹杂周围环绕着硫化物图2701446炉成品钢微区夹杂物组成中心Al2O3MgO系夹杂周围包裹着硫化物夹杂呈鱼眼状说明钢液凝固程中高熔点氧化物夹杂成硬质核心周围附着着硫化物夹杂轧制程中硫化物轧制方变形氧化物变形复合存形式便呈鱼眼状该类夹杂硫化物件柔软弹性较外衣钢轧制变形时起缓作提高夹杂物基体抵抗裂纹形成扩展力
拟夹杂物微区成分〔见表89〕Al2O3MgO系夹杂Mg质量分数二者根相Al2O3MgOSiO2CaO系夹杂采硅钙钡镁硅钙钡合金脱氧夹杂物中Mg质量分数均分20241704说明镁进入钢中形成脱氧产物低熔点含镁硅铝酸盐
表8 硅钙钡镁合金脱氧钢中夹杂物EDAX分析Wt
AlK
MgK
CaK
SiK
OK
A
175
2339
291
093
5325
B
1844
278
5376
C
1262
1502
1555
425
5256
D
1706
2232
74
226
4791
表9 硅钙钡合金脱氧钢中夹杂物EDAX分析Wt
AlK
MgK
CaK
SiK
OK
A
1868
2477
5625
B
1691
1591
743
155
5821
C
1613
2002
567
100
5718
D
1276
1520
1255
299
5518
谱夹杂物微区组成分析程中发现两种类型氧化物夹杂出现例钢中夹杂物类型指数见表10铸坯成品钢中Al2O3MgOSiO2CaO系夹杂物指数分提高15465说明液态镁钡钙互溶提高Ca利率低熔点Al2O3MgOSiO2CaO系夹杂物数量增
表10脱氧剂钢中夹杂物类型指数 〔〕
取样部位
脱氧剂类型
Al2O3MgO系夹杂指数
Al2O3CaOSiO2MgO系夹杂指数〔〕
铸坯
硅钙钡镁
10
90
硅钙钡
25
75
成品钢
硅钙钡镁
185
815
硅钙钡
65
35
图1 701299炉铸坯微区夹杂物组成
图2 701446炉成品钢微区夹杂物组成
52 钢中硫化物夹杂
转炉采硅钙钡镁合金终脱氧钢中硫化物夹杂组成MnS单独存
Al2O3MgO系Al2O3MgOSiO2CaO系夹杂复合形式存未发现单独MgS存
进步研究氧化物复合硫化物组成夹杂物微区倍数放结果硫化物MnS见图2
分析原硅钙钡镁复合脱氧剂中镁含量较少镁参加脱氧反响
进步做理分析式镁氧硫反响锰硫反响方程式:
Mg + O MgO
△G○ 597665+20356T Jmol (1)
Mg + S MgS
△G○410934+18045T Jmol (2)
Mn + S MnS
△G○ 132195+8209T Jmol (3)
式〔1〕〔2〕镁氧硫反响热力学标准[2]参加钢中镁首先发生脱氧反响发生脱硫反响外式〔2〕〔3〕镁锰硫反响热力学标准镁硫更容易发生脱硫反响况MgS熔点高高温MgSMnS更稳定实际钢中未见单独MgS存进步说明合金中Mg含量较少原
53 脱氧合金中Mg含量钢中全氧含量关系
试验程中分两种镁含量脱氧剂中扩试验程中复合脱氧剂中Mg含量226生产试验程中复合脱氧剂中Mg含量158分铸坯取样检验钢中全氧含量检验结果:脱氧合金中Mg含量226时钢中全氧含量均181ppm脱氧合金中Mg含量158时钢中全氧含量均187ppm着脱氧合金中镁含量增加钢中全氧含量降低趋势
6 结
1〕采硅钙钡镁合金转炉终脱氧成品钢中全氧含量均181ppm较稳定
2〕钢中氧化物夹杂类型根三种形式单独AlMg氧化物复合型单独AlMgSiCa氧化物复合型述两种氧化物硫化物复合存形式钢中硫化物夹杂组成MnS未发现单独MgS存
3〕采硅钙钡镁复合脱氧剂合金
中CaBaMg互溶作提高Ca利率低熔点Al2O3MgOSiO2CaO系夹杂物指数增加
参 考 文 献
1 阎占辉等 含镁碱土金属复合合金开发炼钢应铁合金2001〔5〕:9
2 孙文山等镁35CrNi3MoV钢中作兵器材料科学工程1997年〔4〕:3
Research on utilizing new type compound deoxidiser by containing magnesium with low aluminium
CHEN Aimei LIU Ping ZHI JianguoLI ZhiliSHI Fengwu
Technical Center of Baotou Steel(Group)CorporationBaotou 014010China
ABSTRACT Industrial experiment on converter by containing magnesium with low aluminium shows that the content of total oxygen is lower or equals stably 20ppmthere are three kinds of oxygentAl and Mgcompound oxygentioncontaining AlMgSiCa compound oxygention and compound inclusion of oxygention above the sulphide And the main sulphide in steel is MnSmoreover there is no single MgS existing
KEY WORDS deoxidisercompound
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