帘线钢中氧化物夹杂控制技术在生产中的应用.doc

帘线钢中氧化物夹杂控制技术在生产中的应用郭大勇1) 马 成2) 张晓军2) 耿继双1) 宁 东2) 曹亚丹1) 1)鞍钢股份技术中心，辽宁省鞍山114001 2)鞍钢股份一炼钢，辽宁省鞍山114001摘 要 在帘线钢冶炼过程中，通过采用炉后弱脱氧、防止钢液污染，以及控制精炼顶渣碱度指数和Al2O3含量指数等措施，使钢中夹杂物向低熔点区域转变，促进钢中夹杂物上浮、排出钢液。同时也使钢中残留氧化物夹杂具有良好的变形性能。实践表明，通过采用上述工艺措施，使帘线钢中夹杂物成分、尺寸和变形性得到了有效控制。关键字 帘线钢；夹杂物；精炼用于生产钢帘线的帘线钢对钢的纯净度和钢中的非金属夹杂物要求非常严格，除对夹杂物数量和尺寸有严格要求以外，对夹杂物的性能也有严格要求，即要求钢中的夹杂物尽可能是在热轧过程中能够变形的塑性夹杂物1。对于高碳硅锰脱氧钢，一般认为钢中主要存在两类非金属硅酸盐夹杂物，MnO2-SiO2-Al2O3系夹杂物和CaO-SiO2-Al2O3系夹杂物。实际帘线钢中，主要存在的是CaO-SiO2-Al2O3系夹杂物2。在CaO-SiO2-Al2O3三元系夹杂物中，钙斜长石(CaOAl2O32SiO2)与假硅灰石(CaOSiO2)相邻的周边低熔点区有良好的变形能力2。在这个区间内夹杂物中w(CaO)/w(SiO2)在0.2-1.0之间，Al2O3含量在15%-25%之间。1 氧化物夹杂控制技术理论基础帘线钢中氧化物夹杂控制技术的原理是，在帘线钢冶炼过程中，采取工艺措施使钢中夹杂物向图1中的目标夹杂物类型转化3-4。处于这个区域内的夹杂物熔点低，约1300，且具有良好的变形性。在钢液中这种复合夹杂物容易积聚上浮，留在钢中的夹杂物在轧制中变形成条状，线状。最理想的是夹杂物Al2O3含量在20%左右，具有这个成分的夹杂物的不变形指数最低，见图2，变形性最好5。图1 帘线钢中夹杂物的目标组成(图中阴影部分)夹杂物中Al2O3含量，%不变形夹杂指数图2 夹杂物Al2O3含量与不变形夹杂物指数的关系在实际帘线钢冶炼中，采用弱脱氧工艺，以防止钢中生成Al2O3或Al2O3含量高的不变形夹杂物。同时还应采取措施，即通过调整控制渣-钢精炼过程炉渣成分来影响和控制钢液的酸溶铝含量和氧活度，进而对夹杂物的成分进行控制。王新华等人5通过理论计算发现，为达到控制帘线钢中夹杂物成分的目的，应将钢液中酸溶铝含量控制在0.0002%0.0006%，钢液氧活度控制在0.0025 %0.0050%之间。薛正良等人6通过热力学计算认为，为使帘线钢中夹杂物具有良好的变形性能，帘线钢中的酸溶铝含量需要小于0.00035%。在实际生产中，帘线钢中酸溶铝和氧活度的控制范围，应通过钢中夹杂物成分的分析检测来具体确定。2 氧化物夹杂控制技术实验研究2.1 帘线钢中酸溶铝和氧活度控制为控制精炼过程钢液中酸溶铝和氧活度，在帘线钢转炉炉后采用弱脱氧工艺，并且进行大氩气流量搅拌，促进脱氧剂与钢中氧，以及碳氧反应的充分进行。同时采取相关工艺措施避免精炼和连铸过程钢液污染，防止钢液增铝、增氧。为控制钢中夹杂物成分，在精炼过程使用低碱度渣进行钢-渣精炼，同时控制顶渣中Al2O3含量。实际生产过程顶渣碱度指数控制在1.6-2.1，Al2O3含量指数控制在10%-19%，见图3和图4。精炼后的钢液中酸溶铝和氧活度见图5和图6。由图5可知，经过精炼后帘线钢中的酸溶铝含量接近理论计算要求。由图6可知，精炼后帘线钢中的氧活度达到了理论要求。图3 帘线钢精炼顶渣碱度指数图4 帘线钢精炼顶渣Al2O3分量指数图5 精炼后帘线钢中酸溶铝含量图6 精炼后帘线钢中氧活度2.2 帘线钢中氧化物夹杂控制效果表1为精炼后的帘线钢铸坯中夹杂物成分和尺寸。其中3#夹杂物的形貌和能谱分析见图7。由该表1可知，通过实施夹杂物控制技术使最终铸坯中大部分夹杂物成分控制在了夹杂物变形性最好的Al2O3分量为20%左右，w(CaO)/w(SiO2)在0.2-0.6之间的夹杂物成分区域内，达到了控制帘线钢中夹杂物成分的目的。通过与精炼过程夹杂物成分和尺寸对比，见表2，可以看出，精炼过程钢样中的夹杂物成分不在夹杂物成分控制的理想区域内，表明在帘线钢精炼过程具有理想成分的夹杂物处于低熔点区，且夹杂物尺寸较大，易于上浮，被顶渣吸附。在钢样中不易发现具有该成分的夹杂物，只保留了高熔点夹杂。在连铸过程中，经过控制后的具有理想成分的部分夹杂物，由于尺寸较小，不具备被保护渣吸附的条件而保留在铸坯中，因而可以在铸坯中被发现。由图8和图9，精炼开始和精炼中期的氧化物夹杂尺寸对比发现，通过实施帘线钢中夹杂物控制技术，使帘线钢中氧化物夹杂的尺寸明显减小。表1 帘线钢铸坯中氧化物夹杂成分和尺寸序号w(CaO)/w(SiO2)Al2O3(%)尺寸(m)1#0.222152#0.221153#0.119154#0.525155#6#0.40.623211515图7 3#夹杂物成分和尺寸表2帘线钢精炼过程氧化物夹杂成分和尺寸位置w(CaO)/w(SiO2)Al2O3(%)尺寸(m)精炼开始0.6680精炼中期0.80.9552030图8 精炼开始钢液中氧化物夹杂成分和尺寸图9 精炼中期钢液中氧化物夹杂成分和尺寸因为残留在钢中夹杂物具有理想成分和良好的变形性能，在帘线钢轧制成盘条过程中，夹杂物沿着轧制方向被轧制、伸长，形成如图10所示的帘线钢盘条中的氧化物夹杂形貌。这也表明，在实际帘线钢生产过程实施的炉后弱脱氧、精炼渣成分控制等技术，达到了控制夹杂物变形性能的目的。图10 帘线钢盘条中的氧化物夹杂形貌3结论在帘线钢冶炼过程中，通过采用炉后弱脱氧、防止钢液污染，措施控制精炼顶渣碱度指数和Al2O3含量指数等措施，控制钢中夹杂物成分，使钢中夹杂物向低熔点区域转变，促进钢中夹杂物上浮、排出钢液。同时也使钢中残留氧化物夹杂具有良好的变形性能。实践表明，通过采用上述工艺措施，使帘线钢中夹杂物尺寸、成分和变形性得到了有效控制。参 考 文 献1王承宽，钢帘线钢的生产，钢铁技术，2003，(4)，1-4。2王立峰，张炯明，王新华，王万军，低碱度顶渣控制帘线钢中CaO-SiO-Al2O3-MgO类夹杂物成分的实验研究，2004，26(1)，27-29。3卓晓军，王立峰，王新华，王万军，帘线钢中CaO-SiO-Al2O3类夹杂物成分的控制，2005，17(4)，26-29。4蒋跃东，桂美文，帘线钢盘条的研制，炼钢，2004，20(1)，39-43。5Maeda S，用合成渣精炼法控制高抗拉轮胎钢丝钢中夹杂物的形状，国外钢铁，1990，(9)，21-28。王新华，王立峰，硬线钢中非金属夹杂物控制，金属制品，2005，31(5)，9-2。Industrial Application of Technology for Control of Oxide inclusion in Tyre Cord SteelGUO Da-yong 1) MA cheng2) ZHANG Xiao-jun2) GENG Ji-suang1) NING Dong2) CAO Ya-dan1)1)Technology center of Angang ; Anshan Liaoning 114001; China.2) First steelmaking plant of Angang; Anshan Liaoning 114001; ChinaABSTACT In steel making for tyre cord, weak deoxidation, prevention of reoxidation, and control of the basicity and Al2O3 content of refining slag were adopted to decrease the melting point of inclusions in the liquid steel and promotes floating upward of inclusions. It was proved that th