【摘要】：鈣處理被廣泛應用于解決Al脫氧產(chǎn)物引起的水口堵塞問題,為了提高鈣的收得率并改善夾雜物變性效果,本文以某CSP廠經(jīng)BOF-LF-CC工藝生產(chǎn)的Q235、SPA-H、DC01鋼為研究對象,通過精煉與連鑄工序過程樣的提取及夾雜物表征,揭示了鋼中夾雜物的演變路徑,采用熱力學計算,明確了典型夾雜物的生成條件,在此基礎上,進一步提出了鈣處理工藝的優(yōu)化措施。采用SEM+EDS表征了精煉及連鑄工序過程中典型夾雜物特征,結果表明:LF進站時,鋼中夾雜物以球狀、棱角狀、簇狀的Al_2O_3為主;加鈣前的精煉過程中,大部分Al_2O_3轉變成塊狀的高熔點MgO·Al_2O_3尖晶石類夾雜,單獨的Al_2O_3只占少部分;鈣處理后,鋼中夾雜物以Al_2O_3-Ca O-MgO+(CaS)、CaO-Al_2O_3+(CaS)復合夾雜物為主;中包和鑄坯中,夾雜物均以低熔點的Al_2O_3-Ca O-MgO復合夾雜物為主,含有少量CaO-Al_2O_3夾雜物。鈣處理鋼中主要夾雜物的演變路徑可用下式表示:Al_2O_3→MgO·Al_2O_3(·xCa O)→Al_2O_3·xCa O(·yMg O)+(CaS)→Al_2O_3·xCa O(·yMg O)。典型夾雜物的生成熱力學計算表明:當試驗鋼中Al含量在0.01~0.05%范圍內(nèi),只要有微量的Mg(0.3ppm),就能使Al_2O_3轉變成MgO·Al_2O_3尖晶石;當Al_2O_3-Ca O-MgO復合氧化物中Mg O含量≤15%,Al_2O_3含量在42%~68%時,煉鋼溫度下夾雜物就可能以液態(tài)形式存在;1873K下,欲使鋼中Al_2O_3夾雜變性為低熔點的12C·7A,Q235、SPA-H、DC01鋼中[Ca]需分別達到0.0018%、0.0014%、0.0016%;當鋼中[S]=0.0034%時,[Ca]≥0.0050%,就會生成CaS夾雜,而當鋼中[S]降至0.0010%時,[Ca]≥0.0169%才可能生成CaS;Al-S平衡曲線表明,體系平衡態(tài)從C/L→C·A/C·2A時,與CaS平衡所需的[S]增加,當CaS與Al_2O_3或者Ca Al2O4飽和的變性夾雜物接觸時會變得不穩(wěn)定,CaS對夾雜物中的Al_2O_3變性而被消耗;冷凝過程中,當鋼液溫度分別降至1775.7K、1800.8K時,SPA-H與DC01鋼凝固前沿會析出CaS夾雜,而Q235鋼中,鋼液溫度降至液相線前時,Ca S就已經(jīng)開始生成,表明Q235鋼中初始S含量過高。通過工藝過程取樣分析與理論研究,提出了鈣處理工藝的優(yōu)化措施:喂線點下方附近的透氣磚吹氬量不宜過大,一般控制在120NL/min左右較佳,另一透氣磚氬氣流量與出口壓力分別控制在520NL/min、0.33Mpa左右,吹氬效果比較理想;計算表明,CaAl線與SiCa線的理論喂線速度分別為2.4~3.6m/s、2.1~3.1m/s,Ca Al線實際喂線速度較合理,SiCa線喂線速度偏大;水口堵塞物主要為Al_2O_3和未變性徹底的高熔點鈣鋁酸鹽,在鋼包頂渣對Al_2O_3部分變性的基礎上,仍需保證足夠的鈣線喂入量,Q235、SPA-H鋼需要增加喂線量,才能達到夾雜物徹底變性的效果;頂渣的硫容量與堿度變化趨勢基本一致,在保證化渣良好的情況下,應適當提高精煉渣的堿度;當渣中MgO含量從5%增加到10%時,相同溫度下,渣的液相區(qū)面積擴大,而Al_2O_3和SiO2在一定范圍內(nèi)可以降低精煉渣熔點;精煉渣的二元堿度控制在4~10,w(Ca O)/w(Al_2O_3)在1.5~2.5時,渣中Al_2O_3活度小,Ca O活度較大,有利于精煉渣吸附Al_2O_3夾雜。
【學位授予單位】：武漢科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TF703.54
【圖文】：

還會補加合金進一步脫氧。在生n 及其組合的 SiMn、SiAl 合金等，圖 1.1圖 1.1 中可以看出，C 的脫氧能力與真空度，而 Al、Si、Mn 的脫氧能力依次減弱。

3的熔點高達2052℃，在鋼液中以固態(tài)形式存在，呈群簇狀、塊狀等。圖1.2為Al2O3夾雜物的三維形貌圖。圖1.2 不同形態(tài)的Al2O3夾雜物[6~7](a)-簇狀Al2O3，(b)-塊狀Al2O3在吹氬攪拌過程中，尺寸較大的簇狀Al2O3夾雜很快從鋼液中上浮去除，而30μm以下的簇狀Al2O3夾雜以及小尺寸的塊狀Al2O3則容易滯留在鋼液中，嚴重影響鋼材的使用性能與鋼水的連澆性[8]。首先，Al2O3夾雜損害了鋼基體的連續(xù)性，導致鋼材組織不均勻，惡化了鋼的力學性能及加工性能。其次，澆鑄時Al2O3夾雜易黏附在浸入式水口（SEN）內(nèi)壁上

在SEN內(nèi)的黏附、長大，可能會堵塞水口，引起斷澆[8]。圖1.3為水口堵塞物的形圖1.3 水口堵塞物形貌[9](a)-SEN橫截面 (b)-堵塞物微觀形貌

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本文編號：2796126