RH前后鈣處理對高鈦高強鋼夾雜物的影響

舒宏富，熊華報，霍 俊

(馬鋼股份公司技術中心 安徽馬鞍山 243000)

一般地，鈣處理主要是對AlO變性以減少水口堵塞以及改變MnS等夾雜物的類型以提高夾雜物的塑性。漣鋼隋亞飛等人研究了鈣處理對高強機械用鋼夾雜物的影響，認為高強機械用鋼取消鈣處理是可行的。某廠采用“LF→RH→鈣處理”工藝精煉有些牌號鈦含量達0.10%以上的熱軋高強鋼，發(fā)現(xiàn)在RH破空后鈣處理，鋼中[Ti]氧化損失較大而影響鈦含量控制的穩(wěn)定性。此外，在RH破空后鈣處理時還存在噴濺和冒煙現(xiàn)象，影響了作業(yè)環(huán)境。為改善上述問題，將鈣處理調整至LF結束(RH處理前)進行試驗，并與原鈣處理工藝進行對比考察夾雜物類型的變化和產(chǎn)品性能的影響。

1 試驗條件

(1)試驗鋼種主要成分為0.060C%-0.0030S%-0.045%Als-0.12Ti%。其中，鈦合金化在RH進行。

(2)對比試驗：4爐LF結束(RH前)喂線、3爐RH破空后喂線。鈣線種類為低噴濺實芯純鈣線，喂線速度為200 m/min、喂線長度為600 m。

(3)取樣與夾雜物分析：用桶狀取樣器獲取中包鋼水樣，并取對應爐號的熱軋板樣，制成25 mm×25 mm×20 mm金相樣，經(jīng)粗磨、細磨拋光后，采用ASPEX 自動掃描夾雜物分析儀分析。

2 試驗結果與討論

2.1 鋼水[Ca]、[Ti]和T.O含量變化

試驗爐次鋼水[Ca]、[Ti]和T.O含量如表1所示。

表1 試驗爐次鋼水[Ca]、[Ti]和T.O含量

由表1可以看出：

(1)LF喂線爐次的鈦損(中包[Ti]和RH喂線前的[Ti]含量差值)為0.0011-0.0065%，平均為0.0041%；而RH喂線爐次的鈦損為0.0065-0.0097%，平均為0.0082%。這是由于RH破空后喂線噴濺引起的鋼水二次氧化的緣故。因此，在RH處理前喂線有利于減少鈦的損失和鋼中[Ti]含量的穩(wěn)定控制。

(2)經(jīng)測算，在LF喂鈣線的鈣收得率比RH喂線的高1.5個百分點。LF喂線爐次經(jīng)RH真空后，由于Ca被氣化從而鋼中鈣含量只剩殘量。從RH到中包的過程中鈣含量損失2-8 ppm，平均為4 ppm。

(3)從RH到中包的過程中T.O含量可降低5-13 ppm，平均為8.8 ppm。

2.2 夾雜物數(shù)量與尺寸

試驗爐次的夾雜物數(shù)量見表2。

表2 試驗爐次夾雜物數(shù)量和尺寸

由表2可以看出：

LF喂鈣線爐次的中包鋼水、熱軋板的夾雜物數(shù)量密度均小于RH喂線工藝。

LF喂鈣線爐次的中包鋼水和熱軋板的夾雜物面積率、最大夾雜物的尺寸和大于20 μm的夾雜物數(shù)量均小于RH喂線工藝。

這是因為經(jīng)過LF白渣精煉脫硫和弱攪拌，鋼水的潔凈度已經(jīng)較高，喂線后，鋼中大多數(shù)A1O已經(jīng)轉變成較低熔點類型夾雜物。繼續(xù)經(jīng)RH的真空循環(huán)攪拌，促進較低熔點夾雜物聚合長大及上浮去除。而在RH破空后喂線的夾雜物只能依靠有限的軟吹時間和后續(xù)的鎮(zhèn)靜時間內去除鈣處理過程鋼中可能生成的大尺寸夾雜物，所以，最終留在鋼中的夾雜物的數(shù)量較LF喂線工藝多，尺寸也較大。

2.3 夾雜物類型及其成分

試驗爐次的夾雜物主要類型為Ti析出物、CaO-AlO、CaS-MnS、AlO和MnS，各類夾雜物所占的比例如表3所示。

表3 試驗爐次各類夾雜物所占的比例(單位：%)

由表3可以看出：在LF結束喂線鈣處理工藝的熱軋板中的Ti析出物比例為70.5%、CaS-MnS類夾雜物比例為23.6%；而RH破空后鈣處理工藝的熱軋板中的兩類夾雜物比例分別為36.4%和56.5%。由此說明，在RH前鈣處理的熱軋板中Ti析出物多，而在RH破空后鈣處理能對MnS起到更好的變性作用。進一步地對試驗爐次的CaO-AlO-CaS類夾雜物組成進行分析，如圖1所示。

圖1 典型爐次的CaO-Al2O3-CaS夾雜物組成

由圖1可以看出：LF喂鈣線爐次的中包鋼水、熱軋板的夾雜物類型以CaO-AlO-CaS為主，且組分相對集中；而RH喂線工藝的夾雜物 CaS-CaO-AlO類為主。

這是由于在鋼液具備超低硫和低氧的前提下，喂線鈣處理后夾雜物中的CaO和CaS含量較高，主要為液態(tài)鈣鋁酸鹽夾雜物。在LF精煉結束喂線，再經(jīng)RH循環(huán)攪拌去除及真空處理過程鋼中Ca的氣化損失，夾雜物中CaO和CaS組分下降，故中包和熱板保留的夾雜物類型為AlO-CaO-CaS(少量)。而RH破空后鈣處理的鋼水軟吹后的夾雜物類型不變。

2.4 對產(chǎn)品性能的影響

與原工藝比，LF喂線工藝條件下的鋼水連鑄過程結晶器液位波動和塞棒波動平穩(wěn)，未發(fā)生水口堵塞。跟蹤產(chǎn)品質量和客戶使用情況，產(chǎn)品質量穩(wěn)定，客戶反饋使用情況良好。目前已將鈣處理場所由RH喂線全部調整至LF結束喂鈣線，納入正常生產(chǎn)。

3 結論

RH處理前喂鈣線的鈦損和鈣收得率優(yōu)于RH破空后喂線，有利于減少鈦的損失和鋼中鈦含量的穩(wěn)定控制。

RH處理前喂鈣線的夾雜物數(shù)量和尺寸都小于RH破空后喂線，且夾雜物的類型更接近于鈣鋁酸鹽，對熱軋高強鋼成品的力學性能和沖擊功影響不大。