【摘要】：鈣處理被廣泛應(yīng)用于解決Al脫氧產(chǎn)物引起的水口堵塞問(wèn)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(duì)象,通過(guò)精煉與連鑄工序過(guò)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(xué)計(jì)算,明確了典型夾雜物的生成條件,在此基礎(chǔ)上,進(jìn)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(guò)程中典型夾雜物特征,結(jié)果表明:LF進(jìn)站時(shí),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(guò)程中,大部分Al_2O_3轉(zhuǎn)變成塊狀的高熔點(diǎn)MgO·Al_2O_3尖晶石類(lèi)夾雜,單獨(dú)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(fù)合夾雜物為主;中包和鑄坯中,夾雜物均以低熔點(diǎn)的Al_2O_3-Ca O-MgO復(fù)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(xué)計(jì)算表明:當(dāng)試驗(yàn)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(zhuǎn)變成MgO·Al_2O_3尖晶石;當(dāng)Al_2O_3-Ca O-MgO復(fù)合氧化物中Mg O含量≤15%,Al_2O_3含量在42%~68%時(shí),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(diǎn)的12C·7A,Q235、SPA-H、DC01鋼中[Ca]需分別達(dá)到0.0018%、0.0014%、0.0016%;當(dāng)鋼中[S]=0.0034%時(shí),[Ca]≥0.0050%,就會(huì)生成CaS夾雜,而當(dāng)鋼中[S]降至0.0010%時(shí),[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(shí),與CaS平衡所需的[S]增加,當(dāng)CaS與Al_2O_3或者Ca Al2O4飽和的變性?shī)A雜物接觸時(shí)會(huì)變得不穩(wěn)定,CaS對(duì)夾雜物中的Al_2O_3變性而被消耗;冷凝過(guò)程中,當(dāng)鋼液溫度分別降至1775.7K、1800.8K時(shí),SPA-H與DC01鋼凝固前沿會(huì)析出CaS夾雜,而Q235鋼中,鋼液溫度降至液相線前時(shí),Ca S就已經(jīng)開(kāi)始生成,表明Q235鋼中初始S含量過(guò)高。通過(guò)工藝過(guò)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(diǎn)下方附近的透氣磚吹氬量不宜過(guò)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(jì)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(shí)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(diǎn)鈣鋁酸鹽,在鋼包頂渣對(duì)Al_2O_3部分變性的基礎(chǔ)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(dá)到夾雜物徹底變性的效果;頂渣的硫容量與堿度變化趨勢(shì)基本一致,在保證化渣良好的情況下,應(yīng)適當(dāng)提高精煉渣的堿度;當(dāng)渣中MgO含量從5%增加到10%時(shí),相同溫度下,渣的液相區(qū)面積擴(kuò)大,而Al_2O_3和SiO2在一定范圍內(nèi)可以降低精煉渣熔點(diǎn);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(shí),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(xué)位授予單位】：武漢科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TF703.54
【圖文】：

還會(huì)補(bǔ)加合金進(jìn)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(diǎn)高達(dá)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A(yù)l2O3，(b)-塊狀A(yù)l2O3在吹氬攪拌過(guò)程中，尺寸較大的簇狀A(yù)l2O3夾雜很快從鋼液中上浮去除，而30μm以下的簇狀A(yù)l2O3夾雜以及小尺寸的塊狀A(yù)l2O3則容易滯留在鋼液中，嚴(yán)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(dǎo)致鋼材組織不均勻，惡化了鋼的力學(xué)性能及加工性能。其次，澆鑄時(shí)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(zhǎng)大，可能會(huì)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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