冶炼工艺对合结钢冲击功的影响.docVIP

冶炼工艺对合结钢钢冲击功的影响 有害元素P、S含量以及夹杂物种类、数量、分布、形态等都能对合结钢冲击功产生很大的影响。对大多数钢种来说，P、S含量增加会降低钢的性能，条状MnS会降低横向冲击功，从而造成钢的各向异性；P会增加钢的回火脆性敏感度，从而使钢的冲击韧性下降。冲击韧性也会随夹杂物含量增高及其偏聚的严重程度而下降。因此为了解决以上这些问题可以从以下几个方面着手。 (1)控制钢中[P]、[S]及T.O含量，有助于提高AISI4145H钢的冲击韧性，尤其是该钢种低温冲击韧性，随着钢中MnS夹杂物含量减少，钢的各向异性变小。 (2)在LF工位进行渣相控制，能有效控制夹杂物的组成类型、尺寸及数量。 (3)钢水经CaSi处理后，钢中的氧化物及硫化物得到不同程度的变性，利用夹杂物的物化特性可大幅改善低倍偏析程度。 (4)钢的冲击性能主要决定于渣精炼的控制以及有效的夹杂物变性处理方式，因为，通过渣精炼过程可控制钢质的洁净度与夹杂物的类型，而有效的夹杂物变性处理可改变夹杂物的形态分布及尺寸大小，从而使钢的力学性能增强。 方坯连铸工艺中不利于提高钢水质量的典型因素 (1)中间包流数多，中包钢水表面积大，钢水向空气散热和受到空气氧化的几率高，钢中易氧化元素转 化为夹杂物的危险性大； (2)许多方坯生产的连铸厂，一般炉容量较小，因此中间包容量小，中包工作液位较低（常低于700mm），中包冶金效果不明显，不利于夹杂物的上浮； (3)挡墙设置不当或挡墙质量效果差时，大包铸流冲击点离中间流距离太近，夹杂物直接进入结晶器的危险性大，并且各流钢水温差较大，易导致浇注不顺； (4)许多传统的方坯铸机，大包与中间包之间距离很近，难于安装保护导管实行保护浇注； (5)一般采用分段水口将中间包钢水导入结晶器，在上下水口接缝处容易抽吸空气，使钢水受到严重的二次氧化； (6)方坯连铸的下水口通常为直通式水口，钢水中夹杂物上浮机会很小； (7)由于流数多，中间包跨度大，中间包长期使用后易产生较大的变形，即使具有中间包升降功能，各流水口在结晶器钢液中的插入深度和对中度也难以一致和达到最佳化，由于受到钢水温度和拉速的限制，往往造成结晶器内流股偏流、钢渣混卷的现象； (8)由于结晶器内二维冷却传热，钢液弯月面温度较低，不仅不利于保护渣均匀熔化，而且易加剧渣圈的生成和长大； (9)方坯在拉坯速度高或未未采用液面自动控制时，结晶器液面波动大， 加剧了卷渣事故的发生。 ☆方坯连铸要增加品种钢和提高铸坯质量，必须首先解决三个方面的问题： 保护浇铸 中间包冶金 实现保护渣的冶金功能 钢包精炼炉降低氧含量的控制措施 1选择适宜的精炼渣系 一般来讲，精炼渣系不仅有脱氧的要求，而且还有脱硫、吸附夹杂物以及埋弧造渣的要求。对降低氧含量而言，提高炉渣碱度，可使钢中平衡氧降低，而且可以提高硫在渣钢中的分配比，即利于脱氧和脱硫，高碱度炉渣应该首选渣系，但是精炼渣的碱度也不能过大，如果碱度过大，例如大于5.0时，精炼渣熔点变高，成渣慢，也会影响脱氧和脱硫效果。因此，不宜采用高碱度精炼渣，实践表明，精炼渣碱度控制在2.5～3.0，炉渣既有良好的脱氧脱硫能力，又有良好的吸附夹杂的能力，而且埋弧效果很好。 2对钢包吹氩的控制 氩气搅拌的作用：一是可以去除钢中的溶解氧，二是可以对脱氧产物起到浮选的作用，从而达到去除的目的。 1）吹氩对溶解氧的去除 在冶炼过程中，从包底透气砖不断的吹入氩气，气泡在钢液中相当于一个小真空室，随着气泡的不断上浮，搅动钢水，钢液中的溶解氧就扩散到氩气泡中，从而达到去除溶解氧的效果。 2）钢包吹氩对夹杂物的去除 钢包吹氩条件下，钢中固相夹杂物的去除主要依靠小气泡的浮选作用，即夹杂物与小气泡碰撞并粘附在气泡壁上，然后随气泡上浮而去除。夹杂物被气泡俘获的概率P等于夹杂物与气泡碰撞的概率PC和碰撞发生后夹杂物吸附于气泡上的概率PA的乘积。 国外研究表明，当固体颗粒与溶液的接触角大于90°时，几乎所有到达气泡表面的颗粒都能粘附在气泡上，而且与接触角大小无关。当接触角小于90°时，粘附率随接触角减少而锐减。Al2O3与SiO2和钢液的接触角分别为144°和115°，表明它们不被钢液润湿。因此，很容易粘附在钢中的气泡上。因而钢中夹杂物的去除效率主要决定于它们与气泡的碰撞概率，且大颗粒夹杂与气泡碰撞的概率远大于小颗粒与气泡的碰撞概率[2]。 另外，夹杂物被气泡俘获的概率还决定于吹入钢液中的气泡数量和尺寸。吹入的气泡数量越多，尺寸越小，夹杂物去除的数量也就越多[3]。而吹氩产生的气泡尺寸主要决定于吹氩流量或吹氩强度。吹氩流量越大，气泡脱离吹气元件时的尺寸越大，因此采用低强度吹氩（即软吹氩）并适当延长吹氩时间有利于夹杂物的去除，或采用多个吹气元件同时吹氩，可在有限的净化吹氩时间内向钢液吹入更多小气泡