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用含钡合金进行钢水脱氧的工业试验
日期:2017-09-20 浏览:2386

  随着对钢材质量要求的不断提高,纯净钢成为钢铁生产的发展方向,钢水的脱氧和夹杂物的控制成为生产纯净钢的关键问题之一。钡系合金对钢液脱氧具有很好的效果,脱氧产物排出速度快,夹杂物的性质和形态得到改善,夹杂物基本呈球型,尺寸细小且均匀分布于钢中_1]。为了考察含钡合金在现场生产过程中的实际脱氧效果,研究其在大生产条件下的合理操作工艺,在150tLF-VD精炼设备上进行了含钡合金对钢液脱氧的工业试验研究。

  脱氧剂的加入量为每吨钢0.8kg,但当终点碳含量发生变化时,脱氧剂的加入量要相应地进行调整。由于FeSiAl、SiAlBaCa合金中含有硅,故原工艺中FeSi的加入量相应减少。工业试验的步骤如下:

  (1)电炉出钢合金化的操作工艺不变,合金化的同时加入复合脱氧剂;

  (2)钢水到达LF工位时取原始钢样,同时测定氧含量;

  (3)LF调整碳含量、提升温度等操作工艺不作改变,与现场实际的操作工艺相同;

  (4)向LF加入脱氧剂后20min时测定氧含量,作为调整复合脱氧剂加入量的依据;

  (5)在LF精炼结束时取LF精炼终点钢样,同时测定氧含量;

  (6)在VD工位处理后取钢样,同时测定氧含量;

  (7)喂丝后取钢样,测定氧含量。

  在采用铝脱氧的两炉试验中,由于两炉钢的初始全氧含量有较大不同,因而LF操作结束时,试验组1—2的全氧含量高,但在VD操作结束和喂丝后,两炉钢的全氧含量均较低,在(9~15)X10之间。用FeSiAl脱氧的两炉试验的情况与铝脱氧类似,试验组1-3的数据有一定的波动。而用SiAl—BaCa脱氧的两炉钢的数据在整个试验过程中均相当接近,其初始全氧含量和终点全氧含量几乎完全相等,试验的重现性很好,而且其终点的全氧含量较低。从整个试验过程来看,采用SiAIBaCa脱氧时的全氧含量基本上在各个工位均低于采用铝或FeSiAl脱氧时的全氧含量。这充分说明了采用SiAIBaCa脱氧不仅能够获得较低的全氧含量,且脱氧效果比较持久。

  将精炼过程所取的钢样进行研磨、抛光后,用LEICAQ600S图像仪、DMRME显微镜进行观察测量,放大倍率为500倍,每个试样观察5O个视场,对有夹杂物的视场用图像处理系统进行自动与半自动处理。从观察中发现,SiAIBaCa生成的脱氧产物分布均匀,经VD处理后,钢样中夹杂物为10.3个/mm。

  经LF工位处理后,较大型夹杂物明显减少,这说明通过聚集、长大而成的较大型夹杂物大部分能够快速上浮。但进入VD工位后,采用SiA1BaCa脱氧的两炉钢的夹杂物的平均面积有所增加,其余炉次的变化不大。分析其原因,一方面是由于钡的原子量较大,因而其复合脱氧产物的面积可能会较大,另一方面是VD工位取样较困难,取样点距离钢一渣界面较近,因此不排除取样时带人一些液态熔渣。

  根据脱氧元素的热力学数据可知,钡的脱氧能力略大于钙,远大于铝,在脱氧剂加入量相同的情况下,能获得更低的氧含量。在1600℃下钙的蒸气压为0.184MPa,钡的蒸气压为0.0303MPa,在复合脱氧合金中钡具有降低钙的蒸汽压、增大钙在钢液中的溶解度的作用,可显著提高钙的脱氧和球化夹杂物的能力。钡的原子量大,生成的脱氧产物半径较大,根据夹杂物的上浮理论,夹杂物的上浮速度与夹杂物的半径的平方成正比,因此,含钡合金的脱氧产物上浮速度较快,这也是本次试验中,终点钢样夹杂物中未发现BaO存在的主要原因。

  因此,含钡合金具有较强的脱氧能力和使夹杂物变性的能力。FeSiAl、SiA1BaCa时,不论LF操作结束时,还是VD操作及喂丝后,钢中全氧含量均降较低的水平,其中SiA1BaCa的脱氧效果好,其脱氧效果比较持久。

  3结论

  (1)在脱氧产物的尺寸方面,用含钡合金脱氧时,夹杂物的半径都集中在1~3ptm的范围内,夹杂物的大小比较均匀。而用A1、FeSiA1脱氧时,夹杂物的尺寸较大,有半径超过3ptm的夹杂物存在,且分布不均匀,这说明在用含钡合金脱氧时,通过聚集、长大而形成的较大型夹杂物大部分已经上浮。

  (2)在夹杂物的形貌方面,用含钡合金脱氧时,夹杂物基本呈球形,尺寸细小,说明该脱氧剂尺寸对夹杂物的球化作用比较明显;在终点脱氧产物中,未发现含钡的夹杂物,说明采用含钡合金处理钢液可以使夹杂物快速上浮。(摘自:冶金技术网)

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