浇注过程钢水二次氧化分析.ppt

浇注过程钢水二次氧化;目录;1.前言;2.二次氧化的定义;钢中夹杂物的分类;;生产洁净钢，通过脱氧和精炼操作最大限度去除脱氧夹杂物外，更重要的是防止在浇注过程中二次氧化所产生的外来的大颗粒夹杂物。 从提高钢洁净度上讲，提高产品质量就是减少大颗粒夹杂物而努力。;3.浇注过程中二次氧化源;3.1.1钢水/空气二次氧化类型;B. 注流卷入空气吸氧： 从钢包水口流出到中间包路程中注流卷入空气的四种机理： 光滑层注流(层流)； 脉动注流(层流→紊流过渡区)，表面锯齿状； 紊流注流(注流表面粗糙)； 注流变为液滴(吸氧速率比光滑注流大60倍) ;C. 钢水裸露吸氧： 如中包表面积1×5m2，熔池深度0.7m，由注流冲击引起中包液面裸露1.15s就更新一次，则一分钟内更新52次，裸露于空气中钢水表面积为260m2，可见由液面更新造成的二次氧化是非常严重的。 ;二次氧化模式 (1)硅镇静钢([Als]0.01%) 脱氧：加入Si、Mn、Al把[O]降到很低，生成夹杂物，钢水中[O]限制了反应。 二次氧化：空气中O2源源不断供给钢水，[O]与Al反应同时，也与Si、Mn反应直到这些元素消耗完为止，生成夹杂物较大且含弱脱氧元素较多。如夹杂物中SiO2+MnO60%，可以判断为二次氧化产物。 ;冶炼Q345钢种 [Si]=0.25-0.35%，[Mn]=1.3-1.5%，[Als]＝0.035%； 中间包钢水中夹杂物Al2O3-SiO2-MnO球形夹杂物占夹杂物总数35%以上，夹杂物中SiO2+MnO≥80%，说明是二次氧化所致。 ;(2)铝镇静钢([Als]0.01%) 脱氧：Als0.01%时，平衡[O]很低，钢水中[O]全部与Als结合生成Al2O3，没有[O]与Si、Mn反应； 二次氧化：空气中O2源源供给钢水，氧化Al生成Al2O3，也同时氧化Si、Mn，生成复合夹杂物。 ; 钢包→中包，钢水经空气中吸O2后，表现为： 钢水中酸溶铝[Als]降低，Al-K钢Δ[Als]=0.01%左右 钢水T[O]增加，夹杂物增加； 钢水中[N]增加。 ;以某厂生产IF钢 为例，采用长水口保护浇注各工序的吸氮来计算Δ[O]； 钢包→中间包钢水吸[N]增加，钢水中T[O]也是增加(左下图)，说明二次氧化使夹杂物增多。 ;3.1.3保护浇注;3.2钢水/炉渣、顶渣、中间包覆盖剂二次氧化; 必须控制转炉出钢下渣量和成分： (1)出钢挡渣：目标钢包渣层厚度50mm,甚至20mm,2kg/t； (2)渣稀释法：钢包加石灰、萤石、铝矾土造低熔点渣以降低渣中(FeO+MnO)含量； (3)钢包扒渣：脱氧合金化后，扒除钢包高氧化性渣，再造新渣。 (4)渣还原处理：石灰+Al粉，合成渣(CaO +Al2O3)+Al粉在出钢时加到钢包渣面上，以脱去渣中FeO。 2[Al]+3FeO(渣)=Al2O3(渣)+3[Fe]; LF炉要求脱硫，则顶渣加还原剂(SiFe、Al粉、CaC2等)造高硫容量碱性还原渣，使钢包顶渣中(FeO)1%，既要提高脱硫效率，也要良好吸收夹杂物。 RH处理时，出钢渣高氧化性，增加钢水T[O]量和冷轧板缺陷。 TFe+MnO /% 冷轧板表面缺陷/% 4~6 1.07 8~10 2.83 10~12 6.35 所以出钢渣进行渣脱氧以防止钢包顶渣二次氧化。钢-渣强烈搅拌，脱氧合金化后，钢包顶渣中的(SiO2)可被钢水中[Als]还原。 (SiO2)+4/3[Al]=2/3(Al2O3)+[Si] ;钢包壁会粘附高氧化性渣子，它是氧的存储器。当下炉出钢合金化时，钢包表面渣子氧势比钢水大，氧要释放出来，氧化合金元素造成二次氧化。应及时消除钢包壁底的积渣。;浇铝镇静钢(Al-K钢)中间包覆盖剂中含有SiO2在钢/渣界面发生[Al]+(SiO2)→(Al2O3)+[Si]这一反应，可以测定浇注过程中钢水中[Si]变化来判断转移到钢水中[O]含量。 如果精炼后钢水中T[O]为30ppm，浇入中包后由于渣中(SiO2)与[Al]的还原反应，使钢水中T[O]增加一倍多。因此渣中(SiO2)是有效的氧源，渣中(SiO2)含量应尽可能低，中包渣应采用碱性覆盖剂。 ;酸性渣比碱性渣钢水中Δ[Al]损失50ppm