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LF精炼炉工艺技术说明目录1.1.工程概述1.2.LF炉的主要功能及技术参数1.3.工艺流程描述1.4.LF炉操作时间表1.5.烟气量计算及参数1.1工程概述新建电炉主要工艺设备包括1座公称容量80t超高功率电炉、2座LF精炼炉、1座VD/VOD、320×340/∮500/∮600方圆弧型连铸机的、多台VC模铸设备及辅助工艺设备。
1.1.1工厂条件1.1.1.1自然条件海拔地面标高 2.2～4.6 m大气压力: 冬季 101kPa夏季 99.9kPa最大风速及风向 24m/sNW极端最低温度 -10.2℃极端最高温度40.5℃年平均降雨量 1054mm年最大降雨量 1479mm地震抗震设防烈度 6度1.1.1.2 电源条件电炉变压器一次侧电压35kv±10%三相四线380v±10%交流电源频率波动范围50Hz±3%1.1.1.3 能源介质条件天然气热值8500kcal/Nm3氩气纯度大于99.9%压力 1.6MPa氮气纯度99.9%低压氮接点压力0.6～0.8MPa氧气纯度大于99.6%压力 1.2～1.4MPa压缩空气压力：0.4～0.6MPa设备冷却水供水压力0.4～0.6MPa水质由卖方提出要求，买卖双方协商确定1.1.2 后续条件120吨LF＋VD/DOD公称容量120t座数2座平均精炼钢水量100t/炉最大精炼钢水量125t/炉平均精炼周期≤50min1.1.3车间条件1.3.1产品方案当电炉主原料为７５％废钢（堆比重0.7），２５％生铁时，两篮加料，年生产合格钢水61万t，其中：供模铸和真空浇铸生产大型钢锭15.2万t/a，相应需合格钢水16.7万t/a，产品方案详见表2.6-1。
供连铸生产320mm×340mm大方坯和φ500~φ600 mm圆坯35.8万t/a，相应需合格钢水37.6127万t/a，产品方案详见表2.6-2。
其余6.6873万t/a合格钢水供给立式铸机，生产Ø800～Ø1200mm大圆坯6万/a，产品方案见表2.6-3表2.6-1 供模铸和真空浇铸生产大型钢锭产品方案表2.6-2供连铸机生产大方坯和圆坯产品方案表2.6-3供立式铸机生产大圆坯产品方案电炉车间工艺流程为：铁水和废钢→电炉→LF→VD→连铸机或模铸。
VOD冶炼操作步骤一、VOD炉精炼前准备工作：1、检查好气路、水路、气动阀、真空加料罐、液压系统等设备，确保其运行良好。
2、检查好氮气流量表、氧气流量表、氧浓差电池、废气温度检测仪、真空度测量显示仪、麦氏真空计等要求全部正常。
3、钢水包入VOD炉前10min，确定能源介质条件达到要求（浊循环水压0.3～0.5MPa，净循环水压0.6～0.8MPa，进水温度≤35℃，氧压压力0.8～1.2MPa，氩气压力0.8～1.2MPa，氮气压力0.6～0.8MPa，蒸汽包压力0.8～1.0MPa，蒸汽温度180～200℃，液压压力达到12MPa）4、检查好石灰、铝粒、硅铁、萤石、硅钙合金、微铬、高铬、镍板、金属锰、铝线、硅钙线、测温枪、热电偶、定氢探头、定氧探头、钢包覆盖剂等材料是否齐全。
5、座包前清理干净真空罐内杂物，对罐沿上密封胶垫处进行吹扫，确保无残渣等杂物。
二、VOD炉精炼操作1、钢水包到VOD平台后接通氩气，指挥天车将钢水包落入罐内，调整氩气流量大小，保证钢水液面露出直径在500mm左右。
2、真空工位测温、取样，确定初钢水温度及成分，从而确定真空处理制度、加料种类及数量，如温度低的离钢种要求不多，可加入少量硅铁提温；差太多则到LF升温。
3、开动移动弯头到对应钢包落入真空工位，落下落到最低落严，开动罐盖车到真空脱气工位，落下罐盖，密封扣严。
4、定氧枪高度，氧枪下端距熔池面1.5～1.6m，打开氧枪的氮气保护。
5、开始抽真空，先后启动W5a、W5b和Ec泵，并打开相应的切换阀，当真空度达到26.7KPa时，反应减弱，关闭Ec及切换阀，启动E4a、E4b及切换阀，当真空度达到15KPa时，关闭W5b，打开尾气调节阀，调节真空度，使真空度稳定在15KPa左右。
6、吹氧开始，氧压0.5～0.65MPa，吹氧结束前3～5min，以0.4～0.45MPa的压力缓吹，同时加大吹氩压力，保证氩气流量和氧气流量比值控制在1/30左右为宜，同时观察罐内反应，如果炉渣外溢，则手动破空调整氩气压力或调整尾气调节阀。
LF精炼全解析LF精炼知识1.炉外精炼发展历程20世纪30－40年代，合成渣洗、真空模铸。
1933年，法国佩兰（R.Perrin)应⽤⾼碱度合成渣，对钢液进⾏“渣洗脱硫”—现代炉外精练技术的萌芽；50年代，⼤功率蒸汽喷射泵技术的突破，发明了钢包提升脱⽓法(DH)及循环脱⽓法(RH)1935年H.Schenck 确定⼤型钢锻件中的⽩点缺陷是由氢引起的-氢脆。
1950年，德国Bochumer Verein (伯施莫尔-威林）真空铸锭。
1953年以来，美国的10万千⽡以上的发电⼚中，都发现了电机轴或叶⽚折损的事故。
1954年，钢包真空脱⽓。
1956年，真空循环脱⽓（DH、RH）。
60－70年代，⾼质量钢种的要求，产⽣了各种精炼⽅法60、70年代是炉外精炼多种⽅法分明的繁荣时期与60年代起纯净钢⽣产概念的提出、连铸⽣产⼯艺稳定和连铸品种扩⼤的强烈要求密切相关此时，炉外精炼正式形成了真空和⾮真空两⼤系列不同功能的系统技术，同时铁⽔预处理技术也得到迅速发展，它和钢⽔精炼技术前后呼应，经济分⼯，形成系统的炉外处理技术体系，使钢铁⽣产流程的优化重组基本完成。
这个时期，还基本奠定了吹氩技术作为各种炉外精炼技术基础的地位和作⽤。
这⼀时期发展的技术：VOD－VAD、ASEA－SKF、RH－OB、LF、喷射冶⾦技术（SL、TN、KTS、KIP）、合⾦包芯线技术、加盖和加浸渍罩的吹氩技术（SAB、CAB、CAS）?80－90年代，连铸的发展，连铸坯对质量的要求及炼钢炉与连铸的衔接，RH－KTB、RH－MFP、RH－OB；RH－IJ（真空深脱磷），RH－PB、WPB（真空深脱硫）、V－KIP、SRP脱磷21世纪，更⾼节奏及超级钢的⽣产。
2.炉外精炼作⽤和地位提⾼冶⾦产品质量，扩⼤钢铁⽣产品种不可缺少的⼿段；是优化冶⾦⽣产⼯艺流程，进⼀步提⾼⽣产效率、节能强耗、降低⽣产成本的有⼒⼿段。
保证炼钢－连铸－连铸坯热送热装和直接轧制⾼温连接优化的必要⼯艺⼿段优化重组的钢铁⽣产⼯艺流程中独⽴的，不可替代的⽣产⼯序图1 取样器⽰意图3. LF 精炼⼯艺优点●精炼功能强，适宜⽣产超低硫、超低氧钢；●具备电弧加热功能，热效率⾼，升温幅度⼤，温度控制精度⾼；●具备搅拌和合⾦化功能，易于实现窄成分控制，提⾼产品的稳定性；●采⽤渣钢精炼⼯艺，精炼成本较低；●设备简单，投资较少。
LF精炼工艺和效果的研究摘要：炉外精炼技术能使传统炼钢法难以生产的许多高质量钢种、各种特殊用途钢都可以以非常经济的方法大量生产, 并使钢内气体含量、夹杂物含量与形态、成分偏差等影响质量的因素均达到前所未有的水平, 进而大大改善了钢的化学与机械性能, 取得巨大的经济效益, 发展极为迅速。
炼钢生产过程中，LF 炉精炼后的钢渣具有自由CaO 含量大、碱度高和还原性强的特点，回收LF 炉热态余渣用于脱硫，渣中硫含量会有所升高，说明LF 炉精炼后的热态钢渣硫含量仍可提高，仍具有一定硫容量。
本文分析了LF精炼工艺和效果。
关键词：LF；精炼工艺；效果；LF 炉由于工艺流程简便, 精炼成本相对较低,已成为开发品种、提高质量的主要精炼设备之一。
国内大量厂家采用转炉-LF 炉-连铸的生产工艺路线, 但发挥LF 炉精炼作用的却不多, 仅用其均匀成分和升温。
某钢厂结合自身生产工艺实际, 采用合理控制精炼周期、快速造白渣、精确调整成份等手段, 在较短的时间内使LF 炉充分发挥其精炼效果, 钢材实物质量达到国内先进水平, 有效的实现了转炉-LF 炉-连铸低成本生产优质钢的新生产模式。
一、LF 炉精炼工艺流程及周期控制1.工艺流程。
到精炼站、加第一批渣料、脱氧剂、送电7min 、取样、测温、加第二批渣料、脱氧剂、送电10～15 min 、取样、测温、调整成分、升温至合格温度、氧含量、出站钙处理、连铸。
2.LF 炉处理周期。
LF 炉的处理周期是指钢包进入加热位至精炼完毕钢包离站所用的全部时间。
处理周期不仅受钢水条件的影响, 同时也受上下工序的制约。
LF 炉的处理周期包括处理时间和缓冲时间目前, 国内LF 炉处理周期一般在40～60min 。
我厂由于LF 炉布局问题, 辅助时间较长,且连铸能力远远大于LF 炉, LF 炉周期必须控制在25～35min 以内, 才能使连铸拉速维持在正常水平。
因此, 为保证与连铸匹配和精炼钢水质量,就得采取各种措施来缩短LF处理周期:一是进站钢水的条件稳定, 温度和带渣量符合标准;二是控制好处理时间, 其关键是统筹兼顾、合理安排。
炼钢工艺流程简介炼钢厂目前共有大小转炉11座，其中炼钢一厂8座，分别为40吨转炉4座，80吨转炉1座，100吨转炉3座；炼钢二厂150 吨转炉3座。
炼钢系统的主要工艺流程为：转炉兑铁——冶炼——出钢——钢包吹氩——LF精炼炉——方坯连铸工艺。
•铁水供应转炉炼钢所需铁水用钢包或鱼雷罐由炼铁厂运往炼钢厂。
高炉运来的铁水除一部分兑入混铁炉贮存外，其余铁水经倒包调整和称量作业，保证入炉铁水控制在所需的范围。
需要进行脱硫处理的铁水，由天车运往脱硫站进行脱硫处理，不需处理的铁水，直接兑入转炉。
转炉兑铁铁水是转炉炼钢最主要的金属料，一般占转炉金属料70％以上。
铁水的成分、温度是否适当和稳定，对简化、稳定转炉操作，保证冶炼顺行以及获得良好的技术经济指标都十分重要。
•废钢供应在炼钢厂设有废钢库，外来的废钢由汽车运到废钢库存放。
废钢铁通过磁盘吊车按不同配比和装料顺序装入废钢料槽，由天车加入转炉。
转炉加冷料转炉炼钢时，由于热量富裕，可以加入多达30％的废钢，作为调整吹炼温度的冷却剂。
采用废钢冷却，可以降低铁水量、造渣材料和氧气的消耗，而且比用铁矿石冷却的效果稳定，喷溅少。
•散状原料供应(石灰、铁皮球、镁球等)1、100吨转炉炼钢散状原料上料系统选用皮带上料工艺。
散状原料通过汽车运到地下受料仓，由垂直皮带运送到42m平台，再由水平皮带运输机和布料小车装入相应的料仓。
转炉加料画面2、加料系统布置在转炉的上方，每座转炉有一套炉顶料仓，每套有10个炉顶料仓，分别为调渣剂、脱硫剂、石灰、铁皮球、镁球、萤石、包渣料仓等。
料仓中的散状料分别通过振动给料器→称量斗→汇总斗→下料溜管，加入转炉。
•铁合金供应100吨转炉设有一组铁合金料仓，由10个铁合金料仓组成.，为3座转炉供应合金料。
铁合金是脱氧及合金化材料。
用于钢液脱氧的铁合金叫做脱氧剂；用于调整钢液成分的铁合金叫做合金剂。
炼钢常用的铁合金有：硅铁、锰铁、钒铁、钼铁、硅钙合金等。
•转炉冶炼炼钢是通过氧化反应脱碳、升温、合金化的过程。
304不锈钢中的夹杂物及其冷轧变形行为季灯平,毕洪运(宝钢研究院 不锈钢技术中心,上海 200431) 摘要:非金属夹杂物是引起冷轧板坯表面缺陷的主要原因。
分析了304不锈钢热轧板坯中非金属夹杂物的成分、形貌及尺寸。
对304热轧板坯进行不同压下量的轧制,分析不同厚度冷轧板坯中的夹杂物形状和尺寸,研究非金属夹杂物在板坯冷轧过程中的变形行为。
结果表明:304热轧板坯中的夹杂物主要组成为Ca O -Si O2-Mg O-A l2O3的复合氧化物,为脆性夹杂物;冷轧过程中,夹杂物的塑性变形不明显,随着冷轧压下量的增加,大颗粒的夹杂物不断被轧碎,板坯中夹杂物的平均尺寸逐渐减小。
关键词:不锈钢;夹杂物;变形行为中图分类号:TG142.71 文献标识码:B 文章编号:1008-0716(2008)03-0048-04I nclusi on and Its D eforma ti on Behav i or i n304St a i n less SteelJ i D engping,B i H ongyun(St a i n less Steel Techn i ca l Cen ter,Baosteel Research I n stitute,Shangha i200431,Ch i n a) Abstract:Non2metallic inclusi on is the main reas on f or the surface defects of cold2r olled positi ons, mor phol ogy and size of the non2ferr ous inclusi on in hot2r olled304stainless steel sheet were analyzed.D ifferent cold2 r olling reducti on was tried f or hot2r olled304stainless steel sheet,mor phol ogy and size of inclusi on in cold2r olled sheet in different thickness were analyzed,and defor mati on behavi or of non2ferr ous inclusi on in the cold r olling p r ocess was als o studied.The results show that CaO2Si O22Mg O2A l2O3,a kind of brittle compound oxide,was the main inclusi on in hot2r olled304stainless steel sheet.I n the cold r olling p r ocess,inclusi on’s ductile def or mati on is not obvi ous.A s the cold r olling reducti on increased,large inclusi ons were crushed and the average size of inclusi ons in cold2r olled sheet was decreased.Key words:stainless steel;inclusi on;def or mati on behavi or0 前言影响不锈钢产品质量的因素很多,非金属夹杂物是其中重要的因素之一。
收稿日期:2009 06 26基金项目:国家自然科学基金资助项目(50704010)作者简介:李双江(1981-),男,河北迁安人,东北大学博士研究生;姜周华(1963-),男,浙江萧山人,东北大学教授,博士生导师第31卷第3期2010年3月东北大学学报(自然科学版)Journal of Northeastern U niversity(Natural Science)Vol 31,No.3M ar.2010304奥氏体不锈钢夹杂物的冶金行为李双江,李 阳,姜周华,李伟坚(东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳 110004)摘 要:根据热力学计算,结合生产过程实际,研究了Si 脱氧条件下304奥氏体不锈钢在LF 精炼、连铸过程夹杂物的变化规律 结果表明,钢水中主要形成CaO A l 2O 3 SiO 2类复合夹杂物,钢水中A l 含量随Si 含量的降低逐渐减小 当精炼渣碱度R =1 5时,随精炼、连铸过程的进行,复合夹杂物中Al 2O 3含量逐渐减少,CaO,SiO 2含量逐渐增加 终点铸坯夹杂物成分为30%~35%CaO,20%~27%Al 2O 3,25%~30%SiO 2,其他成分含量较少 终点铸坯夹杂物略显碱性,变形能力稍弱关 键 词:冶金行为;硅酸盐夹杂物;脱氧;热力学分析;304不锈钢中图分类号:T F 777.1 文献标志码:A 文章编号:1005 3026(2010)03 0402 04Metallurgical Behavior of Inclusions in 304Austenitic Stainless SteelL I Shuang j iang ,LI Yang,JIAN G Zhou hua,LI Wei j ian(School of M aterials &M etallurgy,Northeaster n U niv ersity,Shenyang 110004,China.Correspo ndent:JIANG Z hou hua,E mail:jiangzh @)Abstract:Combining the thermodynamic calculation w ith industrial production,the variation of inclusions in 304austenitic stainless steel deoxidized by silicon alloy during LF refining and continuous casting process was investigated.The results show ed that the inclusions formed in molten steel are mainly CaO Al 2O 3 SiO 2compounds,and the Al content decrease gradually w ith Si reduction.In the process of LF refining and continuous casting process w hen the refining slag basicity w as controlled at 1.5,the Al 2O 3content in the compounds decreases g radually together w ith CaO and SiO 2contents increasing.The contents of compounds in the final billet are 30%~35%CaO,20%~27%Al 2O 3and 25%~30%SiO 2w ith other ox ides relatively less.The deformability of the billet is relatively low ,and the inclusions in it are slig htly alkaline.Key words:metallurgical behavior;silicate inclusion;deoxidation;thermodynam ic analysis;304stainless steel304奥氏体不锈钢应用广泛,其产品要求有良好的低温强度、弯曲热加工性能以及较高的表面光洁度 采用Al 脱氧的奥氏体不锈钢,钢水中会产生大量的Al 2O 3、铝酸盐、铝铬和铝镁尖晶石夹杂物,这些硬脆的不变形夹杂物是缩短不锈钢疲劳寿命,降低疲劳强度和表面质量的主要原因;而钢液采用Si 脱氧时,钢中形成的绝大部分是变形能力较强的硅酸盐夹杂物 一些学者采用SiCaBa,AlM nCa 等复合脱氧剂也取得了较好的冶金效果[1-2] 研究表明,在CaO Al 2O 3 SiO 2三元体系中,钙斜长石(CaO Al 2O 3 2SiO 2)与磷石英和硅灰石(CaO SiO 2)相邻的周边低熔点区夹杂物具有良好的变形能力[3] 在不锈钢的热加工温度范围内,硅酸盐夹杂物的变形能力与其成分有很大关系本文根据热力学计算,结合实际生产过程中钢水和炉渣的成分分析,探索在精炼渣碱度(R )一定的条件下,Si 脱氧304奥氏体不锈钢CaO Al 2O 3 SiO 2类夹杂物在LF 精炼、连铸过程中的变化规律,分析了精炼制度与夹杂物变化规律之间的内在联系,为获得良好变形能力的夹杂物所需精炼工艺提供依据1 实验材料与方法304奥氏体不锈钢现场生产工艺流程为EAF AOD LF CC 电炉出钢后,120t AOD 转炉采用FeSi(w (Si)=75%)合金终脱氧,吨钢FeSi 加入量为26kg 左右 LF 精炼过程加入一定量的FeSi 和CaO,吨钢FeSi 加入量为0 6kg 左右;精炼渣二元碱度控制在1 5,渣中Al 2O 3质量分数在5%左右;底吹氩气量0 05m 3/min,终点温度控制在1550 左右分别在LF 精炼结束、中间包和连铸坯工位取样,大包浇注1/4,3/4时取中包1#、中包2#样品 对样品切割、研磨、抛光后,利用Carl Zeiss 金相显微镜和日本岛津公司SSX-550扫描电镜和X 射线能谱仪(加速电压:0 5~30kV)对夹杂物进行观察,分析夹杂物的形貌和成分变化2 实验结果与分析实验选取现场条件下连续5炉次进行分析 不同工位304不锈钢典型钢水成分和LF 精炼渣成分如表1,表2所示表1 不同工位钢水主要成分(质量分数)Table 1 Composition of molten s teel at differentposi tions(mass fracti on)%工 位C Si M nSCrNi LF 开始0.0300.34 1.180.00517.998.03LF 结束0.0350.38 1.240.00418.028.00连铸0.0380.361.240.00418.088.08表2 精炼渣主要成分(质量分数)Table 2 Composition of refini ng slag (m ass fraction)%工 位SiO 2Al 2O 3CaO M gO M nO Cr 2O 3L F 化渣31.11 4.9548.61 4.330.830.9扫描电镜分析发现,钢水中主要形成球状硅酸盐夹杂物,夹杂物主要成分为CaO Al 2O 3 SiO 2,还含有一定量的MnO 和少量的Cr 2O 3,M nS 和T iO 2,铸坯夹杂物边缘MnS 含量稍高 定量金相分析表明,随LF 精炼和连铸工艺的进行,夹杂物的尺寸略有减小,铸坯夹杂物平均直径在3~4 m 左右2.1 硅酸盐夹杂物成分变化规律扫描电镜分析表明,不同工位复合夹杂物中Cr 2O 3,M gO,MnS,TiO 2含量较少,四者之和在10%左右,M nO 质量分数在8%~14%范围;铸坯夹杂物MnO 质量分数在10%左右 为研究夹杂物中主要成分含量变化的简便,设上述五者之和为20%不同工位硅酸盐夹杂物中CaO,Al 2O 3和SiO 2成分含量变化如图1所示图1 夹杂物主要成分变化(质量分数)F i g.1 Content variation of inclusions(mass fracti on)2.2 复合夹杂物中Al 2O 3含量变化及热力学分析304不锈钢硅酸盐夹杂物中Al 2O 3含量变化如图2所示,随LF 精炼和连铸工艺的进行,夹杂物中Al 2O 3含量逐渐减小图2 复合夹杂物中Al 2O 3的含量变化F i g.2 Content variation of Al 2O 3i n compound i nclusionsLF 精炼过程加入FeSi,在钢渣、钢水与耐火材料界面,发生如下反应[4-5]:23(Al 2O 3)炉渣和耐材+Si=(SiO 2)炉渣或夹杂物+43Al, G - =219400-35 7T (J mol -1),K =a Al a SiO 2a Si aAl 2O 3=f Al w (Al ) a Si O 2f Si w (Si ) a Al 2O 3在1823K 时,取a SiO 2和a Al 2O 3分别为1,f Al !1 Si 的相互作用系数如表3所示 其中r Cr Si =4 3∀10-4[6],r N i Si =2 0∀10-4[7]表3 Si 的相互作用系数(1823K)Table 3 Interacti on param eters of s i licon (1823K)元素(j )C *Si *M n *Cr N i e j Si0.180.110.002-0.021-0.009参考文献[8][8][8][6][7]*为1873K 数据403第3期 李双江等:304奥氏体不锈钢夹杂物的冶金行为lg a Si =lg f Si +lg w (Si ),lg fSi=lg f j Si +lg f kSi ,lg f j Si =j =C,Si,Mne j Si ∀w (j ) lgf kSi =e kSi ∀w (k )+r kSi ∀w (k )2,k =Cr,Ni 取LF 精炼结束钢水成分,计算得f Si =0 566,w (Si )=4 661∀104w (Al )钢水中Si 和Al 的热力学平衡如图3所示图3 Si 与Al 的热力学平衡F i g.3 Therm odynamic equil ibri um between Si and AlLF 精炼过程加入硅铁和低碳铬铁会带入一定量的金属铝,这些金属铝大部分会参与氧化反应生成Al 2O 3[9],反应如下:Al FeSi +O =(Al 2O 3)夹杂物在钢渣界面和钢水、耐火材料界面间发生Si 还原反应[4-5],(Al 2O 3)炉渣和耐材+Si =(SiO 2)炉渣或夹杂物+Al,Al+O =(Al 2O 3)夹杂物,LF 精炼结束夹杂物中Al 2O 3的含量较高从热力学的角度分析,图3表明钢水中的Al 含量随Si 含量的增大有所提高 LF 精炼过程加入硅铁后,平衡Al 含量有增大的趋势此外,LF 精炼化渣后,炉渣呈碱性,促进了渣钢界面Si 还原Al 2O 3反应的进行,有利于Al 2O 3夹杂的形成、聚集 LF 精炼结束,夹杂物中Al 2O 3含量较高连铸过程,夹杂物大量上浮排除 钢水中Al 含量减少,在钢水和夹杂物界面,反应如下[4,10]:(Al 2O 3)夹杂物+Si =(SiO 2)夹杂物+Al,(Al 2O 3)夹杂物+Ca =(CaO)夹杂物+Al 随钢水和夹杂物间还原反应的进行,硅酸盐夹杂物中Al 2O 3含量呈逐渐减少的趋势 2.3 复合夹杂物中SiO 2含量变化分析304不锈钢硅酸盐夹杂物中SiO 2含量变化如图4所示,随LF 精炼和连铸工艺的进行,夹杂物中SiO 2含量逐渐增加LF 精炼过程加入FeSi,钢水中的Si 含量略有升高 化渣后,精炼渣的碱度在1 5左右,渣金界面硅还原反应产物SiO 2绝大部分被炉渣吸附,对钢水中夹杂物的影响不大图4 复合夹杂物中SiO 2含量变化Fig.4 Content vari ation of SiO 2in com pound inclusion连铸过程,夹杂物大量上浮,钢水中Si 含量略有降低,Mn 含量基本不变 在钢水、夹杂物界面和钢水、耐火材料界面发生如下反应[10,4]:(Cr 2O 3)夹杂物+Si =(SiO 2)夹杂物或炉渣+Cr,(Al 2O 3)夹杂物+Si =(SiO 2)夹杂物+Al,(MnO)夹杂物+Si =(SiO 2)夹杂物+M n,Mn +S =(M nS)夹杂物 M nS 部分附着在夹杂物表面,边缘M nS 含量稍高 还原产物SiO 2进入夹杂物,使SiO 2在复合夹杂物中含量有所增加此外,由于SiO 2熔点相对较低,较Al 2O 3相比,SiO 2有更长的结晶温度和时间区间,增大了结晶过程SiO 2向夹杂物碰撞聚集反应的几率,使SiO 2含量在复合夹杂物中有增大的趋势 2.4 复合夹杂物中CaO 含量变化分析304不锈钢硅酸盐夹杂物中CaO 含量变化如图5所示,随LF 精炼和连铸工艺的进行,夹杂物中CaO 含量逐渐增加图5 复合夹杂物中CaO 含量变化Fi g.5 Content variation of CaO in com pound inclusi ons图5表明,在精炼渣碱度为1.5时,夹杂物中的CaO 含量增幅较大 精炼过程中加入的CaO,使炉渣、钢水和夹杂物之间的平衡体系发生变化 钢水中的Si 部分还原炉渣中的CaO,在钢水与夹404东北大学学报(自然科学版) 第31卷杂物界面发生如下反应[10]:(Al2O3)夹杂物+Ca=(CaO)夹杂物+Al,(MnO)夹杂物+Ca=(CaO)夹杂物+MnLF精炼过程中加入的FeSi和CaO增大了钢水的Si浓度和渣中CaO的活度,促进了钢渣界面Si还原反应和钢水、夹杂物界面Ca还原反应的进行,使夹杂物中CaO含量有增大的趋势2.5 304不锈钢铸坯硅酸盐夹杂物成分分析现场工艺条件下,304不锈钢铸坯硅酸盐夹杂物成分为30%~35%CaO,20%~27%Al2O3, 25%~30%SiO2,6%~10%M nO,2%~6% M gO,1%~3%Cr2O3,1%~2%TiO2,1%~3% M nS 该组分含量的夹杂物约占304不锈钢铸坯硅酸盐夹杂物总数的70%在实际生产工艺条件下,304不锈钢铸坯夹杂物主要成分如图6所示,棱状区域为硅酸盐夹杂物塑性变形区[3] 从图中可以看出,在LF精炼渣碱度为1 5的条件下,Si脱氧304不锈钢铸坯硅酸盐夹杂物呈弱碱性,其w(CaO)/w(SiO2)!1 3,夹杂物中CaO,SiO2和Al2O3成分偏离塑性变形区域,夹杂物的塑性变形能力稍弱图6 铸坯夹杂物成分(R=1 5,w(Al2O3)=5%)F i g.6 Compositi on of inclusions in casting billet(R=1.5,w(Al2O3)=5%)生产过程可通过降低精炼渣Al2O3含量,提高FeSi合金的纯度,控制钢水中的Al含量;在不影响脱硫的前提下,通过适当减少精炼过程CaO 加入量等措施来控制夹杂物的组成,改善夹杂物的变形能力,从而提高不锈钢铸坯的质量3 结 论1)Si脱氧304不锈钢主要形成硅酸盐复合夹杂,夹杂物主要成分为CaO SiO2 Al2O3,还含有一定量的M nO和少量的Cr2O3,M nS和TiO22)硅酸盐夹杂物整体呈球状分布,随LF精炼和连铸工艺的进行,夹杂物的尺寸略有减小,铸坯夹杂物平均直径在3~4 m左右3)304不锈钢铸坯硅酸盐夹杂物大体成分为30%~35%CaO,20%~27%Al2O3,25%~ 30%SiO2,6%~10%MnO,2%~6%MgO 其他组分含量较少,个别夹杂物成分含量有所波动 以上组分含量的夹杂物约占铸坯硅酸盐夹杂物总数的70%4)随LF精炼和连铸工艺的进行,复合夹杂物中Al2O3含量逐渐减少,CaO,SiO2含量逐渐增加 铸坯夹杂物呈弱碱性,变形能力稍弱 生产过程中降低精炼渣Al2O3含量,提高FeSi的纯度,适当减少精炼过程CaO加入量等措施来改善夹杂物变形能力,提高不锈钢铸坯的质量参考文献:[1]李阳,姜周华,刘杨 S i Ca Ba三元合金熔体热力学性质的计算[J] 东北大学学报:自然科学版,2007,28(2):229-232(Li Yang,Ji ang Zhou hua,Liu Yang.Calculatingthermodynamic properties of Si Ca Ba ternary alloy melts[J].Jour nal o f Northeastern University:Natu ral S cience,2007,28(2):229-232.)[2]战东平,张慧书,姜周华,等 AlM nCa合金脱氧和非金属夹杂物控制技术[J] 东北大学学报:自然科学版,2006,27(10):1118-1121(Zhan Dong pi ng,Zhang Hui shu,Jiang Zhou hua,et al.Steel deoxidation and non metallic inclusion control usingAlM nCa alloy[J].Jou rnal of Northeaster n Univer sity:Natur al Scie nce,2006,27(10):1118-1121.)[3]Benard G,Ri bound P V,U rbai n G.Oxide inclusions plasticity[J].L a Rev ue de M etallurgie CTT,1981,78(5):421-433.[4]M aeda S,Soejima T.S hape control of inclusions in w ire rodsfor high tensile tire cord by refining w ith synthetic slag[C]#Steelmaking Conference Proceedings.Chicago:Iron and SteelSociety,1989:379-385.[5]Hideaki S,Ryo I.T hermodynamics on control of inclusioncomposition in ultraclean steels[J].IS IJ International,1996,36(5):528-536.[6]Suzuki K,Ban Ya S,Hino M.Deoxidation equilibrium ofchromium stainless steel w ith Si at the temperatures from1823to1923K[J].IS IJ I nter national,2001,41(8):813-817.[7]Suzuki K,Ban Ya S,Hino M.Deoxidation equilibrium ofCr Ni stainless steel with Si at the tem peratures from1823to1923K[J].ISIJ I nter national,2002,42(2):146-149. 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