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沸腾钢、镇静钢和半镇静钢介绍|
双击自动滚屏 发布者:祥和无缝管0635-8884428 发布时间:2010/5/10 阅读:2858次 【字体:

killed steel
  根据冶炼时脱氧程序的不同,钢可分为沸腾钢、镇静钢和半镇静钢
  镇静钢为完全脱氧的钢。通常注成上大下小带保温帽的锭型,浇注时钢液镇静不沸腾。由于锭模上部有保温帽(在钢液凝固时作补充钢液用),这节帽头在轧制开坯后需切除,故钢的收得率低,但组织致密,偏析小,质量均匀。优质钢和合金一般都是镇静钢
  根据钢种和产品质量,脱氧分为3种模式:
  ①硅镇静钢(用Si+Mn脱氧);
  ②硅铝镇静钢(Si+Mn+少量Al脱氧);
  ③铝镇静钢(用过剩Al>0.01%)。
  硅镇静钢
  用Si+Mn脱氧,形成的脱氧产物有:①纯SiO2(固体);②MnO·SiO2(液体);③MnO·FeO(固溶体)。
  对于硅镇静钢,控制Mn/Si,使其生成液态的MnO·SiO2,钢水可浇性好,但与Si、Mn相平衡的[O]D较高((40~60)×10-6),在结晶器内钢水凝固时易生成皮下针孔或气泡,影响铸坯质量。
  采用Si+Mn脱氧后,使钢水可浇性好(不堵水口),又不使铸坯产生针孔或皮下气泡,要控制钢水中溶解氧[O]D在(10~20)×10-6。
  对于含碳较高的硅镇静钢(如高碳硬线钢、弹簧钢),为避免Al2O3夹杂的有害作用,一般不加铝脱氧,而是用低铝的铁合金脱氧,钢水中的酸溶铝[Al]s极低(<0.002%),则钢中溶解氧[O]D较高。为降低钢中[O]D,在LF精炼采用白渣操作+氩气搅拌,钢渣精炼扩散脱氧,既能把钢水中[O]D降到<20×10-6,也能有效地脱硫([S]<0.01%)。
  硅镇静钢(C0.29%,Mn0.8%~1.2%,Si0.15%~0.40%),LF精炼后钢水中[O]D与水口堵塞和针孔的关系可知:
  钢水中[O]D控制在(10~20)×10-6,既可防止水口堵塞,铸坯又无皮下气孔生成。但钢水中[O]D<10×10-6,水口堵塞的可能性增加,因此应控制好:
  (1)合适的Mn/Si
  ①Mn/Si低时形成SiO2夹杂,增加了水口堵塞的可能性;
  ②Mn/Si高(>2.5)时生成典型的MnO·SiO2(MnO54.1%,SiO245.9%),夹杂物容易上浮。
  (2)铁合金中铝含量。如果铁合金中带入的铝使钢水中[Al]s>0.003%,就会形成固态Al2O3。
  (3)控制LF白渣精炼时间,减少MnO·Al2O3生成。
  3.2 硅铝镇静钢
  仅用Si+Mn脱氧,铸坯易形成皮下针孔,除采用LF白渣精炼降低钢中[O]D外,还可用Si+Mn+少量铝脱氧。但如果既要保持连铸的可浇性又要防止铸坯产生皮下针孔,应用Si+Mn+少量铝脱氧,形成的脱氧产物可能有:①蔷薇辉石(2MnO·2Al2O3·5SiO2);②锰铝榴石(3MnO·Al2O3·3SiO2);③纯(Al2O3>25%)。
  要把夹杂物成分控制在相图中锰铝榴石的阴影区,这样就可达到:①夹杂物熔点低(1400℃),球形易上浮;②热轧时夹杂物可塑性好(800~1300℃);③锰铝榴石夹杂物中Al2O3接近20%左右,变形性最好;④无单独Al2O3的析出,钢水可浇性好,不堵水口;⑤脱氧良好,不生成气孔。
  理论计算指出,在钢中Si=0.2%,Mn=0.4%,温度为1550℃条件下,若钢中酸溶铝[Al]s≤0.005%,则钢中[O]<20×10-6,生成锰铝榴石而无Al2O3析出,钢水可浇性好,铸坯又不产生皮下气孔。这对连铸生产是非常重要的。对于高碳硬线钢,用Si+Mn脱氧控制好钢中的[Al]s来得到易变形的锰铝榴石而防止脆性Al2O3夹杂析出,这对于防止拉拔脆断是非常重要的。
  3.3 铝镇静钢
  对于中低碳细晶粒钢,要求钢中酸溶铝[Al]s≥0.01%;对于低碳铝镇静钢,为改善薄板深冲性能,要求钢中[Al]s=0.02%~0.05,为此要求用过剩铝脱氧。这样,需要解决两个问题。
  (1)加铝方法
  如何把铝加到钢水中达到目标值,且铝的回收率尽可能高。
  (2)如何避免Al2O3夹杂的有害作用
  对于加铝方法,将一部法加铝改为两部法加铝:
  ①出钢时加铝量脱除钢水中超出C—O平衡的过剩氧量:
  ②精炼加铝量为脱除C相平衡的氧+目标铝含量(喂铝线)。
  钢水中与酸溶铝[Al]s相平衡的[O]D很低,为(2~6)×10-6,脱氧产物全部为Al2O3,其害处是:①Al2O3熔点高(2050℃),钢水中呈固态;②可浇性差,堵水口;③Al2O3可塑性差,不变形,影响钢材性能,尤其是深冲薄板的表面缺陷。
  为此,采用钙处理(喂Si-Ca线或Ca线)来改变Al2O3形态。
  (1)加铝较少,[Al]s较低,采用轻钙处理
  轻钙处理后生成钙长石CaO·Al2O3·2SiO2(CaO20%~25%,Al2O337%,SiO244%)或钙黄长石2CaO·Al2O3·SiO2(CaO40%,Al2O337%,SiO222%)。希望把夹杂物成分控制在CaO-SiO2-Al2O3相图中的阴影区。夹杂物钙长石熔点低(1200~1400℃),在钢液中易上浮,可浇性好,不堵水口;热轧时夹杂物易变形不会发生拉拔脆断现象。
  (2)加铝较多,[Al]s较高,采用重钙处理
  溶解钙与钢水中固相Al2O3生成不同组成的铝酸钙(CaO-Al2O3)夹杂,CaO和Al2O3生成五个中间相,其组成与熔点见表2。应控制钢中钙含量,避免生成中间相CA6、CA2、CA而生成液相的12CaO·7Al2O3,有利于夹杂物上浮,也能够防止水口堵塞。
  生成的铝酸钙夹杂中富集CaO,具有高的硫容量,能吸收足够的硫,当钢水凝固时,夹杂物中硫的溶解度降低,硫化物沉淀形成中心为铝酸钙CaO-Al2O3,外壳为CaS的双相夹杂。
  钢中加入的Ca除与反应外,还能与硫反应生成CaS。CaS也会引起水口堵塞。为提高钙处理转变Al2O3为12CaO·7Al2O3的效率,应控制钢水中的硫含量小于0.01%。若S=0.010%~0.015%,钙处理后有CaS生成;S=0.030%~0.040%时,钙处理首先生成CaS,CaS堵塞水口严重。
  钙处理铝镇静钢,判断钢水中Al2O3向球化转变的指标,文献中有不同的说法:①Ca/Al>0.14;②Ca/T[O]=0.7~1.2。
  对于铝镇静钢,钙处理后:①解决了可浇性,不堵水口;②夹杂物易上浮去除;③消除了Al2O3不变形夹杂物对钢性能的有害作用。
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