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用含鋇合金進行鋼水脫氧的工業試驗
日期:2017-09-20 瀏覽:2331

  隨著對鋼材質量要求的不斷提高,純凈鋼成為鋼鐵生產的發展方向,鋼水的脫氧和夾雜物的控制成為生產純凈鋼的關鍵問題之一。鋇系合金對鋼液脫氧具有很好的效果,脫氧產物排出速度快,夾雜物的性質和形態得到改善,夾雜物基本呈球型,尺寸細小且均勻分布于鋼中_1]。為了考察含鋇合金在現場生產過程中的實際脫氧效果,研究其在大生產條件下的合理操作工藝,在150tLF-VD精煉設備上進行了含鋇合金對鋼液脫氧的工業試驗研究。

  脫氧劑的加入量為每噸鋼0.8kg,但當終點碳含量發生變化時,脫氧劑的加入量要相應地進行調整。由于FeSiAl、SiAlBaCa合金中含有硅,故原工藝中FeSi的加入量相應減少。工業試驗的步驟如下:

  (1)電爐出鋼合金化的操作工藝不變,合金化的同時加入復合脫氧劑;

  (2)鋼水到達LF工位時取原始鋼樣,同時測定氧含量;

  (3)LF調整碳含量、提升溫度等操作工藝不作改變,與現場實際的操作工藝相同;

  (4)向LF加入脫氧劑后20min時測定氧含量,作為調整復合脫氧劑加入量的依據;

  (5)在LF精煉結束時取LF精煉終點鋼樣,同時測定氧含量;

  (6)在VD工位處理后取鋼樣,同時測定氧含量;

  (7)喂絲后取鋼樣,測定氧含量。

  在采用鋁脫氧的兩爐試驗中,由于兩爐鋼的初始全氧含量有較大不同,因而LF操作結束時,試驗組1—2的全氧含量高,但在VD操作結束和喂絲后,兩爐鋼的全氧含量均較低,在(9~15)X10之間。用FeSiAl脫氧的兩爐試驗的情況與鋁脫氧類似,試驗組1-3的數據有一定的波動。而用SiAl—BaCa脫氧的兩爐鋼的數據在整個試驗過程中均相當接近,其初始全氧含量和終點全氧含量幾乎完全相等,試驗的重現性很好,而且其終點的全氧含量較低。從整個試驗過程來看,采用SiAIBaCa脫氧時的全氧含量基本上在各個工位均低于采用鋁或FeSiAl脫氧時的全氧含量。這充分說明了采用SiAIBaCa脫氧不僅能夠獲得較低的全氧含量,且脫氧效果比較持久。

  將精煉過程所取的鋼樣進行研磨、拋光后,用LEICAQ600S圖像儀、DMRME顯微鏡進行觀察測量,放大倍率為500倍,每個試樣觀察5O個視場,對有夾雜物的視場用圖像處理系統進行自動與半自動處理。從觀察中發現,SiAIBaCa生成的脫氧產物分布均勻,經VD處理后,鋼樣中夾雜物為10.3個/mm。

  經LF工位處理后,較大型夾雜物明顯減少,這說明通過聚集、長大而成的較大型夾雜物大部分能夠快速上浮。但進入VD工位后,采用SiA1BaCa脫氧的兩爐鋼的夾雜物的平均面積有所增加,其余爐次的變化不大。分析其原因,一方面是由于鋇的原子量較大,因而其復合脫氧產物的面積可能會較大,另一方面是VD工位取樣較困難,取樣點距離鋼一渣界面較近,因此不排除取樣時帶人一些液態熔渣。

  根據脫氧元素的熱力學數據可知,鋇的脫氧能力略大于鈣,遠大于鋁,在脫氧劑加入量相同的情況下,能獲得更低的氧含量。在1600℃下鈣的蒸氣壓為0.184MPa,鋇的蒸氣壓為0.0303MPa,在復合脫氧合金中鋇具有降低鈣的蒸汽壓、增大鈣在鋼液中的溶解度的作用,可顯著提高鈣的脫氧和球化夾雜物的能力。鋇的原子量大,生成的脫氧產物半徑較大,根據夾雜物的上浮理論,夾雜物的上浮速度與夾雜物的半徑的平方成正比,因此,含鋇合金的脫氧產物上浮速度較快,這也是本次試驗中,終點鋼樣夾雜物中未發現BaO存在的主要原因。

  因此,含鋇合金具有較強的脫氧能力和使夾雜物變性的能力。FeSiAl、SiA1BaCa時,不論LF操作結束時,還是VD操作及喂絲后,鋼中全氧含量均降較低的水平,其中SiA1BaCa的脫氧效果好,其脫氧效果比較持久。

  3結論

  (1)在脫氧產物的尺寸方面,用含鋇合金脫氧時,夾雜物的半徑都集中在1~3ptm的范圍內,夾雜物的大小比較均勻。而用A1、FeSiA1脫氧時,夾雜物的尺寸較大,有半徑超過3ptm的夾雜物存在,且分布不均勻,這說明在用含鋇合金脫氧時,通過聚集、長大而形成的較大型夾雜物大部分已經上浮。

  (2)在夾雜物的形貌方面,用含鋇合金脫氧時,夾雜物基本呈球形,尺寸細小,說明該脫氧劑尺寸對夾雜物的球化作用比較明顯;在終點脫氧產物中,未發現含鋇的夾雜物,說明采用含鋇合金處理鋼液可以使夾雜物快速上浮。(摘自:冶金技術網)

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