新型低鋁含鎂復合脫氧劑的應用研究

1、1762007年爐外精煉年會論文集2007年7月LadleRefining2007AnnualMeetingProceedingsJuly.2007新型低鋁含鎂復合脫氧劑的應用研究陳愛梅劉平智建國李智利史鳳武包鋼（集團）公司技術中心，包頭014010摘要通過轉爐采用低鋁含鎂合金終脫氧工業(yè)試驗，得出成品鋼中全氧含量平均小于等于20ppm，且較穩(wěn)定。鋼中氧化物夾雜類型基本上有三種形式，即Al、Mg氧化物復合型、Al、Mg、Si、Ca氧化物復

2、合型及上述兩種氧化物與硫化物的復合存在形式，鋼中硫化物夾雜組成主要是MnS，未發(fā)現(xiàn)單獨的MgS存在。關鍵詞關鍵詞脫氧劑；硅鈣鋇鎂1前言鎂與鈣、鋇的性質相似，但與氧、硫的親和能力更強，但它具有的深脫氧、脫硫、細化晶粒、去除鋼中夾雜物和對夾雜物變性處理作用，近年來引起了研究者的高度重視。為了利用Mg的特點來進一步凈化鋼液，改善鋼中夾雜物的形態(tài)，提高鋼材的綜合機械性能，進而提出了采用低鋁含鎂復合合金進行無鋁脫氧的試驗研究。通過采用硅鋇鎂、硅鋇

3、鍶、硅鈣鋇鎂三種合金轉爐終脫氧對比試驗，得出硅鋇鎂和硅鈣鋇鎂合金脫氧效果較好。經(jīng)過成分優(yōu)化，進行了采用硅鈣鋇鎂合金轉爐終脫氧的擴大試驗和生產(chǎn)跟蹤。各元素的主要物理化學性質見表1。2試驗條件與工藝狀況試驗工藝路線：轉爐冶煉→擋渣出鋼→脫氧合金化→精煉→連鑄。脫氧方法為出鋼罐內加入硅鋇鈣鎂合金，其加入時間和加入量，根據(jù)合金中金屬含量及脫氧效果計算。硅鈣鋇鎂和硅鈣鋇合金的化學成分見表2。表1各元素的主要物理化學指標元素原子半徑nm熔點K沸點K

4、蒸汽壓MPa溶解度%Mg0.16292313801.9520.106Ca0.197112511250.1850.032Sr0.215104310430.3670.026Ba0.22098319130.0340.020Al0.21493327730.026全溶Fe0.124180931320.00001表2硅鈣鋇鎂和硅鈣鋇合金的化學成分%SiCaBaMgAlPS硅鈣鋇鎂1硅鈣鋇鎂254.9653.0812.9712.8614.4214.1

5、22.261.581.340.940.0190.0240.0720.106標準≥50≥12≥14≥1.5≤1.5≤0.05≤0.10硅鈣鋇62.1412.8614.80＜0.500.9620.0240.057標準≥50≥13≥15≤1.5≤0.05≤0.103硅鈣鋇鎂合金的脫氧效果3.1轉爐終點爐內和出鋼罐內鋼中氧活度分別在轉爐終點爐內和出鋼罐內測定鋼水溫度和氧活度。出鋼罐內鋼水溫度波動范圍1534℃1568℃，平均1557℃。鋼中氧活

6、度波動范圍29.3ppm43.5ppm，平均36.5ppm，比較硅鈣鋇合金轉爐終脫氧，在出鋼罐內鋼水碳含量、溫度相當?shù)那闆r下，二者脫氧效果基本相同，見表3。?178?2007年爐外精煉年會論文集2007年7月比較硅鈣鋇合金轉爐終脫氧，鋼中氧化物夾雜總量和分量中Al2O3夾雜含量均有所降低，進一步說明鋼中夾雜物得到了上浮，見表6。4.2鋼中非金屬夾雜物含量表7鑄坯金相夾雜評級結果脫氧劑種類計數(shù)金相夾雜（級）A類B類C類D類SiCaBa10

7、爐1.5211.511.50.51.5SiCaBaMg10爐1.5211.511.51利用鑄坯硫印樣，制取金相夾雜試樣，沿縱向按ASTM標準進行夾雜物評級。采用硅鈣鋇鎂合金脫氧鋼中夾雜物A類(硫化物)、B類(氧化物)、C類(硅酸鹽)、D類(球狀氧化物)、Ds類(單個大尺寸夾雜物)評級最高值分別為2、1.5、1.5、1和1.5級。比較硅鈣鋇合金脫氧鋼中夾雜物評級最高值，二者基本相當，見表7。5硅鈣鋇鎂復合脫氧劑對鋼中夾雜物行為的影響分別在

8、鑄坯和成品鋼上取樣，制成金相試樣，在金相顯微鏡下觀察夾雜物形態(tài)、大小和分布狀況。鋼中氧化物夾雜為園球形，硫化物為細小的條狀，均為彌散分布。為進一步研究硅鈣鋇鎂復合脫氧劑對鋼中夾雜物行為的影響，在LEOEVD50HV型掃描電鏡和EDAXGenesis型能譜儀上對鋼中非金屬夾雜物組成和形態(tài)進行觀察、分析，同時與采用硅鈣鋇復合脫氧劑生產(chǎn)的鋼坯和成品鋼進行了對比。試驗共制取金相試樣23塊（其中對比爐13塊），能譜分析夾雜物微區(qū)成分81次（其中對

9、比爐45次）。5.1鋼中氧化物夾雜轉爐采用硅鈣鋇鎂合金脫氧鋼中氧化物夾雜類型基本上有三種形式，即單獨的Al、Mg氧化物復合型、單獨的Al、Mg、Si、Ca氧化物復合型及上述兩種氧化物與硫化物的復合存在形式。比較轉爐采用硅鈣鋇合金終脫氧，鋼中氧化物夾雜類型基本相同。為研究鋼中氧化物與硫化物復合夾雜的組成、形態(tài)，將夾雜物微區(qū)倍數(shù)放大。圖1為701299爐鑄坯微區(qū)夾雜物組成，其中心為Al2O3MgOSiO2CaO系夾雜，周圍環(huán)繞著硫化物，圖2

10、為701446爐成品鋼微區(qū)夾雜物組成，其中心為Al2O3MgO系夾雜，周圍包裹著硫化物夾雜，呈魚眼狀，說明鋼液在凝固過程中，高熔點的氧化物夾雜成為硬質核心，周圍附著著硫化物夾雜，在軋制過程中，硫化物沿軋制方向變形，而氧化物不變形，故復合存在的形式便呈為魚眼狀。該類夾雜，硫化物像一件柔軟的彈性較好的外衣，在鋼軋制變形時，起到緩沖作用，提高了夾雜物與基體抵抗裂紋形成和擴展的能力。比較夾雜物微區(qū)成分（見表8、9），對Al2O3MgO系夾雜，M

11、g的質量分數(shù)二者基本相當，對Al2O3MgOSiO2CaO系夾雜，采用硅鈣鋇鎂和硅鈣鋇合金脫氧，夾雜物中Mg的質量分數(shù)平均分別為20.24%和17.04%，說明鎂進入鋼中形成的脫氧產(chǎn)物主要是低熔點的含鎂硅鋁酸鹽。表8硅鈣鋇鎂合金脫氧鋼中夾雜物EDAX分析Wt%AlKMgKCaKSiKOKA17.523.392.910.9353.25B18.4427.853.76C12.6215.0215.554.2552.56D17.0622.327.

12、42.2647.91表9硅鈣鋇合金脫氧鋼中夾雜物EDAX分析Wt%AlKMgKCaKSiKOKA18.6824.7756.25B16.9115.917.431.5558.21C16.1320.025.671.0057.18D12.7615.2012.552.9955.18在能譜夾雜物微區(qū)組成分析過程中，還發(fā)現(xiàn)兩種類型的氧化物夾雜出現(xiàn)的比例有所不同。鋼中夾雜物類型指數(shù)見表10。鑄坯和成品鋼中Al2O3MgOSiO2CaO系夾雜物指數(shù)分別提