低碳低硅钢夹杂物行为及控制研究

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低碳低硅钢具有高塑性、低强度以及冷轧延展性等特性,因此被广泛应用于汽车、家用电器以及建筑制品等行业。该钢种在冶炼过程的主要技术难点是脱氧产物Al2O3夹杂和化学元素硅的控制,Al2O3夹杂控制不当不仅影响钢水的可浇性而且容易导致钢液回硅,因此对低碳低硅钢脱氧及对夹杂物进行研究有着十分重要的意义。本文首先对低碳低硅钢脱氧进行基础理论分析。铝脱氧过程中钢液中的铝含量与溶解氧达到热力学平衡,钢液中不同的铝含量可产生不同类型的夹杂物,在1600℃下,当钢液中ω[Al]<6×10-5%,脱氧产物基本都为FeO·Al2O3;而ω[Al]>6×10-5%,脱氧产物为Al2O3。对Al2O3夹杂变性处理的过程中,低碳低硅钢化学成分要求铝含量为0.04%,则根据生成的低熔点钙铝酸盐热力学计算可知:当钢液中钙含量为2.8ppm时,Al2O3夹杂可转变成12CaO·7Al2O3;当钢液中钙含量为7.6ppm时,Al2O3夹杂可转变成3CaO·Al2O3。针对LD→RH→CC工艺流程对低碳低硅钢在真空脱氧阶段和铝脱氧阶段建立脱氧模型,在精炼时间为30min左右,钢中的全氧含量可降至20ppm。利用金相显微镜、扫描电镜对低碳低硅钢在LD→RH→CC工艺流程下的夹杂物进行数量、形貌以及组成分析,氧氮分析仪分析钢中的全氧含量。RH精炼前控制钢中的溶解氧为400ppm左右,钢中的主要夹杂物为FeO;RH精炼后钢中的氧为16ppm,钢中的夹杂物主要为未及时上浮的脱氧产物Al2O3夹杂,同时含有少量的MgO和MnO;中间包内钢中的全氧含量为22.5ppm,夹杂物类型为Al2O3与SiO2、MnO、MgO以及CaO组成的复合夹杂。最后,对低碳低硅钢在LD→RH→CC流程和LD→LF(钙处理)→CC流程下夹杂物情况进行对比分析,结果表明:采用LF精炼(钙处理)夹杂物为CaO-Al2O3-MgO与CaO-Al2O3-SiO2类复合夹杂,尺寸在5μm左右;采用RH精炼夹杂物主要为Al2O3,尺寸在3μm左右,T[O]含量也减少了10ppm,表明采用RH干式真空处理模式冶炼低碳低硅钢是合理可行的。
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