177-paper-衡钢管坯和钢管显微夹杂物性质及来源分析.docVIP

衡钢管坯和钢管显微夹杂物性质及来源分析 彭其春，陈本强，李光强摘要：论叙了衡管LF前－LF后－VD后－中包－管坯－钢管的各工序显微夹杂物在钢中的数目变化及粒径分布，分析了显微夹杂物在圆铸坯径向截面的分布以及钢管坯沿横向和纵向的数目变化，探讨了夹杂物的来源。结果表明，应该实施增加脱氧用铝量，改进中包保护渣等措施。 关键词：短流程；显微夹杂物；圆管坯 Table 1 The particle diameter distribution average of micro inclusion in experimental heat for each process 工序 个数(个/mm2) 10μm 10-15μm 15-20μm 20μm LF10 10.85 75.46 17.04 4.54 2.96 LF后 8.48 68.62 19.49 7.79 4.07 VD后 8.93 71.84 17.28 6.19 4.66 中包 15.63 82.6 11.53 3.23 2.64 铸坯 16.05 83.34 10.34 3.93 2.39 钢管 16.25 80.32 9.95 4.62 5.11 （图表中“LF10”表示进入LF处理10分钟后） 试验炉次各工序显微夹杂物平均个数的变化见图1。 图1 试验炉次各工序显微夹杂平均个数的变化 Fig.1 The average number change of micro inclusion in experimental heat for each process 图2 各工序显微夹杂物的粒径分布 Fig.2 The particle diameter distribution of micro inclusion for each process 由试验数据得出，在进入LF处理10分钟后，显微夹杂物的平均个数为10.85个/mm2，LF处理后平均个数为8.48个/mm2。可见LF精炼去除夹杂物的效果较明显。 从LF后到VD，夹杂物数目还略有上升,这与现场工艺操作有关,主要是由于VD处理过程中抽真空效果不好或抽真空时间太短造成的。因此，应该加强设备管理，保证VD处理条件，适当延长真空处理时间，以提高VD去除夹杂的能力。 从LF后（VD后）到中包，夹杂物数目有明显升高，表明与钢液接触的炉衬和炉渣中的氧化物分解，向钢液供氧，造成钢液污染。 中包到铸坯的夹杂物数目也略有升高，表明有钢液裸露在空气中被二次氧化或有保护渣卷渣现象[3-4]存在。由于中间包钢水深度较低，钢包下渣量较大，中包保护渣易结壳吸附夹杂物能力较低，使得浇注过程卷渣和钢水二次氧化现象较严重，钢中微型夹杂物的数量高。 从铸坯到轧管，一部分夹杂物（如MnS和Al2O3）受轧制应力作用改性变形，所以从铸坯到轧管的夹杂物数目略有增加。 由于在精炼处理和浇注过程中夹杂物不断上浮，外来夹杂物不断进入到钢水中，使得显微夹杂物的数量和粒径发生变化，见表1和图2。静态夹杂物的上浮速度可用斯托克斯公式［5］进行计算。 式中：——夹杂物自由上浮速度/cm﹒s-1；，——钢液和夹杂物的密度/g﹒cm-3；——重力加速度/dyn﹒g-1; ——钢液粘度/g﹒(cm﹒s)-1；——夹杂物直径/cm。 由公式可知，夹杂物的上浮速度与其半径的平方成正比，所以夹杂物颗粒越大，越容易上浮，因而小颗粒夹杂物的比例越来越高。但对于钢中存在的细小夹杂物来说已不再遵循Stokes定律或在钢液中上浮速度很慢，很难进一步去除。 3.2 铸坯和钢管的夹杂物分布 铸坯饼样试样取样如图3所示取出7个小样，然后将小样加工成20×20×15mm3试样，用于金相分析。铸坯饼样显微夹杂物的数量变化见图4。 图3 铸坯取样方法 图4 铸坯饼样显微夹杂物的数量变化 Fig.3 The sampling method of casting blank Fig.4 The number change of micro inclusion for biscuit 结果表明：（1）在铸坯上下方向上，中心部位最多，由于铸坯在凝固过程中中心部位早期是液态，四周钢液中的夹杂物在凝固之前向液心扩散，从而导致中心部位夹杂物数量相比其它部位高；其次为下部1/4处、上边部。下部1/4处夹杂物数量比上边部多；上部1/4处比较少，是由于此处在凝固过程中夹杂物向液心扩散；而夹杂物最少的部位是下边部，此处夹杂物不仅上浮，同时向液心扩散，且上浮和扩散方向都是向上，其夹杂物上浮和扩散力度比较大，从而导致此处夹杂物数量最少。 （2）在铸坯水平方向上，夹杂物分布相对于中心对称；在1/4处夹杂物最多，其次是中心部位，边部最少。因