高碳帘线钢精炼渣组成研究.docx

高碳帘线钢精炼渣组成研究摘 要：随着社会经济的迅速发展，我国对钢铁的需求量也越来越大，帘线钢作为洁净钢中的代表受到了人们的青睐。帘线钢在生产应用中，其质量主要取决于连线用钢坯的质量及连线盘条的性能及质量，一旦其含有杂物或硫化物，则会直接影响帘线钢的生产质量，本文在此针对高碳帘线钢精炼渣的组成做如下论述。关键词：高碳；帘线钢；精炼渣 随着我国工业化发展步伐的加快，现有的帘线钢数量已无法满足人们的发展需求，据相关资料显示，早在1993年，我国子午线轮胎需求钢帘线尚不足1万吨，然而到了2005年之后，我国帘线钢的实际消费量已高达36万吨，且以每年32%的增长率在持续增长，由此不难看出，当前我国帘线钢的生存水平仍无法满足工业的迅速发展。预计在2015年，我国仅子午线轮胎上需求的帘线钢数量约在100万吨左右，而当前我国帘线钢的生产量仅为60万吨。本文在此从帘线钢生产工艺及对质量要求、非金属夹杂物各组元活度计算、帘线钢中夹杂物的形态控制以及炼渣组成等四个方面进行分析。一帘线钢的质量要求 作为钢材种类中的精品，帘线钢凭借其强度高、质量优被广泛应用到工业生产中，正因如此，在帘线钢的生产中，也提出了相应的要求，如加工出很细的钢丝后还要绞合成股，在拉丝和合股过程中几乎不允许断丝等等，尤其在帘线钢的夹杂物要求上更是严格，如硫化物，且氮含量控制较低，且夹杂物的大小、形状及可变形性等都做出了相应的标注，甚至连铸坯表面和内在质量缺陷也有严格的要求。二非金属夹杂物如何控制钢中的非金属夹杂物，则成为当前钢研究的核心所在。在本文的高碳帘线钢产品中，其直径在进行加工时由原来的5.5mm左右盘条冷拉到0.150.38mm，且需要在2000r/min以上进行第一时间的转速合股，受脆性夹杂物的影响，帘线钢在拉拔合股中极容易出现断丝，避免这一现象的根本途径在于对钢中的残留物进行塑性化。在实际生产中，不同的钢种，对精炼渣的作用要求不同，从帘线钢的实际状况出发，应从根本上限制脆性的AL20的夹杂生产，这就要对钢液中的Al含量进行严格控制。在整个帘线钢的生存中，钢渣之间存在着热力学平衡点，其反应公式为：4A1+3(SiO：)=3Si+2(A120)；从这一公式中不难看出，若向右进行调整，则钢液中会增加大量的铝。在避免脆性Al20夹杂形成的过程中，帘线钢所采用的方法为冶炼中通过Si-Mn进行脱氧，在脱氧后，其钢中的残留夹杂物以MnO、SiO、A120和CaO-Alz0系夹杂物为主。三帘线钢中夹杂物的形态控制 作为当前洁净钢冶炼中的核心，夹杂物邢台控制技术的纯熟与否，将直接影响着钢的冶炼质量，受钢应用的影响，不同的钢种在冶炼中，对其夹杂物的性质、成分、数量、粒度及分布的要求不同。从帘线钢来看，其要求多体现在具备高抗疲劳破坏性能，对钢中非金属夹杂物的变形性能也有严格要求，即要求钢中绝大多数非金属夹杂物为塑性夹杂物。钢包精炼中，在降低夹杂物总量的同时，也要控制夹杂物的组成,使其成为轧制加工时易于变形的夹杂物,由此使夹杂物无害。 一般来讲，在整个钢冶炼中，其夹杂物的形态控制多指冶炼人员结合着钢的实际数量，按照一定的比例向钢液中添加相应的固体溶剂，使其发生变形，如硅钙合金等，通过添加固体溶剂来改变钢液中的非金属杂志物形态，以此来减小或消除其对钢性能的影响。从以往的研究中能够看出，钢中的氧化物、硫化物状态、数量如何，将直接影响着钢的机械与物理化学的性能，而钢液中的氧与硫、脱氧剂含量等都将使最终残存在钢种的氧化物、硫化物发生改变。因此，选择合适的变形剂，能够对钢液中的氧化物、硫化物进行有效控制，在变形剂的影响下，钢液中的非金属杂质含量大大减少，其形状与数量也发生了较大改变，在确保连铸机正常运转的同时，还大大提高了钢的性能。四炼渣组成探讨（一）钢中夹杂物去除的条件 在判断钢中的夹杂物时，需要将钢液中的去除条件、环境考虑进去，若一些有害物质溶解到钢液中，其渣相中的杂质浓度则会低于平衡浓度，造成杂质向渣相中扩散。在解决这一问题时，其根本途径在于改变炉渣的主要成分，确保该杂质的形成不会溶解在钢液中，并在条件允许的前提下能够形成悬浮物，若夹杂物的重量大于钢液，则可以使用沉淀去除法，若小于钢液重量，则可在其漂浮在钢液表面后去除。（二）夹杂物的吸附和聚结 在去除钢液中的夹杂物时，针对其上浮，需要通过吸附来去除，夹杂物的上浮与形成夹杂物的杂质的表面活度有着直接联系。一般来讲，钢液中的吸附过程多出现在多种物质的相间边界上，在出现吸附过程的同时，炉渣气体、钢液气体、钢液炉渣、炉渣耐火材料、钢液非金属颗粒等间界上的自由能下降。（三）夹杂物的上浮 在影响夹杂物的上浮速度中，最主要因素在于夹杂物的自身尺寸，从上文公式中能够看出，夹杂物尺寸是其总量的二次方，而钢液密度与夹杂物密度之差则是决定上浮物的第二因素。另外，在影响夹杂物上浮的速度中，与钢液的表面张力有关，钢液的表面张力直接决定着夹杂物的凝结及其上浮后凝结在一起的形状，当相间张力高时，其夹杂物上浮的会比较容易。因此，在判断夹杂物上浮中，夹杂物的尺寸愈大，密度愈小，相间张力越大，则其上浮的速度也就愈快。（四）钢中夹杂物的去除 从理论上看，夹杂物在炼钢的过程中可以通过向钢液、气体、钢渣或耐火材料界面的移动得以去除，但在实际应用上，这一方式在实施中，需要采取相应的措施避免钢液的二次氧化、卷渣和夹杂物重新回到钢液中，同时应避免夹杂物的去除速度小于夹杂物的生成速度。对于钢液中去除的夹杂物，需要使其在原有的基础上彻底脱离钢液后进入界面，然后从界面上脱离，以此来避免上述问题的出现。在操作中，这一方式的应用，需满足夹杂物与气泡的接触角接近180时方可彻底去除，这就大大降低了操作的实用性；若钢液表面有覆盖渣，则这些覆盖渣会通过吸收夹杂物粒子来达到去除的目的。 整体来看，受上浮时间的影响，钢包中的小颗粒的一次脱氧产物只有少部分有上浮去除的机会，而在决定其上浮力大小时，通过斯托克斯方程则可得知。例如：直径为100um的三氧化二铝夹杂物从钢液表面下2.5m上浮到钢液表面需要4.8min，对于直径为20um的夹杂物，上浮时间增加到119min，对于去除夹杂物来说显然上浮是效率很低的。通过气体或电磁搅拌钢液,增加夹杂物之间的碰撞能够使固态夹杂物聚集,液态夹杂物聚合为大颗粒夹杂物，提高夹杂物去除效率。因此搅拌钢液是生产洁净钢的一个重要操作。 在去除夹杂物的过程中，还可以通过吹氢搅拌法，即在钢液搅拌的过程中吹入相应的氢气。需要注意的是，在气体吹入时，需要尽可能的在钢包底部，以此来获得最大搅拌区域，确保氢气泡能够捕获更多的夹杂物。在这些固体夹杂物中，如Al203、Si02:和Mgo等能够通过粘附到小气泡上，之后上浮到钢渣界面。通过研究发现，这些上浮的夹杂物，其直径越大，则气泡越小，接触角度越小，钢液表面的张力就会越小，夹杂物去除的效率就会提高。在这些夹杂物中，普通液态的夹杂物主要是通过粘附在上浮的氢气泡中得以去除的，且多数粘附方式为夹杂物自己形成球状体粘附到气泡内部，在去除夹杂物时，其直径以215mm最佳，然而在这些气泡的上浮过程中受温度的影响会迅速膨胀，因而很难达到最佳尺寸。针对这一现象，夹杂物在上浮中，可以随气泡尾流中上浮去除，尤其是那些小气泡，如直径为20mm的夹杂物。通过观察发现，在实际达到钢、渣界面并破裂的气泡，其尺寸都会明显大于20mm，这就大大降低了辅助夹杂物上浮去除的整体能力。另一方面，夹杂物去除的基本机理是由大气泡的尾流捕捉夹杂物，而不是由非常小的气泡直接捕捉到夹杂物上浮去除。总 结： 综上所述，高碳帘线钢在我国工业发展中有着不可替代的作用，加大高碳帘线钢的生产发展，在推动我国社会经济发展的同时，还能达到资源合理开发、利用的效果。这就要求相关人员能够加大研究步伐，提高高碳帘线钢生产效率，开发出含金量较高的钢种。参考文献：1赵克文.高品质特殊钢中非金属夹杂物的控制与利用研究D.北京科