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薄板坯非金属夹杂物的类型和来源分析

来源:2019全国高效连铸应用技术及铸坯质量控制研讨会论文集|浏览:|评论:0条   [收藏] [评论]

薄板坯非金属夹杂物的类型和来源分析 郭海峰1 张志克1 张瑞忠2(1.河钢集团邯钢公司连铸连轧厂;2.河钢集团钢研总院)摘要:为了对非金属夹杂物的类型和来源有一个全面的认识,需要对…

薄板坯非金属夹杂物的类型和来源分析

郭海峰1 张志克1 张瑞忠2

(1.河钢集团邯钢公司连铸连轧厂;2.河钢集团钢研总院)

要:为了对非金属夹杂物的类型和来源有一个全面的认识,需要对非金属夹杂物进一步研究,从而能更好的利用非金属夹杂物。本文以邯钢CSP所浇铸的低碳钢和中碳钢为研究对象,分析其铸坯中夹杂物的类型和来源,也为改善工艺操作提供基础。

关键词:夹杂物 脱氧产物 铝脱氧

1、前 言

连铸对钢水成分的要求包括成分的稳定性,可浇性,抗裂纹敏感性和纯净度。纯净度是指钢中非金属夹杂物的数量、大小、形态和分布。随着连铸技术水平的发展,纯净度得到了很大提高。非金属夹杂物呈细小化的趋势,这些细小的夹杂物对钢的性能的破坏作用,不仅可以降低甚至消除,还可以有效的细化晶粒。为了对非金属夹杂物的类型和来源有一个全面的认识,需要对非金属夹杂物进一步研究,从而能更好的利用非金属夹杂物。

2、夹杂物类型

非金属夹杂物可分为硫化物,氧化铝系,硅酸盐系和铝酸盐系等。连铸机的类型对夹杂物的分布有重要影响:水平连铸机的夹杂物上浮困难;弧形连铸机的夹杂物一般聚集在内弧的1/4处;立弯式连铸机夹杂物分布均匀且容易上浮去除。

本文主要分析邯钢CSP立弯式连铸机铸坯中夹杂物的类型和来源。

CSP的钢水主要来自三炼钢,冶炼流程是顶底复吹转炉—LF精炼—CSP。转炉采用的是挡渣出钢,精炼是铝脱氧和钙处理工艺。CSP钢包带有下渣检测,中包采用的是挡渣墙和挡渣坝的结构,满包容量是32t。钢水从钢包到结晶器全程采用保护浇铸,这些可以减少很大一部分夹杂物。但是钢水凝固过程中再析出是无法避免的,铸坯总是含有一定数量的夹杂物。

我们通过邯钢技术中心,从CSP经常浇铸的钢种随机选取了1炉SPHCZ1炉QStE420TM1炉SS400和1炉D44共8块铸坯样。对其铸坯中夹杂物进行电镜扫描实验。根据其实验可分析出:夹杂物的类型多是直径在50μm以上的大型夹杂物,80μm-300μm的占90%以上;有的是不规则多面体和块状,表面凹凸不平;也有的是球状和小块状,表面多有小孔。如图1所示。


再将这些夹杂物制作成试样。利用电镜对其形貌和成分进行分析,得到夹杂物具体形貌和能谱分析,如图2所示。


3、夹杂物来源分析

根据现场实际生产情况,结合理论知识,对夹杂物主要来源分析如下:

3.1、图2-a所示为CaO-MgO-Al2O3三元系夹杂物,含量在60%以上,直径大于50um,可以判定夹杂物是脱氧产物和精炼渣复合作用产物,或者是钢水与空气二次氧化的产物,

3.2、图2-b所示为点状Al2O3夹杂,出钢时用铝脱氧生成的脱氧产物,没有完全排除而留在钢中。也有可能是钢水中溶解的[Al]与水口内表面的SiO2发生还原反应生成的Al2O3附着于水口壁上。此类夹杂容易通过碰撞聚集形成固态串簇状,在连铸过程中极易造成水口结瘤。有时候塞棒一直上涨,或者结晶器液面波动大,有很大可能就是此类夹杂大量聚集在SEN水口内测造成的。

3.3、图2-c所示为硅铝脱氧的产物,多是脱氧不彻底的产物。

3.4、图2-d所示为CaO-MgO夹杂:形状特殊、尺寸较大、成分和耐火材料相近,且中间包是镁质涂层,可以判定为耐火材料的侵蚀物。

3.5、夹杂物中还含有一定量的钾、钠等保护渣成分元素,可以判定为保护渣卷入钢水。应该引起注意,在中包液面稳定性和捞渣操作上需要进一步改进。

3.6、此外还含有少量的A类硫化物夹杂。

4、结论

根据实验分析结果我们可知,非金属夹杂物来源一般是外来夹杂和内生夹杂。内生夹杂多是合金元素参与氧化还原反应生成的产物,也是夹杂的主要来源,占到80%左右。此类夹杂分布比较均匀,粒度较小。外来夹杂物多不规则,粒度较大。

钢中非金属夹杂物的含量虽然很低,但对质量的影响却不可忽视。通过对非金属夹杂物的特征进行分析和研究、对非金属夹杂物的含量以及性能进行鉴定、对其级别进行分析,可以改善炼钢和连铸的工艺操作,才能更好的利用非金属夹杂物。

参考文献:

1、范佳;巩彦坤;聂嫦平;李建文.邯钢CSP工艺下低碳钢中非金属夹杂物来源及性质的研究.冶金工业出版社(Metallurgical Industry Press).2015年.824-829

2、许建飞;刘志远;王重君;程巨广;田宝义;张杰.板坯连铸过程夹杂物控制研究.连铸.2018年:67-72

3、段丽飞;周海.钢中非金属夹杂物与金相鉴定分析.中国金属通报.2019年:244-245

4、高峰.钢的纯净度研究方法及其应用.本钢技术.2013年:32-36

5、李超;高菊;王硕明;朱立光.SPHC铸坯中的非金属夹杂物研究.铸造技术.2015年:78-80

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