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2507雙相不銹鋼冶煉過程全氧及夾雜物分析

文章出處:網責任編輯:作者:人氣:-發表時間:2017-06-30 08:49:00 字體大小:【

  雙相不銹鋼約占雙相鋼總產量的80%左右,由于其雙相組織的特點而具有較高的強度、較好的焊接性能和抗腐蝕性能,廣泛應用于船舶、石油、化工和建筑等領域。2507雙相不銹鋼好的冶金質量是保證其力學性能和表面質量的前提cv548。據報道,夾雜物是2507熱軋生產過程中邊裂缺陷產生的一個重要的影響因素,因此通過分析研究2507雙相不銹鋼冶煉過程全氧含量和夾雜物,找出鋼水中全氧含量的變化規律及夾雜物的產生原因,對于合理控制鋼中的全氧含量和夾雜物、提高2507雙相不銹鋼的冶金質量及使用性能,具有十分重要的意義。

 

  1、冶煉條件和研究方法
  2507雙相不銹鋼冶煉以合金和廢鋼為原料,在電爐經過熔化處理后,直接兌入AOD爐進行冶煉。AOD轉爐采用FeSi合金進行還原操作,AOD脫硫階段加入鋁塊和石灰來脫硫。AOD工序處理完畢后,到LF爐進行精煉。由于2507雙相不銹鋼合金量大,鋼水中溶解氧含量高,因此在LF精煉過程中喂鋁線進行深脫氧,然后加入硅鈣線進行鈣處理。LF精煉過程加入一定量的CaO和CaF2造渣,精煉渣二元堿度控制在2.3-2.5左右;底吹氬氣量控制在0.15-0.20m3/min之間,當成分和溫度達到要求后,將鋼液運至連鑄平臺進行澆鑄。本次試驗,雙相不銹鋼的化學成分見表1所示。
 
  對1個澆次的連續2爐鋼進行工業實驗,本次試驗在AOD還原后、AOD脫硫后、LF精煉末期以及中包澆鑄末期進行取樣,在每個工位取球拍樣。所取球拍樣用來進行夾雜物觀察和全氧含量檢測,用掃描電鏡觀察夾雜物形貌,用電子探針確定夾雜物成分。同時在AOD還原后、AOD脫硫后、LF精煉末期取渣樣,通過渣樣結果分析各個工序夾雜物的成因。
 
  2、結果及分析
  2.1、冶煉過程全氧含量的變化
  通常,鋼的總氧含量反映了鋼中總體氧化物潔凈度水平??傃鹾康?,表明鋼中氧化物夾雜較少,潔凈度較高。在AOD-LF-CCM過程,全氧含量的變化如圖1所示。從圖1中可以看出,隨著AOD冶煉、LF精煉和連鑄過程的進行,鋼水中全氧含量呈逐漸減小的趨勢。2507雙相不銹鋼在AOD的冶煉過程中有相當數量的鉻被氧化進入爐渣。因此AOD還原階段采用硅鐵進行還原操作,目的是還原渣中被氧化的鉻以及降低鋼水中的氧含量,還原后鋼水中的全氧含量降低到182ppm;AOD脫硫階段通過加入鋁塊和石灰來脫硫。鋁塊的加入使鋼水中全氧含量又有所降低,為97ppm;LF精煉過程中喂鋁線進行深脫氧,然后加入硅鈣線進行鈣處理;隨著吹氬攪拌的進行,鋼水中的大型夾雜物不斷上浮被爐渣吸附,小型夾雜物不斷碰撞、長大、上浮,被爐渣吸附,鋼水中全氧含量降低明顯,到LF精煉末期為36ppm;到連鑄中包,中包覆蓋劑也起到吸附夾雜物的作用,全氧含量有少量下降,到中包澆鑄末期為32ppm。
 
  2.2、冶煉過程夾雜物尺寸和數量的變化
  隨著AOD冶煉、LF精煉和連鑄過程的進行,夾雜物尺寸和數量的變化如圖2所示。從圖中看出,隨著冶煉過程的進行,鋼水中夾雜物總數和尺寸都是不斷減小的。AOD還原后和脫硫后,鋼水中存在大于50μm的夾雜物,夾雜物數量也較多;LF精煉末期,鋼水中沒有大于50μm的夾雜物,這說明LF精煉處理對去除較大顆粒夾雜物是十分有利的。到連鑄中包澆鑄末期鋼水中夾雜物數量進一步減少,尺寸都小于20μm。
 
 
 
 
  2.3、冶煉過程夾雜物的類型
  根據AOD還原后、AOD脫硫后、LF精煉末期和連鑄中間包澆鑄末期取樣,分析試樣中典型夾雜物形貌和類型可以得出,AOD還原后和脫硫后這兩個階段的夾雜物類型主要為CaO-SiO2-Al2O3-MgO,LF精煉末期和連鑄中包澆鑄末期夾雜物類型主要為CaO-Al2O3-MgO-SiO2。
 
  2.4、冶煉過程不同工序夾雜物成因分析
  AOD還原后和AOD脫硫后鋼水中的夾雜物類型為CaO-SiO2-Al2O3,而且顆粒較大、成分趨近于爐渣成分,并含有一定量的MgO。這些現象出現在強烈攪拌的AOD還原和脫硫期,很可能與卷渣現象有關。從圖3(c)可以看出,LF精煉后鋼水中的夾雜物成分和LF精煉過程中的爐渣成分完全不同。跟AOD處理過程相比,LF精煉后夾雜物成分中Al2O3和MgO含量明顯上升,夾雜物的類型變化為CaO-Al2O3-MgO-SiO2,分析跟LF精煉階段鋁深脫氧和鈣處理工藝有關。LF精煉過程中喂入鋁線后,Al和鋼水中的溶解O形成Al2O3夾雜物,Al2O3夾雜物和MgO很容易形成Al2O3-MgO尖晶石類夾雜物,夾雜物尺寸較小。隨著鈣處理的進行,鋼水中會發生以下反應:
  y(MgO-Al2O3)+x[Ca]=(xCaO-yAl2O3)+y[Mg] (1)
  [Mg]+[O]=(MgO) (2)
  [Si]+[O]=(SiO2) (3)
 
  因此LF精煉末期,鋼水中夾雜物的類型為CaO-Al2O3-MgO-SiO2。到連鑄中包后,上述反應繼續進行。隨著置換反應的不斷進行,內部MgO-Al2O3越來越小,外面的xCaO-yAl2O3變得越來越厚。由于液態相(xCaO-yAl2O3)低的表面張力夾雜物就會變成球形。在更高的倍數下觀察連鑄中包澆鑄末期典型夾雜物形貌,可以看出連鑄中包澆鑄末期的夾雜物有兩層組成,外層為CaO-Al2O3-SiO2,內部為Al2O3-MgO。
 
  從以上分析得出,2507雙相不銹鋼冶煉過程中不同工序的夾雜物成因主要有兩個方面:①強烈攪拌的AOD還原和脫硫期,鋼水中的夾雜物與卷渣現象有關,這些夾雜物尺寸較大;②LF精煉階段產生的內生夾雜物,這些夾雜物尺寸較小。因此可以采取有效措施,控制鋼水中夾雜物的危害。
 ?。?)增加LF弱吹時間,保證鋼水中的大型夾雜物不斷上浮被爐渣吸附,小型夾雜物不斷碰撞、長大、上浮,被爐渣吸附。
 ?。?)增加LF爐喂入鋼水中的硅鈣線數量,使MgO-Al2O3夾雜物完全變性。
 
  3、結論
 ?。?)隨著AOD冶煉、LF精煉和連鑄過程的進行,2507雙相不銹鋼鋼水中全氧含量呈逐漸減小的趨勢,到中包澆鑄末期為32ppm。
 ?。?)隨著冶煉過程的進行,鋼水中夾雜物總數和尺寸都是不斷減小的。AOD還原后和脫硫后,鋼水中存在大于50μm的夾雜物,夾雜物數量也較多;LF精煉末期,鋼水中夾雜物以小于50μm的夾雜物為主;到連鑄中包澆鑄末期鋼水中夾雜物數量進一步減少,尺寸都小于20μm。
 ?。?)AOD還原后和AOD脫硫后鋼水中的夾雜物類型為CaO-SiO2-Al2O3-MgO,跟爐渣成分基本一致;隨著LF精煉過程的進行,夾雜物的類型變化為CaO-Al2O3-Mg0-SiO2,與鋁脫氧和鈣處理工藝有關;連鑄中包澆鑄末期的夾雜物有兩層組成,外層為CaO-Al2O3-SiO2,內部為A2O3-MgO。





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