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火像
含铝钢圆坯夹杂物控制
张恭,刘伟
(天津钢铁集团有限公司,天津300301)
摘要]为解决含铝钢圆坯中夹杂物数量和尺寸超标的问题,对圆坏进行取样,采用金相显微镜和扫描电子显微
镜分析了铸坯中夹杂物的形态及产生机理,通过优化炼钢与连铸工艺,采用全程控铝、钢包下水口吹氬、调节中间包
流场等方式,实现了对圆坯中夹杂物的大小及含量的控制,使圆坯完全能够满足质量要求。
关键词]逹铸;圆管坯;质量;夹杂物;控制
Inclusion Control of Round Aluminiferous Steel Billet
ZHANG Gong and LIU Wei
(Tianjin Iron and Steel Group Co, Ltd, Tianjin 300301, China)
Abstract In order to solve the problems of inclusion quantity and dimension out-of-standard for round
aluminiferous steel billet, samples were taken from round billet and metallographic microscope and
scanning electron microscope utilized for analyzing the morphology and formation mechanism of the in-
clusion in billet. By means of optimizing steel-making and casting processes, adopting aluminum contro
over the entire process and argon blowing at lower ladle shroud and adjusting tundish flow field, control
over inclusion size and content was realized. The round billet could well meet the demand by quality
Key words continuous casting: round billet; quality; inclusion; control
引言
式分类:按夹杂物来源分类、按夹杂物尺寸分类、按
在国家对钢铁行业去产能的要求下,钢铁企业夹杂物组成分类叫。其中按来源可分为内生夹杂物
面临的生存环境日趋艰难,竞争越发激烈,产品的和外来夹杂物。内生夹杂物包括脱氧产物,凝固再
质量越来越受到各大钢铁企业的重视。作为天津钢生夹杂物;外来夹杂物包括二次氧化产物、夹渣、耐
铁集团有限公司(以下简称天钢)主打产品的含铝钢火材料侵蚀物等。按尺寸分为超显微夹杂物、显徴
圆坯,其夹杂物控制水平很大程度上决定了下游工夹杂物和大型夹杂物。按组成成分可分为简单金属
序生产的成品钢管的质量,含铝钢由于使用钢芯铝氧化物、硅酸盐、钙铝酸盐和尖晶石类夹杂物,硫化
作为脱氧剂,并在精炼后期进行钙处理,容易产生物,氮化物。
氧化铝、铝酸钙等夹杂物,如果铸坯中含有未去除
本文的主要研究对象含铝钢中的夹杂物来源
的大型夹杂物,则会在成品钢管内壁产生内鼓包、主要是内生夹杂物中的脱氧产物,外来夹杂物中的
内折等质量缺陷,影响用户使用的同时还会为公司二次氧化产物以及耐火材料侵蚀物等,多以Al2O2、
带来经济损失。为了避免这种情况,提升自身产品12CaO?7Al03Mg0·Al203等形式存在于铸坯中,
质量,给下游客户提供更好的产品使用体验,天钢最大可形成300m以上的大型夹杂物。
对含铝钢圆管坯中存在的夹杂物大小、数量及其形2.1含铝钢中夹杂物的产生原因
态控制等方面进行攻关研究。
在炼钢和连铸过程中,钢液内部无时无刻不在
2夹杂物的产生原因及形貌
发生着物理化学反应,这些钢液内部反应过程中生
钢中夹杂物的分类方法大致可按以下三种方成的化合物,以及钢液脱氧时产生的脱氧产物都有
可能残留在钢坯中成为内生夹杂物。其中大部分是
收稿日期:2016-04-18修回日期:2016-05-06
作者简介:张恭(1988~),男,辽宁人,主要从事连铸工艺方面的研
钢液脱氧时生成的脱氧产物和连铸过程中温度下
究工作。
降内部反应平衡移动时产生的夹杂物。天钢生产含
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含铝钢圆坯夹杂物控制
铝钢圆管坯使用钢芯铝作为脱氧剂,其脱氧产物是物上浮至钢-渣界面的时间不足,进入结晶器,残留
A0,其中一部分A103可在钢包、中间包、结晶器在铸坯内形成夹杂物,影响铸坯质量。
内完成上浮,被钢包渣或者保护渣所吸收,而一少2.2夹杂物的形貌
部分Al2O2由于某些原因未能顺利上浮至钢渣界
取样分析观察前应对含铝钢中的主要夹杂物
面,从而残留在钢液中,凝固后在铸坯内形成夹杂的形貌有一个大致了解,不同的夹杂物在钢中通常
物。在精炼环节虽然对钢水喂钙线进行钙处理,但呈现不同的形貌。铝酸钙类:复合氧化物,不变形,一
是圆管坯中仍然存在氧化铝和铝酸钙夹杂,可见钢孤立球状存在,呈灰褐色。镁铝尖晶石类;呈透明
液中的氧化铝没有完全变性上浮,说明精炼钙处理状,尺寸较大。
的效果并不理想。
从近期生产的不同钢种及断面的含铝钢圆管
钢坯中外来夹杂可能由于炼钢原料、钢包渣、坯上在线切取低倍试样,再从该低倍试样中心沿连
保护渣、耐火材料受到侵蚀和钢液二次氧化等原因铸内外弧方向切取长60m宽40mm的金相试
引起。由于生产节奏和成本的限制,圆管坯每浇次样,经打磨抛光后用光学显微镜观察试样内所含夹
尽量达到生产18炉。在连续浇铸的中后期,由于浇杂物大小及数量,然后用扫描电子显微镜对试样内
铸时间过长,钢水温度较高等原因,浸入式水口和典型夹杂物进行分析,观察其形貌及成分组成等。
中间包包衬受到的冲刷越来越严重,其内部的耐火
如图1所示,导致质量缺陷的夹杂物在圆管坯
材料有可能脱落或熔解进入钢水四。天钢使用的水内的形貌为球形,大小为220um,属于大型夹杂
口或镁质耐火材料若发生上述现象,进入钢液中的物,而通过扫描电子显微镜对夹杂物上的两个点分
外来夹杂则会吸附钢液中的氧化铝,与其发生高温别进行扫描后,如图2所示,通过能谱分析结果可
反应后则会生成镁铝尖晶石。镁铝尖晶石的熔点很
高,在钢液中可以继续吸附其他的脱氧产物附着在
其表面,从而形成导致圆管坯质量问题的大型复合
夹杂物。连铸过程中保护浇铸措施不到位,则会使
钢液发生二次氧化,即空气中所含的氧与钢液中的
其他元素发生反应,生成二次氧化产物,由于二次
氧化产物通常在中间包内生成,一部分二次氧化产
图1光学显微镜夹杂物形貌
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200pm
电子图像1
满量程1012cls光标8.493(2cls
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200um电子图像
满量程928cls光标8577(2cs)
(b)
图2扫描电子显微镜分析结果
m(压カ加工〉m
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