新型低铝含镁复合脱氧剂的应用研究.docVIP

新型低铝含镁复合脱氧剂的应用研究 陈爱梅 刘 平 智建国 李智利 史凤武 包钢（集团）公司技术中心，包头 014010 摘 要 通过转炉采用低铝含镁合金终脱氧工业试验，得出成品钢中全氧含量平均小于等于20ppm，且较稳定。钢中氧化物夹杂类型基本上有三种形式，即Al、Mg氧化物复合型、Al、Mg、Si、Ca氧化物复合型及上述两种氧化物与硫化物的复合存在形式，钢中硫化物夹杂组成主要是MnS，未发现单独的MgS存在。 关键词 脱氧剂；硅钙钡镁 1 前言 镁与钙、钡的性质相似，但与氧、硫的亲和能力更强，但它具有的深脱氧、脱硫、细化晶粒、去除钢中夹杂物和对夹杂物变性处理作用，近年来引起了研究者的高度重视。为了利用Mg的特点来进一步净化钢液，改善钢中夹杂物的形态，提高钢材的综合机械 性能，进而提出了采用低铝含镁复合合金进行无铝脱氧的试验研究。通过采用硅钡镁、硅钡锶、硅钙钡镁三种合金转炉终脱氧对比试验，得出硅钡镁和硅钙钡镁合金脱氧效果 较好。经过成分优化，进行了采用硅钙钡镁合金转炉终脱氧的扩大试验和生产跟踪。各元素的主要物理化学性质见表1。 2 试验条件与工艺状况 试验工艺路线：转炉冶炼→挡渣出钢→脱氧合金化→精炼→连铸。脱氧方法为出钢罐内加入硅钡钙镁合金，其加入时间和加入量，根据合金中金属含量及脱氧效果计算。硅钙钡镁和硅钙钡合金的化学成分见表2。表1 各元素的主要物理化学指标 元素 原子半径/nm 熔点/K 沸点/K 蒸汽压/MPa 溶解度/% Mg 0.162 923 1380 1.952 0.106 Ca 0.197 1125 1125 0.185 0.032 Sr 0.215 1043 1043 0.367 0.026 Ba 0.220 983 1913 0.034 0.020 Al 0.214 933 2773 0.026 全溶 Fe 0.124 1809 3132 0.00001 表2 硅钙钡镁和硅钙钡合金的化学成分 % Si Ca Ba Mg Al P S 硅钙钡镁1 硅钙钡镁2 54.96 53.08 12.97 12.86 14.42 14.12 2.26 1.58 1.34 0.94 0.019 0.024 0.072 0.106 标准 ≥50 ≥12 ≥14 ≥1.5 ≤1.5 ≤0.05 ≤0.10 硅钙钡 62.14 12.86 14.80 ＜0.50 0.962 0.024 0.057 标准 ≥50 ≥13 ≥15 ≤1.5 ≤0.05 ≤0.10 3 硅钙钡镁合金的脱氧效果 3.1 转炉终点炉内和出钢罐内钢中氧活度 分别在转炉终点炉内和出钢罐内测定钢水温度和氧活度。出钢罐内钢水温度波动范围1534℃-1568℃，平均1557℃ 。钢中氧活度波动范围29.3ppm-43.5ppm，平均36.5ppm，比较硅钙钡合金转炉终脱氧，在出钢罐内钢水碳含量、温度相当的情况下，二者脱氧效果基本相同，见表3。  表3 钢中测温、定氧结果 转炉终点 出钢罐内 [C]% α[O]ppm T℃ [C]% α[O]ppm T℃ 硅钙钡镁 波动值 0.02-0.09 259.1-1322.5 1539-1668 0.55-0.65 29.3-43.5 1534-1568 平均值 0.06 691.8 1624.4 0.58 36.5 1557 硅钙钡 波动值 0.022-0.08 258.7-1300.1 1553-1600 0.47-0.60 36.9-39 1540-1548 平均值 0.05 690.5 1631 0.54 37.9 1544 对硅钙钡镁的脱氧效果做进一步理论分析，与硅钙钡合金比较，硅钙钡镁合金中钙、钡含量降低，增加了金属镁，即合金中正二价碱土金属含量总和是相同的，也就是说硅钙钡镁合金脱氧效果与硅钙钡合金基本相同，一方面是镁与氧的亲和力较钙、钡金属强，容易与氧结合，另一方面镁的蒸汽压虽然较高,但由于Mg、Ca、Ba的互溶作用,会降低镁的蒸汽压,提高镁的利用率[1]，同时进入钢水中镁有自搅拌作用，提供了脱氧的动力学条件，促进脱氧反应发生和夹杂物的上浮。 3.2 钢中全氧、铝含量含量 利用铸坯硫印样制取分析样，检验钢中全氧含量。采用硅钙钡镁合金转炉终脱氧，钢中全氧 含量波动值13.4ppm-27.2ppm，平均值18.1ppm，比较硅钙钡合金转炉终脱氧，钢中全氧含量有所降低,见表4。原因是在液态下Ca、Ba、Mg可完全互溶，提高了硅钙钡镁合金中钙的利用率，使低熔点的CaO-SiO2-Al2O3-MgO系复合氧化物夹杂的数量增加，有利于夹杂物的上浮。 表4 钢中全氧含量 计数 波动值（ppm） 平均值（