脫氧工藝對(duì)硅鋼夾雜物的影響

劉天泉，舒宏富，邵曉騏

（1.馬鋼股份公司；2.安徽焓谷工程技術(shù)中心 安徽馬鞍山 243002）

脫氧工藝對(duì)硅鋼氧化物數(shù)量、尺寸、類型有較大影響［1］。Kurosaki等［2］深入研究了氧化物種類對(duì)硅鋼帶鋼晶粒長(zhǎng)大和電磁性能的影響。結(jié)果表明，鋼中的氧化物組成不同，對(duì)成品帶鋼晶粒長(zhǎng)大和電磁性能的影響不盡相同。冶煉硅脫氧硅鋼時(shí)，先加Mn后加Si進(jìn)行脫氧，既可以減少M(fèi)nO夾雜物的數(shù)量，形成的復(fù)合氧化物還可以作為MnS析出核心，降低成品帶鋼的鐵損［3］?；诖?，某廠采用三種工藝生無(wú)取向硅鋼，分別是：鋁脫氧噴粉、鋁脫氧不噴粉和硅脫氧精煉工藝。本文采用ASPEX夾雜物自動(dòng)分析儀［4］對(duì)不同工藝生產(chǎn)的無(wú)取向硅鋼，從精煉終點(diǎn)→中包→熱板過(guò)程中的夾雜物進(jìn)行對(duì)比研究，以?shī)A雜物數(shù)量密度［5］、尺寸和類型為評(píng)價(jià)指標(biāo)，探討不同脫氧工藝對(duì)夾雜物的影響，為現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)提供指導(dǎo)。

1 試驗(yàn)工藝及方案

1.1 試驗(yàn)工藝流程

根據(jù)RH操作的不同，可以分為鋁脫氧噴粉、鋁脫氧不噴粉和硅脫氧工藝類型。

1.1.1 鋁脫氧硅鋼：鐵水預(yù)處理→轉(zhuǎn)爐→氬站改質(zhì)→RH（噴粉、不噴粉）→CSP

1.1.2 硅脫氧硅鋼：鐵水預(yù)處理→轉(zhuǎn)爐→氬站（不改質(zhì)）→RH（不噴粉）→CSP

1.2 試樣分析檢驗(yàn)方法

采用桶樣獲取RH、中包鋼水試樣，取熱板試樣，共34個(gè)試樣。桶樣加工如圖如圖1所示。

圖1 吊桶樣加工示意圖

采用ASPEX快速自動(dòng)分析儀分析夾雜物的數(shù)量、尺寸、成分和形貌。夾雜物分析起步尺寸為1μm，檢測(cè)面積約為100 mm2。

2 結(jié)果分析與討論

2.1 夾雜物數(shù)量

2.1.1 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)爐次夾雜物數(shù)量密度及面積率檢驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

2.1.2 夾雜物數(shù)量變化

不同工藝類型（鋁脫氧噴粉、鋁脫氧不噴粉和硅脫氧）條件下的夾雜物數(shù)量變化如圖2和圖3所示。

表1 試驗(yàn)爐次夾雜物數(shù)量數(shù)量密度及面積率

由圖2和圖3知：

對(duì)于RH終點(diǎn)平均夾雜物數(shù)量密度和面積率而言，鋁脫氧不噴粉工藝＜鋁脫氧噴粉工藝＜硅脫氧工藝，這是由于鋁脫氧工藝采用鋁脫氧，活度氧低于硅脫氧工藝，所以生成的夾雜物數(shù)量較少。同時(shí)，噴粉會(huì)生成CaS類夾雜物，也會(huì)使得夾雜物數(shù)量增加。

從RH→中包，由于RH破空后的鋼包鎮(zhèn)靜和中間包內(nèi)部分夾雜物上浮去除，所以?shī)A雜物數(shù)量減少，鋁脫氧不噴粉、鋁脫氧噴粉和硅脫氧數(shù)量密度分別減少了26.8%、37.0%和37.9%。

RH-中包-熱板的夾雜物數(shù)量密度及面積率呈現(xiàn)減少趨勢(shì)。

2.2 夾雜物尺寸

不同工藝（鋁脫氧噴粉、鋁脫氧不噴粉和硅脫氧）條件下夾雜物尺寸如表2所示。

圖2 試驗(yàn)爐次RH-中包的夾雜物數(shù)量密度及面積率

圖3 RH-中包-熱板的夾雜物數(shù)量密度及面積率

表2 試驗(yàn)爐次夾雜物尺寸

由表2知：

鋁脫氧硅鋼的尺寸分布在1μm-2μm的夾雜物比例為50.2%-60.5%，硅脫氧硅鋼的尺寸分布在1μm-2μm的夾雜物比例則為72.3%-76.9%。這意味著，硅脫氧硅鋼的小尺寸夾雜物比鋁脫氧硅鋼的多，一定程度上會(huì)影響硅鋼的磁性能。

從RH→中包→熱板，鋁脫氧硅鋼和硅脫氧硅鋼的夾雜物尺寸變化不大。

從鋁脫氧硅鋼的RH夾雜物平均尺寸看，噴粉工藝＞5μm的夾雜物數(shù)量約是不噴粉工藝的2倍。這是由于粉劑中的CaO與鋼中［S］反應(yīng)生成CaS，且粉劑中的CaO與鋁脫氧產(chǎn)物變性作用，生成CaS-Al-Oxides類夾雜物尺寸較大的緣故。從RH終點(diǎn)到中包過(guò)程的夾雜物尺寸呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)，但變化幅度不大。同樣，由于RH噴粉的作用，鋼中含CaS類的夾雜物較多，從RH到中包尺寸持續(xù)長(zhǎng)大，中包夾雜物尺寸＞5μm的數(shù)量約是不噴粉工藝的3倍。

2.3 夾雜物的類型

2.3.1 鋁脫氧工藝的夾雜物類型

鋁脫氧工藝的夾雜物的類型如表3和圖4所示。

表3 試驗(yàn)爐次夾雜物類型組成

圖4 鋁脫氧夾雜物類型

從表3和圖4可知：

從RH夾雜物類型看，鋁脫氧噴粉條件下夾雜物以CaS類夾雜為主，平均占比達(dá)75.99%。鋁脫氧不噴粉條件下CaS類夾雜的平均占比下降至11.97%。可見(jiàn)，CaS類夾雜物的主要來(lái)源為噴粉脫硫產(chǎn)物。

對(duì)于中包夾雜物的類型，鋁脫氧噴粉工藝條件下，鋼中夾雜物以CaS類夾雜為主，平均占比達(dá)69.5%。不噴粉條件下鋼中夾雜物CaS類夾雜的平均占比下降至15.3%。

2.3.2 硅脫氧工藝夾雜物類型變化

試驗(yàn)爐次夾雜物類型組成如表4和圖5所示。

表4 試驗(yàn)爐次夾雜物類型組成

圖5 RH-中包-熱板夾雜物類型變化

從表4和圖5可以看出，

硅脫氧工藝夾雜物類型主要以高Si類、低Si類夾雜物為主，還有少量的Oxides類氧化物和極少量的Al2O3和CaS類夾雜。

從RH→中包，由于溫度降低，SiO2析出，高Si類夾雜物增多，到熱板以后，鋼中夾雜物SiO2含量有降低趨勢(shì)。

3 結(jié)論

通過(guò)試驗(yàn)得出以下結(jié)論：

鋁脫氧硅鋼活度氧低于硅脫氧硅鋼，生成的夾雜物數(shù)量較少，所以鋁脫氧不噴粉硅鋼夾雜物數(shù)量最少，鋁脫氧噴粉硅鋼次之，硅脫氧硅鋼最多，鋼包鎮(zhèn)靜和中間包冶金作用使得夾雜物減少，RH-中包三種硅鋼的夾雜物分別減少了26.8%、37.0%和37.9%。

夾雜物的尺寸從RH→中包→熱板變化不大，硅脫氧工藝比鋁脫氧工藝小。

鋁脫氧噴粉條件下鋼中夾雜物以噴粉脫硫產(chǎn)物CaS類夾雜物為主，RH平均占比達(dá)76.0%，經(jīng)過(guò)鎮(zhèn)靜和中間包冶金作用，部分夾雜物聚齊上浮，到中包后平均占比達(dá)69.5%；鋁脫氧不噴粉鋼中夾雜物的主要以O(shè)xides類夾雜物為主；硅脫氧工藝夾雜物類型主要以高Si類、低Si類夾雜物為主，含有少量的Oxides類氧化物及極少量的Al2O3和CaS類夾雜物。