發(fā)布時間：2021-04-10 15:22

　　通過浸泡實驗研究了3種鎂質(zhì)（致密鎂質(zhì)、微孔MgO質(zhì)、鎂碳質(zhì)）耐火材料與超低碳鋼液（1 560℃）的相互作用,考察了不同浸泡時間（0～35 min）鋼中O、N、C和Al、Si、Mn含量及鋼中夾雜物的成分、數(shù)量、分布等特征的變化,并對耐火材料與鋼的界面層進(jìn)行了觀測和分析。結(jié)果表明,隨著浸泡時間的延長,3組鋼中氧含量均先升高再降低,均對鋼液有一定的污染,鋼中夾雜物的數(shù)量增加,夾雜物種類由Al₂O₃-MnO夾雜逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)锳l-Mg-Si-Mn-O復(fù)合夾雜。與致密鎂質(zhì)耐火材料相比,微孔MgO質(zhì)和鎂碳質(zhì)耐火材料與鋼的界面處分別能形成連續(xù)的鎂鋁尖晶石層和致密的MgO層,有助于降低耐火材料的侵蝕以及對鋼液的污染。此外,與不含碳的鎂質(zhì)耐火材料相比,鎂碳質(zhì)耐火材料對鋼液增碳嚴(yán)重。因此,微孔MgO質(zhì)耐火材料不僅對鋼液的二次污染小、不會向鋼液增碳,而且還可以吸附鋼中氧化鋁夾雜,更有利于超低碳潔凈鋼的生產(chǎn)。 

【文章來源】：鋼鐵研究學(xué)報. 2020,32(06)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

實驗過程

耐火材料與鋼液的相互作用同樣在高頻感應(yīng)爐中進(jìn)行,實驗裝置如圖1所示。將3種耐火材料切割成10 mm×10 mm×25 mm的長條狀,為了減小耐火材料表面粗糙度對界面反應(yīng)的影響,用0.012 mm砂紙將耐火材料打磨平整,然后用酒精和超聲波清洗儀清洗干凈,放在干燥箱中干燥2 h,然后將實驗用鋼進(jìn)行打磨除銹后備用。按照圖1所示,將耐火材料放在內(nèi)徑約為30 mm的氧化鎂坩堝(外套石墨坩堝)的底部,上面放置實驗用鋼鋼塊。向爐中持續(xù)通入純度為99.999%的氬氣,5 min后開始升溫。當(dāng)溫度達(dá)到1 560 ℃,鋼液完全熔化后開始計時,分別在0、5、20、35 min用內(nèi)徑為4 mm的石英玻璃管取1～4號鋼樣,斷電,剩余試樣隨爐冷卻至室溫,實驗過程如圖2所示。

在1 560 ℃溫度條件下,3種鎂質(zhì)耐火材料浸泡在鋼液中的相互作用后,鋼中的O和N含量隨時間的變化如圖3所示,從圖中可知,與原始鋼中的O、N含量(分別為47×10-6、25×10-6,質(zhì)量分?jǐn)?shù))相比,鋼中TO含量快速增加然后逐步下降;鋼中N含量略微升高,N的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為23.7×10-6～29.7×10-6。鋼液保溫0 min時,浸泡S1、S2、S3的鋼樣中TO質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯提高,分別達(dá)到248×10-6、163×10-6、170×10-6,這表明鋼液在極短時間內(nèi)就被耐火材料及氣氛中的殘余氧所氧化,其中,致密鎂質(zhì)耐火材料造成鋼中O含量增加最高,微孔MgO質(zhì)及鎂碳質(zhì)耐火材料造成的O含量增加較低。在保溫5 min時,鋼樣中O含量達(dá)到最大,但隨著浸泡時間的延長,鋼中TO含量逐步降低,這是由于鋼中夾雜物有了足夠的時間碰撞長大上浮或者被吸附到耐火材料表面所致。保溫35 min時,S1、S2和S3浸泡的鋼樣中TO質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為204×10-6、108×10-6、70×10-6,與原始鋼中的TO含量相比,均有一定程度的二次氧化。因此,在實際生產(chǎn)中,中間包耐火材料對IF鋼的中間包澆注頭坯的潔凈度有影響,通常有必要對頭坯進(jìn)行降級改判。圖4顯示了鋼中C含量隨3種耐火材料浸泡時間的變化,從圖中可以看出,與原始鋼中C含量(61×10-6,質(zhì)量分?jǐn)?shù))相比,不含碳的耐火材料(S1和S2)浸泡的鋼中C含量變化不大,接近于原始鋼中C含量水平,表明不含碳的致密鎂質(zhì)及微孔MgO質(zhì)耐火材料沒有造成增碳。而鎂碳質(zhì)耐火材料(S3)浸泡鋼中C含量隨時間不斷增加,保溫35 min時,鋼中C質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到890×10-6,不能適應(yīng)超低碳鋼的生產(chǎn)需要。其增碳原因主要包括2個方面,一是鎂碳耐火材料中的石墨直接向鋼液中溶解;另一方面,在與高溫鋼水相互作用下,鎂碳耐火材料中石墨與氧化鎂發(fā)生反應(yīng)生成鎂蒸氣和CO,鎂蒸氣在氧化鎂顆粒周圍氧化沉積,從而使鋼中C含量增加[19]。因此,雖然鎂碳耐火材料對鋼中增氧較低,但其對鋼中增碳量非常顯著,不利于超低碳IF鋼的C含量的控制。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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