我爱你和你的皱纹都爱
范文一：硅钙钡脱氧剂在炼钢中的应用
第36卷第5期2010年10月包 钢 科 技
Sc ience and T echno l ogy of Baotou Stee l V o. l 36, N o . 5O c t ober , 2010
硅钙钡脱氧剂在炼钢中的应用
剧利敏, 刘 平, 罗海炯
1
2
1
(1. 包钢(集团) 公司技术质量部, 内蒙古包头 014010; 2. 内蒙古包钢钢联股份有限公司技术中心, 内蒙古包头 014010)
摘 要:通过在U 71M n 钢生产中的应用, 并与硅钙合金脱氧相比, 得出在同等加入量的情况下, 采用硅钙钡合金脱氧后, 转炉终脱氧后钢水氧活度降低, 中间包钢中全氧含量小于20 10-6, 同时非金属夹杂物形态得到了改善。关键词:硅钙钡; 脱氧剂; 氧活度
中图分类号:TF713 5 文献标识码:B 文章编号:1009-5438(2010) 05-0005-02
Applications of Si -B a -Ca A lloy D eoxi dizer i n SteelM aki ng
JU L i -m in , LI U P ing , LUO H ai -jiong
1
2
1
(1. T echnology and Qualit y D ep t . o f Bao tou S teel(Group ) Cor p. , Baotou 014010, N eiM onggol , China; 2. T echnical C enter of Steel Union Co . L td. of Baotou Steel(Group )Cor p. , B aotou 014010, N eiM onggol , China )
A bstrac t :T hrough app l y i ng t he Si-Ba -Ca a ll oy i n t he production o f stee lU 71M n , and co m pa ri ng w it h the S i-C a a ll oy f o r the sa m e a m ount , it is drawn t hat the oxygen activ it y o f mo lten stee l decreases a fter deox i dati on eventuall y i n con verte r , the full oxygen content o f stee l i n tund is h i s less t han 20 10-6and the shapes o f non m etallic i nc l usi ons are i m proved a l o t at t he sa m e ti m e .
K ey word s :S i -Ba-Ca a lloy ; deox idizer ; oxygen ac tiv ity
硅钙钡合金作为一种新型脱氧剂, 具有较好的
脱氧和净化钢质作用。从铝、硅、钙、钡的脱氧能力看, 从大到小依次为Ca 、Ba 、A 、l Si 。但是从物化性能来看, 钡和钙相比, 优点为密度大、沸点高、蒸气压低。关于钡系复合脱氧剂的研究, 认为钡系合金脱氧能力强, 钡的脱氧能力比铝高二个数量级、能提高钙的溶解度; 能够形成低熔点化合物, 减少非金属夹杂物含量, 改变夹杂物形态。
在2002年以前, 包钢生产重轨钢使用的脱氧剂是硅钙合金。随着高速轨的开发, 对钢的洁净度有了更
-6
高的要求, 如要求成品钢中w [O] 20 10、w [A l]t 0 004%, 以及对夹杂物类别的严格控制, 因
[1-2]
此在脱氧剂选择上要求不但有优良的脱氧功能, 还要
对夹杂物有一定的变性作用, 同时有害元素含量要少。
1 生产工艺及试验条件
无铝脱氧工艺生产重轨钢的工艺流程为:转炉冶炼! 挡渣出钢! 脱氧合金化! LF 精炼! VD 真空处理! 连铸。脱氧方式为转炉出钢罐内脱氧, LF 炉内扩散脱氧。硅钙钡及硅钙合金化学成分见表1。
表1 硅钙钡及硅钙合金化学成分(质量分数)
种类硅钙钡硅钙
S i ?50?55
C a ?1327~30
B a ?15
P 0 05
A l 1 0
S 0 10
%
0 042 0~2 4 0 06
*
收稿日期:2010-09-01
:1975-) , 女, 山, ,
6
包钢科技第36卷
2 硅钙钡合金的脱氧效果
2 1 硅钙钡合金的脱氧效果
转炉出钢前后氧活度。表2是转炉冶炼出钢前后测定的钢水温度与氧活度值。可见, 出钢后罐内平均钢水温度为1561#时, 氧活度为23 1 10。罐内氧活度全部小于30 0 10, 说明活度氧较低。
表2 转炉出钢前后定氧值
出钢前
项目
t/#1592~16601634
w [C ]/%0 26~0 620 44
w [O ] 10-6101 1~212 8143 9
t/#1531~15771561
出钢后w [C ]/%0 61~0 730 66
w [O ] 10-617 1~27 223 1
-6
-6
的脱氧产物为低熔点化合物, 如2Ca O ?Ba O 3?Si O 2熔点为1320#, 脱氧产物极易排出, 残留在钢中的夹杂物少
[3]
。
范围平均值
图1 中间包钢水全氧含量分布
LF 精炼后氧活度。经LF 炉精炼后, 当钢水温
-6
度为1578~1601#时, 氧活度平均为21 7 10(见表3), 钢水氧活度进一步降低。
表3 LF 后定氧值
项目最大值最小值平均值
w [O ] 10
24 817 121 7
-6
3 钢中非金属夹杂物类别及形态比较
两种脱氧剂脱氧生产钢轨, 轨头中金相检验夹杂物结果见表5。在相同工艺条件下, 采用硅钙钡合金脱氧, 与硅钙相比, A (硫化物) 、B (氧化铝) 、C
t/#160115781587
(硅酸盐) 、D (球状氧化物) 类夹杂物均有不同程度减少, 特别是钢中硫化物夹杂形态细小、分散。
表5 钢中非金属夹杂物类型、级别
种类
A
主要波动范围/级B 1 01 0~1 5
C 1 0~1 50 5~2 0
D 0 5~1 00 5
中包内钢水全氧含量、含铝量。由U71M n 在中包内全氧含量分布(图1) 及中包内钢水全氧及全铝含量波动范围(表4), 可见, 中包全氧量主要分布在22 10以内, 小于20 10所占比例为58%,
-6
平均为19 3 10, 钢中铝含量全部不超过0 004%。
表4 中包内钢水全氧量、含铝量(质量分数)
含量w [O ] 10-6w [A l]
t
硅钙钡硅钙
1 0~1 51 0~1 5
-6-6
4 结论
(1) 与硅钙脱氧相比, 采用硅钙钡合金脱氧能够降低钢中全氧及改善非金属夹杂物。
(2) 硅钙钡脱氧剂能够满足U71M n 的生产。(3) 硅钙钡脱氧剂也适用于重轨钢之外的其它无铝脱氧钢生产。
参 考 文 献
[1] 颜根发 含钡硅系合金取代铝脱氧工艺理论
探讨[A ] 第十届全国炼钢学术会议论文集[C] 北京:中国金属学会钢铁分会, 1998 [2] 吕俊杰 钡系合金的生产与应用[J] 特殊钢, 1996, (3):21-26
[3] 陈襄钨 炼钢过程脱氧[M] 北京:冶金工业
,
最大26 50 004
最小12 50 002
平均19 30 003
/%
2 2 与硅钙合金脱氧效果比较
图1可见采用硅钙合金脱氧, 中包全氧量小于20 10所占比例为44%, 因此, 采用硅钙钡合金脱氧钢中全氧量有降低的趋势。
钢中全氧来源于残留在钢液中的夹杂物和钢液中自由氧在凝固中及凝固后发生氧化反应形成的氧。硅钙钡合金由于其脱氧能力较强, 因此在相同条件下, 钢液中活度氧较低, 即自由氧少; 硅钙钡合金形成
-6
范文二：ICP_AES内标法测定硅钙钡合金中的元素_孟平
第 31卷 第 1期 金 属 制 品 2005年 2月 V o l . 31 N o . 1S t e e l Wi r e P r o d u c t s F e b r u a r y 2005 I C P-A E S 内标法测定硅钙钡合金中的元素
孟 平 陆 军 龙如成
(马鞍山钢铁股份有限公司 243000)
摘 要 用 I C P -A E S 光谱仪 、 选取钇作 为内标 , 研究测定硅 钙钡中钙 、 钡 、 铝 、 铜 的方法 , 建立 了最佳 的工作 条件 , 并进行回收试验 、 准确度试验 、 干 扰试验 。 对溶液重复测定 10次 , 测出元素 的检出限 及测定下限 , 其结 果与标准值 相吻合 。
关键词 I C P -A E S 光谱仪 ; 硅钙钡 ; 元素 ; 测定方法
中图分类号 T G 115. 3+1
E l e m e n t s D e t e r m i n a t i o ni nS i l i c o n -c a l c i u m -b a r i u m A l l o y w i t h
I n t e r n a l S t a n d a r d b y I C P-A E S
M e n gP i n g L uJ u n L o n g R u c h e n g
(M a a n s h a n I r o na n dS t e e l C o . , L t d . 243000)
A b s t r a c t T o r e s e a r c h t h e m e t h o d d e t e r m i n i n g C a , B a , A l , C ui ns i l i c o n -c a l c i u m -b a r i u ma l l o y u s i n g Ya s i n t e r n a l s t a n d -a r db y I C P-A E Ss p e c t r o m e t e r .T h e o p t i m u mw o r k i n g c o n d i t i o n s a r e f o u n d e d .T h e r e c o v e r y e x p e r i m e n t , p r e c i s i o ne x p e r i -m e n t , i n t e r f e r e n c e e x p e r i m e n t a r e c a r r i e d o u t . T o d e t e r m i n e t h e s o l u t i o n t e n t i m e s , t h e d e t e c t i o n l i m i t a n dl o wl i m i t o f d e -t e r m i n a t i o na r ed e t e r m i n e d . T h e r e s u l t s a r e a c c o r d a n c e w i t ht h e s t a n d a r dv a l u e .
K e y w o r d s I C P -A E S s p e c t r o m e t e r ; s i l i c o n -c a l c i u m -b a r i u m ;e l e m e n t ; d e t e r m i n a t i o n m e t h o d
硅钙钡是炼钢过程中的脱氧剂 , 主要成分为 S i , C a , B a , A l , F e 。 传统湿法分析硅钙钡中 C a , B a , A l , C u 的时间长 , 操作繁杂且精确度差 。 也可在 I C P 光 谱仪上用 C o 作为内标测其中的 A l 和 B a [1]。 采用 等离子全谱直读光谱仪 , 用钇作为内标对多种元素 进行分析研究 , 方法操作简便 , 结果准确 , 分析速度 快 , 适用于生产检验 。
1 试验方法
1. 1 试验条件
采用美国热电公司的 I R I S A d v a n t a g e 等离子光 谱仪 :中阶梯光栅 , 闪耀角 64. 1°, 光栅 52. 6条 /mm , 381m m 焦 距 , C I D 检测 器 , 27. 1M H z R F 高 频发生 器 , 旋流雾化室 , 蠕动泵进样 , 垂直观测 。
仪器高频发生器的功率调至 1350W 时 , 被测 元素的稳定性较好 。 冷却气 14L /mi n , 辅助气 0. 5 L /mi n , 载气 1L /mi n , 短波段积分时间 20s , 长波段 积分时间 5s , 泵速 2. 22m L /mi n 。
由于仪器不同 , 各条谱线的稳定性与灵敏度有 , 1
表 1 分析谱线
元素 波长 /nm
A l 394. 4 396. 1
C a 184. 0
B a 230. 4 233. 5
C u 324. 7 327. 3
Y 224. 4 360. 0
1. 2 样品处理
称取 0. 1g (精确至 0. 0001g ) 样品放在 250m L 聚四氟乙烯烧杯中 , 加入 5m L H F (ρ=1. 15g /mL ) , 滴加硝酸 (ρ=1. 42g /mL ) 至溶液澄清后取下 , 置于 电炉上加热 , 至溶解完全后加 3m L 高氯酸 (ρ=1. 67 g /mL ) , 继续加热冒烟近干 , 冷却后加入 10m L (1+ 1) 盐酸 , 加热煮沸 3m i n 后取下 , 冷却后移入 250m L 容量瓶中 , 定容摇匀 , 用于光谱测定 。
1. 3 标准溶液
按表 2加入各元素的标准溶液至 100m L 容量 瓶中 , 用水稀释到刻度 , 摇匀 。
金 属 制 品 第 31卷
表 2 标准溶液质量浓度 μg /mL
溶液 A l C a B a C u
空白 0000
14. 012. 080. 00. 40
26. 020. 064. 00. 80
38. 032. 048. 01. 20
410. 040. 032. 01. 60
512. 060. 020. 02. 00
2 试验过程
2. 1 溶样分析
试验中钙 、 钡谱线灵敏度高 , 表明溶液中的钙 、
钡离子过高会影响稳定性 。 用高氯酸 、H F 酸溶样 ,
且冒烟近干后用盐酸溶样 。 某些样品有少量残渣 ,
过滤回渣后与未过滤回渣的样品比较见表 3。 从表
中数据可知两者结果接近 , 说明酸不影响试验结果 。
表 3 回渣与未回渣样品中元素含量 w /%
B a A l C a C u
回渣结果 16. 441. 589. 810. 20
未回渣结果 16. 571. 629. 810. 21
2. 2 确定内标
仪器在测量低含量的铜时 , 可不加内标直接测
定 ; 测量高含量的元素时必须加入一定量的内标元
素 。 为更快地测定硅钙钡合金中的各元素 , 采用内
标法进行测量 , 测量时需加装内标混入器 。 试验表
明 , 在测量时喷入 80μg /mL 的 Y 标准溶液时 , 被测
元素的稳定性明显要高 , 采用 Y 溶液作为内标 。
2. 3 回收试验
在硅钙钡试样中加入被测元素 , 回收试验数据
见表 4。
表 4 回收试验数据
被测 元素
元素质量浓度 /(μg ·m L -1)
标准值 加入量 测得值
回收率 / %
C a 54. 84. 058. 699. 6 B a 65. 24. 069. 6101. 0 A l 8. 44. 012. 4100. 0 C u 1. 20. 41. 64102. 0 从表 4可以看出回收试验结果准确 , 令人满意 。
2. 4 精密度与准确度试验
应用所建立的标准曲线 , 对同一硅钙钡标样连 续测量 10次 , 结果见表 5。
表 5 精密度与准确度 %元素 标准值 平均值 相对标准偏差 A l 1. 551. 560. 7988 C a 9. 899. 880. 4391
B a 16. 5416. 410. 7603
C u 0. 130. 130. 6522 2. 5 离子干扰试验
为检测溶液中共存离子间干扰情况 , 需进行离 子干扰试验 :对需要进行试验的离子分别制备 1μg / m L 和 1000μg /mL 溶液各 1份 , 依次检测水 、 1μg / m L 待测元素溶液和 1000μg /mL 干扰元素溶液 , 测 量待测元素分析绝对强度 , 计算干扰系数 。 样品中 的硅已用 H F 酸挥发 , 其干扰可忽略 。 只需测量 A l , C a , B a , C u , Y , F e 之间的干扰 。 试验结果表明 :C a 对 A l 394. 4的干扰系数为 0. 0078, 对 A l 396. 1的干扰 系数为 0. 0037, Y 对 A l 396. 1的干扰系数为 0. 001。 其余的干扰系数均 <0. 001,="" 对结果无影响="">
2. 6 检出限和测定下限
由于硅钙钡合金中 C u , A l 含量低 , 需测定其检 出限和测定下限 。 应用所建立的曲线 , 连续测量空 白 10次 , 其标准偏差的 3倍为试验的检出限 , 检出 限的 10倍为检出下限 , 结果见表 6。
表 6 质量浓度检出限和测定 下限 μg /mL 元素 检出限 测定下限
C u 0. 0040. 04
A l 0. 0060. 06
3 结语
采用等离子全谱直读光谱仪 , 用钇作为内标对 多种元素进行分析研究 , 方法快速准确 , 解决了化学 方法周期长和稳定性差的问题 , 应用于日常的检验 任务中 , 满足了生产分析的要求 。
参考文献
1 刘信文 , 崔素君 . I C P 内标法测定 硅铝钡合 金中的 铝和钡 [J ]. 光谱学与光谱分析 , 2001, 21(6) :852~853
(收 稿日期 :2004-10-13) 作者简介
孟 平 1974年生 , 马鞍 山钢 铁股 份有 限公 司技 术中 心化 学室助理工程师 。
陆 军 1971年生 , 马鞍 山钢 铁股 份有 限公 司技 术中 心化 学室工程师 。
龙如成 1962年生 , 马鞍 山钢 铁股 份有 限公 司技 术中 心化 学室高级工程师 。
·46·
范文三：硅铝钡钙复合脱氧剂在转炉炼钢中的应用
2000年 6月炼 钢Jun. 2000
#16#第16卷第3期SteelmakingVol.16 No.3
硅铝钡钙复合脱氧剂在转炉炼钢中的应用
孙梦维 姚玉国 白连臣(唐山钢铁股份有限公司)
摘 要 采用钢液直接定氧的方式对硅铝钡钙与硅铝铁+硅钙两种脱氧工艺进行了比较,结果表明前一种工艺的脱氧效果明显强于后者。对使用复合脱氧剂前后钢的质量亦作了相关定量分析,结果表明部分质量检测数据得到改善。
关键词 定氧 复合脱氧 炼钢
ApplicationofSi-Al-Ba-CaComplexDeoxidizerInConverterSteelmaking
XunMengwei YaoYuguo BaiLianchen(TangshanIron&SteelCo.,Ltd.)
Abstract Throughoxygendirectdetecting,thedeoxidizationprocessofadoptingSi-Al-Ba-CacomplexdeoxidizeriscomparedwiththeprocessofadoptingSi-Al-FetogetherwithSi-Ca.Theresultshowsthatthedeoxidizationeffectoftheformerisbetterthantheeffectofthelater.Relativequantitativeanalysishasbeencarriedoutonthequalityofthesteelbeforeandafterusingcomplexdeoxidizers.Theresultshowsthatthequalityhasbeenimprovedafterusingcomplexdeox-i
dizers.
Keywords oxygendetecting complexdeoxidizer steelmaking
等采用硅铝钡钙,均取得了显著的工艺及经济效果。
唐钢二炼钢厂自1999年7月开始试验由河南省淅川县冶金材料厂生产的专利产品)))高钡低铝(硅铝钡钙)复合脱氧剂并一次试验成功。同年8月份实现推广应用,截止11月底用量共达92.14t,综合效果显著。
1 前 言
钢液脱氧是炼钢过程中必不可少的工艺环节,其中脱氧剂的选择至关重要。从炼钢用脱氧剂的历史看,最初使用的纯铝(一般用铝饼,Al含量>95%),由于比重轻(2.79gPcm),铝饼不易深入钢液内部,从而限制了铝元素的有效利用率。后采用由Si、Al二元素组成的硅铝铁代替铝饼,
3
因此重增大(约4.3gPcm),使Al元素的有效利用率成倍提高,炼钢用脱氧剂的消耗亦相应降低。近几年来,随着钢材由卖方到买方市场的转化,迫使企业更加注重提高钢的内在质量。复合脱氧剂因具有脱氧能力强,可明显改善钢液纯净度等优点,自然而然受到众多研究机构和钢铁企业的普遍关注,成为近期脱氧剂领域研制和开发的热点,其中尤以含碱土元素Ba、Ca的复合脱氧剂研究最为活跃,部分钢厂已经率先进入工业性试验或推广阶段,如马钢、安钢、邯钢等采用硅铝钡铁,武钢
3
2 脱氧剂的选择
铝作为传统的炼钢用脱氧剂,缘于铝与氧亲和力强及铝、铁之间完全互溶的特性,这也决定了
铝作为炼钢终脱氧剂必须组成部分的地位在很长时间内较难改变,但由于铝加入钢中容易形成高熔点脱氧产物而使钢液流动性变差,会严重影响钢液的可浇性,从而对连铸生产的顺行构成威胁,因此炼钢脱氧时铝的加入量受到了限制。研究表明,含铝的脱氧剂中引入强脱氧元素Ca可有效地对脱氧产生的高熔点夹杂物进行变性处理,从而
联系人:孙梦维,工程师,唐山市(0630167)唐山钢铁股份有限公司二炼钢厂技术科
孙梦维等:硅铝钡钙复合脱氧剂在转炉炼钢中的应用
显著改善铝脱氧钢液的流动性,但由于Ca自身尚存在着如在钢中溶解度低、比重轻、蒸气压高等弱点,如何提高其有效利用率成为确定脱氧剂组成时必须考虑的问题,研究表明,Ba元素不仅本身是具有比重大、蒸气压低的强脱氧剂,而且与Ca
#17#
完全互溶,并随其含量的增加明显降低Ca的蒸气压,因此研制和使用含钙的高钡低铝复合脱氧剂成为铁合金厂家和钢厂共同面对的课题,代表着
今后炼钢用脱氧剂的发展方向,本试验采用的脱氧剂成分见表1。
表1 硅铝钡钙物化指标
项目
Si
要求复验
40~5042.89
Al8~109.25
Ba18~2019.03
化学成分(w)P%Ca6~87.9
Fe余量20.7
S
P
C
1050~1200
3.68
熔点Pe
比重Pg#cm-3
3 试验方案
试验在二炼钢厂30t转炉上进行,试验主要针对钢种为普碳钢和低合金钢,硅铝钡钙以袋装形式(大袋25kg,小袋5kg)在出钢过程中加入钢包,硅铝铁以同样的方式与之作对比试验。质量检验取棒材厂轧制圆钢作样本分析。脱氧剂加入量见表2。
表2 脱氧剂加入量
吹炼终点情况
合金种类普碳
硅铝铁
终[C]>0.06%炉次20~3010~20少加酌情少加
终[C][0.06%未后吹30~4020~3015~3010~20
kg#炉-1
表3 脱氧元素脱氧能力计算结果脱氧反应2[Al]+3[O]=Al2O3[Si]+2[O]=SiO2[Ca]+[O]=CaO[Ba]+[O]=BaO
脱氧常数[Al]@[O]
2
3
[O]=10-5时平衡的[%M]量1.36@10-21.48@10-10.83@10-60.62@10-4
=2.5@10[Si]@[O]2=2.2@10[Ca]@[O]=8.3@10[Ba]@[O]=6.2@10
-14
-5
-10
-8
作出定性的判断。由表3显而易见Ca、Ba的脱氧能
后吹炉次60~8030~60
25~4010~30
表4 脱氧元素的主要物化性能
物化性能
力远远大于Al、Si,排序为:Ca>Ba>Al>Si。
4.2 脱氧元素的主要物化性能
脱氧元素的主要物化性能见表4。
钢硅铝钡钙
低合硅铝铁金钢硅铝钡钙
注:装入量按每炉47?1t计。
4 理论依据
应用复合脱氧剂脱氧,其优越性一是可充分发挥强脱氧剂的脱氧作用,二是通过改变脱氧产物的组成为夹杂物创造更为有利的上浮条件,从而改善钢液流动性和提高钢液的纯净度。
元素熔点SiAlBaCa
Pe1413659710652
沸点蒸气压溶解度P%完全溶解完全溶解0.020.032
密度Pg#cm-3
2.42.73.51.55
PePMP(1600e)2600很低246716401484
很低0.0340.185
4.1 脱氧能力计算
表3是脱氧反应热力学数据及脱氧能力计算。由于高温环境下炼钢反应的复杂性和研究者之间试验条件的差异,结果造成相互间已经取得的一些试验数据有偏差,因此上述计算是近似的,[1]
由上表看出,Ca元素物化性能特点是:沸点低、蒸气压高、密度小,这是Ca单独加入钢中容易蒸发导致其有效利用率低的主要原因,因此要充分发挥Ca元素的强脱氧作用,必须将其与其它元
# 18 # 炼 钢 2000年第3期Ca的上述缺点。Ba元素即具有这方面的功能,其物化性能特点是:蒸气压低、密度大,试验表明,Ba存在时降低Ca蒸气压的作用非常明显,而且Ba元素本身也是仅次于Ca的强脱氧剂。
[1]
公司成立了由科技处、技术中心、二炼钢厂三方共同参与的试验小组,于1999年7月20~26日,首先采用炉前钢液直接定氧的方式对不同脱氧剂的脱氧能力进行了对比测定,共取得对比数据9炉,其中使用硅铝铁炉次4炉,使用硅铝钡钙炉次5炉,详细情况见表5。
5 试验情况5.1 脱氧能力
表5 硅铝钡钙与硅铝铁)硅钙脱氧剂效果对比试验数据
脱氧剂种类硅铝铁
炉号1-79762-78323-127963-79854-81453-7989
硅铝钡钙1-8289
2-8176
4-8135
钢种Q235Q235Q195Q235NCNCNCQ235Q235
终点情况温度Pe170116921745168716971698171617341655
w[C]P%0.07后吹0.050.040.06后吹0.050.050.04
加入脱氧剂数量Pkg硅铝铁硅钙16855070
2520200
3050502550硅铝钡钙
每炉脱氧剂成本P元282.5760505490240400400200400
终点[O]P@10-6615121763890570811709107501027
包内[O]P@10-6
718777825275342910
由表5看出,使用硅铝钡钙脱氧包中[O]明显降低,说明硅铝钡钙的脱氧能力明显强于硅铝铁+硅钙,达到同样的脱氧效果,保守计算使用硅铝钡钙脱氧至少可减少脱氧剂用量20%~25%以上,另外试验过程中使用硅铝钡钙脱氧还发现具有如下特点:1深脱氧作用,对于普碳钢而言,用普通脱氧剂脱氧钢液中[O]含量一般为>(70
-6
~100)@10,本次试验证明使用硅铝钡钙复合脱氧剂后钢液中[O]整体水平下降,可达35@-6
10以下,这个水平甚至比低合金钢的常规氧位还要低。o后吹炉次的脱氧效果好,后吹操作是现场中脱氧时遇到的令人棘手的问题,原因是脱氧剂用量大,而且加入的数量难以准确把握,其结果极易造成钢液脱氧不良或脱氧过度,是导致出现气泡废品或因钢液流动性差而引起连铸工艺事故增加的主要原因,而使用硅铝钡钙脱氧,脱氧效果非常稳定,大大增强了出钢时脱氧的可操作性。另外,上述试验结果进一步得到了生产实践的证实,因其脱氧效果好,钢的成分更易控制,因此受到炼钢工的普遍欢迎。
性,这对于已实现全连铸尤其是小方坯连铸钢厂无疑具有重要意义。众所周知,应用复合脱氧剂后,脱氧产物的组成发生了改变,由高熔点夹杂物变成低熔点复合夹杂物。实践表明,现实生产中影响钢液流动性的重要原因是钢中高熔质点的存在,如生产中发生频率较高的连铸浇注普碳钢水口结瘤的现象,多次取样表明主要是钢中以Al2O3为主的高熔点夹杂物所致。作为对应措施,利用Ca元素对Al2O3的变性处理原理增加铝脱氧钢液流动性已广泛应用于生产实践,成为改善铝脱氧钢液可浇性的行之有效的手段。对于Ba改善钢液流动性的原因,文献[2]认为主要是Ba脱氧产物排出速度快,其中最重要的是形成了钡的低熔点夹杂物,如BaO#SiO2熔点1604e,2CaO#BaO#3SiO2熔点1320e。为验证硅铝钡钙脱氧对钢液流动性所产生的影响,重点跟踪了普碳钢脱氧剂改变后的连铸浇钢工艺,结果表明使用硅铝钡钙脱氧后连铸无结瘤现象发生,由浇钢过程观察钢液液流动性明显改善。进一步分析用其深脱氧后钢中残Al的变化情况,结果表明复合脱氧剂用量Pt,5.2 钢液流动性
孙梦维等:硅铝钡钙复合脱氧剂在转炉炼钢中的应用
浇钢(而用铝或硅铝铁脱氧,[Al]超过0.006%~0.008%(w)连注浇钢困难)。
表6 脱氧剂消耗情况
月 份1~891011
硅铝铁113.61216896.62
用量Pt#d-1硅钙25.73013.55.6
硅铝钡钙5.66
1150.729.14
#19#
综合成本元Pt6.246.685.775.42
5.3 质量分析
使用钡系复合脱氧剂因晶粒得到细化可改善钢的综合性能,已有多家文献[3,4,5]作过详细报道。本次试验重点对由棒材轧制的低合金钢钢筋的强度指标进行了分批检测,结果如下11999年9月份生产的三峡用钢536mm带肋钢筋,统计生产检验数据,抗拉强度:550~600MPa,平均值:580MPa,屈服点范围:355~390MPa,平均值380MPa。随后又进行了抽查,抗拉强度范围:580~615MPa,屈服点范围:345~370MPa。生产检验及抽查检验钢全部合格。o对1999年10月份复合脱氧剂推广后截止同年11月底棒材生产的钢筋分析,不同规格的钢筋均未出现性能不合或边缘性能的现象,抗拉强度、屈服点均高于标准值10MPa以上。?对复合脱氧剂推广前后516mm带肋钢筋随机抽取50炉(100组)数据,检测结果为:同样的C、Mn含量,使用复合脱氧剂后,钢筋的抗拉强度值平均提高10MPa。
另外,宏观质量事故报告进一步印证了上述结论,1999年9月份低合金钢性能不合共产生21起,平均每月2.3起,性能不合的主要原因是强度指标达不到要求。而1999年10月至11月底低合金钢全部采用硅铝钡钙脱氧后,尚未发生因强度低而造成的废品。可见,采用硅铝钡钙脱氧后,钢的质量尤其是低合金钢的质量确有明显提高。
注:吨钢计算基准为普碳钢+低合金钢,脱氧剂价格为:硅
铝铁7000元Pt,硅钙6150元Pt,硅铝钡钙8000元Pt。
金钢相比,普碳钢脱氧的特点一是脱氧剂用量大,二是脱氧的程度与脱氧剂本身的性质关系密切,因此100%推广硅铝钡钙复合脱氧剂后,直接带来的经济效益将更为可观。
6 结 论
(1)采用硅铝钡钙复合脱氧剂脱氧,其脱氧效果明显强于硅铝铁+硅钙,尤其是在钢进行深脱氧方面和终点后吹时作用更加突出。
(2)采用硅铝钡钙脱氧后,钢的质量尤其是在提高低合金钢的强度指标方面作用显著,检测结果抗拉强度平均提高10MPa,因此生产中因强度低而造成的性能不合废品大为减少。
(3)由于硅铝钡钙复合脱氧剂脱氧能力强,脱氧剂消耗降低,平均吨钢成本约降低0.8元。
致谢:本次试验对钢的质量检测部分由公司质管部门完成,在此表示感谢。
参
考
文
献
5.4 成本分析
统计1999年1~11月份脱氧剂消耗情况见表6。
从上表所列数据可以看出,10月份大批量使用硅铝钡钙复合脱氧剂以后,脱氧剂综合成本明显降低,吨钢约降低成本0.8元,按此计算,年产普碳钢+低合金钢200万t计,每年经济效益160万元。需要说明的是,这一成本降低额是在炉前普碳钢尚未完全实现硅铝钡钙脱氧的情况下取得的,而成本降低的潜力恰恰在普碳钢,因为与低合
1 陈襄武.炼钢过程脱氧,北京:冶金工业出版社.1991:85~932 颜根发.含钡硅系合金取代铝脱氧工艺理论探讨.第十届全国
炼钢学术会议论文集,郑州,1998.11
3 孙华君.用CaSiBaAl脱氧剂改善钢的铸态组织,特殊钢,1999,
4:52~53
4 吴耀光,盘昌列,陈会文.单一用硅铝钡铁作转炉炼钢终脱氧
剂试验.炼钢,1999,1:8~11
5 王忠英,张鉴.钡系合金处理轴承钢的工业试验研究.第十届
全国炼钢学术会议论文集,郑州,1998.11
(收稿日期:2000)01)12)
范文四：硅铝钡钙复合脱氧剂在转炉炼钢中的应用1
第22卷 增刊河北理工学院学报Vo l. 22 Supplemen
2000年5月Journal of Hebei Institute of Technology M ay. 2000
文章编号:1007-2829(2000) s 0-0025-06
硅铝钡钙复合脱氧剂在转炉炼钢中的应用
方福进, 孙梦维
(唐山钢铁股份有限公司二炼钢厂, 河北唐山063000)
关键词:定氧; 复合脱氧; 炼钢
摘 要:本试验采用钢液直接定氧的方式对硅铝钡钙与硅铝铁+硅钙两种脱氧工艺进行了比较, 结果表明前一种工艺的脱氧效果明显强于后者。对使用复合脱氧剂前后钢的质量亦作了相关定量分析, 结果表明部分质量检测数据得到改善。
中图分类号:T F 713. 5 文献标识码:A
0 引言
钢液脱氧是炼钢过程中必不可少的工艺环节, 其中脱氧剂的选择至关重要。从炼钢用脱氧剂的历史看, 最初使用的纯铝(一般用铝饼, Al 含量>95%) , 由于比重轻(2. 7
3
后采用由Si 、g /cm ) , 铝饼不易深入钢液内部, 从而限制了Al 元素的有效利用率。Al 二元
素组成的硅铝铁代替铝饼, 因比重增大(4. 3g /cm 3) , 使Al 元素的有效利用率成倍提高, 炼钢用脱氧剂的消耗亦相应降低。近几年来, 随着钢材由卖方到买方市场的转化, 迫使企
业更加注重提高钢的内在质量。复合脱氧剂因具有脱氧能力强、可明显改善钢液纯净度等优点, 而受到众多研究机构和钢铁企业的普遍关注, 成为近期脱氧剂领域研制和开发的热点, 其中尤以含碱土元素Ba 、Ca 的复合脱氧剂研究最为活跃, 部分钢厂已经率先进入工业性试验或推广阶段, 如马钢、安钢、邯钢等采用硅铝钡铁, 武钢等采用硅铝钡钙, 据报道均取得了显著效果。
唐钢二炼钢厂自1999年7月开始试验由河南省淅川县冶金材料厂生产的专利产品—高钡低铝(硅铝钡钙) 复合脱氧剂并一次试验成功, 同年8月份实现大生产推广应用, 截止11月底用量共达92. 14t, 综合效果显著。
1 脱氧剂的选择
Al 作为传统的的炼钢用脱氧剂, 缘于Al 与O 亲和力强及Al 、Fe 之间完全互溶的特性, 这也决定了Al 作为炼钢终脱氧剂中必须组成部分的地位在很长时间内较难改变, 但由于Al 加入钢中容易形成高熔点脱氧产物而使钢液流动性变差, 会严重影响钢液的可浇性, 从而对连铸生产的顺行构成威胁, 因此炼钢脱氧时Al 的加入量受到了限制。研究
收稿日期:1999-12-31
,
26 河北理工学院学报 第22卷表明, 含A l 的脱氧剂中引入强脱氧元素Ca 可有效地对脱氧产生的高熔点夹杂物进行变性处理, 从而显著改善铝脱氧钢液的流动性, 但由于Ca 自身尚存在着在钢中溶解度低、比重轻、蒸气压高等弱点, 因此如何提高其有效利用率成为确定脱氧剂组成时必须考虑的问题。研究表明, Ba 元素不仅是具有比重大、蒸气压低的强脱氧剂, 而且与Ca 完全互溶, 并随其含量的增加明显降低Ca 的蒸气压, 因此研制和使用高钡低铝复合脱氧剂成为铁合金厂家和钢厂共同面对的课题, 代表着今后炼钢用脱氧剂的发展方向, 本试验采用的脱氧剂成分见表1。
表1 硅铝钡钙物化指标
化 学 成 分, %
项 目
S i
要求复验
40～5042. 89
Al 8～109. 25
Ba 18～2019. 03
Ca 6～87. 9
Fe 余量20. 7
S <0. 020.="">
P <0. 020.="">
C <0. 020.="">
1050～1200
3. 68
熔点, ℃
比重g/cm 3
2 试验方案
试验在二炼钢30t 转炉上进行。试验主要针对钢种为普碳钢和低合金钢, 硅铝钡钙以袋装形式(大袋25kg, 小袋5kg) 在出钢过程中加入钢包, 硅铝铁以同样的方式与之作对比试验。质量检验取棒材厂轧制圆钢作样本分析。脱氧剂加入量见表2。
表2 脱氧剂加入量
加入量k g/炉
普碳钢低合金钢
硅铝铁硅铝钡钙硅铝铁硅铝钡钙
终(C>0. 06%炉次
20～3010～20少加酌情少加
吹炼终点情况终(C) ≤0. 06%未后吹
30～4020～3015～3010～20
后吹炉次60～8030～6025～4010～30
注:装入量按每炉47±1t 计。
3 理论依据
应用复合脱氧剂脱氧, 其优越性一是可充分发挥强脱氧剂的脱氧作用, 二是通过改变脱氧产物的组成, 为夹杂物创造更为有利的上浮条件, 从而改善钢液流动性和提高钢液的纯净度。
3. 1 脱氧能力计算(见表3)
表3 脱氧反应热力学数据[1]及脱氧能力计算
脱氧反应2〔Al 〕+3〔O 〕=Al 2O 3〔S i 〕+2〔O 〕=Si 2O 3〔Ca 〕+〔O 〕=BaO 脱氧常数
2×〔〕〔Al 〕O 3=2. 5×10-14
2=2. 2×10-5〔S i 〕×〔O 〕
〔O 〕=10mg/L 时平衡的〔%M 〕量
1. 36×10-21. 48×10-10. 83×10-6
-4
〔Ca 〕×〔O 〕=6. 2×10-8-8
增刊 方福进, 孙梦维:硅铝钡钙复合脱氧剂在转炉炼钢中的应用 27已经取得的一些试验数据有偏差, 因此上述计算是近似的, 但这显然不妨碍我们对元素脱氧能力的强弱对比作出定性的判断。由表3显而易见Ca 、Ba 的脱氧能力远远大于Al 、Si, 排序为:Ca>Ba>Al>Si 。
3. 2 脱氧元素的主要物化性能(见表4)
表4 脱氧元素的主要物化性能
元素Si Al Ba C a
熔点, ℃1413659710652
沸点, ℃2600246716401484
物 化 性 能蒸气压, M P (1600℃)
很低很低0. 0340. 185
溶解度, %完全溶解完全溶解0. 020. 032
密度, (g/cm 3) 2. 42. 73. 51. 55
由表4看出Ca 元素物化性能特点是:沸点低、蒸气压高, 密度小, 这是Ca 单独加入钢中容易蒸发导致其有效利用率低的主要原因, 因此要充分发挥Ca 元素的强脱氧作用, 必须将其与其它元素组成合金的形式, 同时要求这种元素能够弥补Ca 的上述缺点。Ba 元素即具有这方面的功能, 其物化性能特点是:蒸气压低、密度大, 试验表明, Ba 存在时降低Ca 蒸气压的作用非常明显, 而且Ba 元素本身也是仅次于Ca 的强脱氧剂。
[1]
4 试验情况
4. 1 脱氧能力
公司成立了由科技处、技术中心、二炼钢厂三方共同参与的试验小组, 于7月20～26日, 首先采用炉前钢液直接定氧的方式对不同脱氧剂的脱氧能力进行了对比测定, 共取得对比数据9炉, 其中使用硅铝铁炉次4炉, 使用硅铝钡钙炉次5炉, 详细情况见表5。
表5 硅铝钡钙与硅铝铁—硅钙脱氧效果对比试验数据
脱氧剂
炉号
种类
1—7976
硅铝铁
2—78323—127963—79854—8145
硅铝钡钙
3—79891—82892—81764—8135
Q 235Q 235Q 195Q 235NC NC NC Q 235Q 235钢种
终点情况温度℃170116921745168716971698171617341655
(C) %0. 07后吹0. 050. 040. 06后吹0. 050. 050. 04
加入脱氧剂数量, kg 硅铝铁16855070
硅钙2520200
3050502550硅铝钡钙
每炉脱氧剂成本元282. 5760505490240400400200400
终点(O ) mg /L 615121763890570811709107501027
包内(O ) mg/L 718777825275342910
由表5看出, 使用硅铝钡钙脱氧包中(O) 明显降低, 说明硅铝钡钙的脱氧能力明显强于硅铝铁+硅钙, 达到同样的脱氧效果, 保守计算使用硅铝钡钙脱氧至少可减少脱氧剂用量
28 河北理工学院学报 第22卷用, 对于普碳钢而言, 用普通脱氧剂脱氧钢液中[O ]含量一般为70～100mg /L , 本次试验证明使用硅铝钡钙复合脱氧剂后钢液中[O]整体水平下降, 可达35mg /L 以下, 这个水平甚至比低合金钢的常规氧位还要低; 后吹炉次的脱氧效果好, 后吹操作是现场中脱氧时遇到的令人棘手的问题, 原因是脱氧剂用量大, 而且加入的数量难以准确把握, 其结果极易造成钢液脱氧不良或脱氧过度, 是导致出现气泡废品或因钢液流动性差而引发连铸工艺事故增加的主要原因, 而使用硅铝钡钙脱氧, 脱氧效果非常稳定, 大大增强了炉前脱氧的可操作性。另外, 上述试验结果进一步得到生产实践的证实, 因其脱氧效果好, 钢的成分更易控制, 因此受到炼钢工的普遍欢迎。4. 2 钢液流动性
复合脱氧剂的另一个特点是改善钢液的流动性, 这对于已实现全连铸尤其是连铸为小方坯浇注断面的钢厂无疑具有重要意义。众所周知, 应用复合脱氧剂后, 脱氧产物的组成发生了改变, 由高熔点夹杂物变成低熔点复合夹杂物。实践表明, 现实生产中影响钢液流动性的重要原因是钢中高溶质点的存在, 如生产中发生频率较高的连铸浇注普碳钢水口结瘤的现象, 多次取样表明主要是钢中以Al 2O 3为主的高熔点夹杂物所致。作为对应措施, 利用Ca 元素对Al 2O 3的变性处理原理增加铝脱氧钢液流动性已广泛应用于生产实践, 成为改善铝脱氧钢液可浇性的行之有效的手段。对于Ba 改善钢液流动性的原因, 文献[2]认为主要是Ba 脱氧产物排出速度快, 其中最重要的是形成了钡的低熔点夹杂物, 如BaO ?SiO 2熔点1604℃, 2CaO ?BaO ?3SiO 2熔点1320℃。为验证硅铝钡钙脱氧对钢液流动性所产生的影响, 重点跟踪了普碳钢脱氧剂改变后的连铸浇钢工艺, 结果表明使用硅铝钡钙脱氧后连铸无结瘤现象发生, 由浇钢过程观察钢液流动性明显改善。进一步分析用其深脱氧后钢中残Al 的变化情况, 结果表明复合脱氧剂用量高达5kg/t 钢, [Al]达0. 015%而连铸仍能正常浇钢(而用铝或硅铝铁脱氧, [Al ]超过0. 006%～0. 008%连注浇钢困难) 。4. 3 质量分析
使用钡系复合脱氧剂因晶粒得到细化可改善钢的综合性能, 已有多种文献作过详细报道。本次试验重点对由棒材轧制的低合金钢钢筋的强度指标进行了分批检测, 结果如下 9月份生产的三峡用钢 36带肋钢筋, 统计生产检验数据, 抗拉强度:550～600M Pa, 平均值:580M Pa; 屈服点范围:355～390M Pa, 平均值380MPa 。随后又进行了抽查, 抗拉强度范围:580～615M Pa , 屈服点范围:345～370M Pa 。生产检验及抽查检验钢全部合格。 对10月份复合脱氧剂推广后截止11月底棒材生产的钢筋分析, 不同规格的钢筋均未出现性能不合或边缘性能的现象, 抗拉强度、屈服点均高于标准值10MPa 以上。 对复合脱氧剂推广前后 16带肋钢筋随机抽取50炉(100组) 数据, 检测结果为:同样的C 、Mn 含量, 使用复合脱氧剂后, 钢筋的抗拉强度值平均提高10M Pa 。
另外, 宏观质量事故报告进一步印证了上述结论, 1～9月份低合金钢性能不合共产生21起, 平均每月2. 3起, 性能不合的主要原因是强度指标达不到要求。而10月至11月底低合金钢全部采用硅铝钡钙脱氧后, 尚未发生因强度低而造成的废品。可见, 采用硅铝钡钙脱氧后, 钢的质量尤其是低合金钢的质量确有明显提高。4. [3～5]
统计199年1～11月份脱氧剂消耗情况见表6。
表6 1999年1～11月份脱氧剂消耗情况
用量, t/月
月 份
硅铝铁
1～8月9月10月11月
113. 61216896. 62
硅钙25. 73013. 55. 6
硅铝钡钙5. 661150. 729. 14
综合成本元/t 6. 246. 685. 775. 42
注:吨钢计算基准为普碳钢+低合金钢, 脱氧剂价格为:硅铝铁7000元/t, 硅钙15元/t, 硅铝钡钙8000元/t。
从上表所列数据可以看出, 10月份大批量使用硅铝钡钙复合脱氧剂以后, 脱氧剂综合成本明显降低, 吨钢约降低成本0. 8元, 按此推算, 年产普碳钢+低合金钢200万t 计, 每年经济效益160万元。需要说明的是, 这一成本降低额是在炉前普碳钢尚未完全实现硅铝钡钙脱氧的情况下取得的, 而成本降低的潜力恰恰在普碳钢, 因为与低合金钢相比, 普碳钢脱氧的特点一是脱氧剂用量大, 二是脱氧的程度与脱氧剂本身的性质关系密切, 因此100%推广硅铝钡钙复合脱氧剂后, 直接带来的经济效益将更为可观。
5 结论
5. 1 采用硅铝钡钙复合脱氧剂脱氧, 其脱氧效果明显强于硅铝铁+硅钙, 尤其是在钢液进行深脱氧方面和终点后吹时作用更加突出。
5. 2 采用硅铝钡钙脱氧后, 钢的质量尤其是在提高低合金钢的强度指标方面作用显著, 检测结果抗拉强度平均提高10M Pa , 因此生产中因强度低而造成的性能不合废品大为减少。
5. 3 硅铝钡钙复合脱氧剂脱氧能力强, 脱氧剂消耗降低, 平均吨钢成本约降低0. 8元。
本次试验对钢的质量检测部分由公司质管部门完成, 在此表示感谢。
参考文献:
[1] 陈襄武. 炼钢过程脱氧[M ]. 北京:冶金工业出版社:1991. 85-93.
[2] 颜根发. 含钡硅系合金取代铝脱氧工艺理论探讨[A]. 第十届全国炼钢学术会议论文集[C]. 郑州, 1998. 11. [3] 孙华君. 用C aS iBaAl 脱氧剂改善钢的铸态组织[J ]. 特殊钢, 1999, (4) :52-53.
[4] 吴耀光, 盘昌烈, 陈会文. 单一用硅铝钡铁作转炉炼钢终脱氧剂试验[J]. 炼钢, 1999, (1):8-11.
[5] 王忠英, 张鉴. 钡系合金处理轴承钢的工业试验研究[A]. 第十届全国炼钢学术会议论文集[C ], 郑州,
1998. 11.
Silica -alumina -batium -calcium complex deoxidizer
used in converter steelmaking
FANG FU -jin, SUN MENG-w ei
(No . 2Steelmaking Plant of T angshan Iron and Steel Co . Ltd ,
Hebei T angshan 063000, China)
Key words :advantag e of ox yg en analysis ; complex deox idatio n ; steelm aking
Abstract :T his ex periment takes the adv antage of ox yg en analysis , by compareing the deox idzation pro cess of silica-alumina-barium -calcium with that of silica-alumina-iron and silica. As the result, the deox idatio n effect o f the fo urer is better than the effect of the later . We also made the corr elation quantity analysis by the com plex deox idizer and received better quantity data.
范文五：电弧炉炼钢硅钡合金脱氧剂的作用
24 卷第 3 期 特殊钢 Vol. 24. No. 3 第 ?46 ? 2003 年 5 月 SPECIAL STEEL May 2003
电弧炉炼钢硅钡合金脱氧剂的作用
关守东 李占春 曲景春 王俊国 贾长华 胡玉国
()北满特殊钢集团有限责任公司 ,齐齐哈尔 161041
摘 要 生产实践表明 ,电弧炉炼钢利用 BaSi 合金代替部分 Al 作为脱氧剂能有效地降低合金结构钢和 弹簧
钢[ Als]含量 ,可提高其表面质量和减少轴承钢点状废品 。
关键词 BaSi 合金 电弧炉 脱氧剂
Application of Barium2Silicon Alloy Deoxidizer for
Arc Furnace Steelmaking
Guan Shoudong , Li Zhanchun , Qu Jingchun , Wang Junguo , Jia Changhua and Hu Yuguo
()Beiman Special Steel Group Co Ltd , Qiqihaer 161041
Abstract The production practice indicated that it was available to decrease acid soluble aluminium content in alloy
constructional steel and spring steel and increase surface quality of products and reduce reject amount of bearing steel prod2
silicon alloy deoxidizer partially to replace aluminium. ucts because of D2type inclusion by using barium2
Material Index Barium2Silicon Alloy , Arc furnace , Deoxidizer
为了解决合金结构钢 [ Als ] 含量较高导致锻 BaSi 合金 ,合金结构钢和 YB9268 条件轴承钢 入
(均为大包中加入 BaSi 合金 钢水流到四分之三时 件或初轧坯表面质量较差和弹簧钢初轧坯表面质
) 加完,BaSi 合金加入量见表 2 。 量废品量较大以及 YB9268 条件轴承钢点状废品
较多等质量问题 ,北满特钢对此进行了试验研究 。 - 1 表 2 脱氧剂加入量Πkg?t 本课题共试验 55 炉 ,其中合金结构钢 19 炉 , - 1 Ta ble 2 Addition a mount of deoxidizer Πkgt ? YB9268 条件轴承钢 21 炉 ,弹簧钢 15 炉 。根据技 终脱氧 预脱氧 术要求已试生产 189 炉 ,均取得了良好的效果 。 钢种 Al BaSi Al BaSi 合金结构钢 0. 5 - 0. 4Π0. 46 1,2Π1. 29 1 试验方法 轴承钢 1. 0 - 0. 5Π0. 455 1,2Π1. 21
弹簧钢 - 1,1 . 5Π1 . 24 0 . 4Π0 . 48 -
注 :表中数字分子为方案规定量 ,分母为实际加入量 ,BaSi 合金代 由穆棱化工厂和吉林通化钢铁公司冶炼厂提 替 Al 的比例为 2. 5?1 。 供的硅钡合金的化学成分见表 1 。 冶炼工艺基本同现行常规生产工艺 ,但预脱 2 试验结果与讨论 氧 制度和终脱氧制度不同 ,60Si2Mn钢为炉前
加 2. 1 [Als]分析结果
[Als]分析结果见表 3 。
表 1 硅钡合金脱氧剂化学成分Π% 从表 3 中看出 ,应用硅钡合金终脱氧使合金 Table 1 Chemical compositions of barium2silicon alloy de2 结构钢[Als]含量降至 01015 %以下 ,但[ Als ] 的下 oxidizer Π% 限为多少才能保证钢的奥氏体晶粒度还须研究 。
硅钡合金 Si Ba Al Ca 余量 2. 2 晶粒度检验
BaSi 60. 72 12. 96 1. 46 2. 80 22. 06 当 20CrMoA 钢[ Als ]为 01005 %,01006 %时 , 20. 68 6. 57 37. 1 0 35. 65 BaSiAl 晶粒度明显粗化为 7,5 级 ,因此 ,钢中[Als]应有 21 . 20 7 . 30 38 . 39 0 33 . 11 3 注 :硅钡合金密度约为 5. 0 gΠcm、熔点约为 1 050,1 200 ?。
第 3 期 关守东等 :电弧炉炼钢硅钡合金脱氧剂的作用 ?47 ?
表 3 [ Als] 分析结果 是终脱氧加含 Ba 合金其脱氧效果均不明显 ,因
Ta ble 3 Analysis results of acid sol uble al uminium in steel 此 , YB9268 条件轴承钢不能用含 Ba 合金脱氧 。 分析 [ Als ]Π% 钢种 脱氧工艺 2. 5 钢材常温力学性能检验 均值 波动值 炉数 合金结构钢试验 19 炉 ,其中 2 炉 a值初验 k 终脱氧加 BaSi 15 0. 008 0. 004,0. 015 合金结构钢 常 规 21 0. 020 0. 005,0. 059 不合格 ;弹簧钢试验 15 炉 ,其中 1 炉 a值初验不 k
BaSi 21终脱氧加 0. 016 0. 004,0. 028 ,60Si2Mn 钢和合金结构钢的钢材常温力学 合格 轴承钢 ,0. 038 常 规 0. 00646 0. 016 性能检验结果表明钢中应用 BaSi 合金脱氧 ,对钢 预脱氧加 BaSi 0. 011,0. 025 15 0. 015 弹簧钢 常 规 10 0 . 018 0 . 010,0 . 031 () 材常规力学性能影响不大 表 5。
表 5 60Si2Mn 弹簧钢和合金结构钢力学性能检验结果 一个 合 理 下 限 。一 般 认 为 钢 中 [ Als ] 含 量 为
01008 %为宜 。其所需的终脱氧加铝量每吨钢为 Table 5 Examination results of mechanical properties of
spring steel 60Si2Mn and alloy constructional steel 016 kg。 统计σσψδ2. 3 脱硫效果和回磷现象 脱氧工艺 Π Π Π Π sb 炉数 % % MPa MPa BaSi 6 1 296. 87 1 433. 13 34. 88 8. 58 预脱氧加 通过 YB9268 条件轴承钢终脱氧加 BaSi 合金 常规 11 1 263 . 75 1 460 . 42 34 . 04 8 . 79 试验结果表明 ,其脱硫率为 71195 % ,明显高于常 注 :试样热处理制度 :860 ?淬火 ,500,510 ?回火 。 规工艺 。应用 BaSi 合金预脱氧或终脱氧回磷现
象示于表 4 。 2. 6 锻件 、初轧坯表面质量检验 由表 4 可见 ,预脱氧加 BaSi 合金脱氧有回磷 由用 BaSi 脱氧工艺生产合金结构钢 , 轴承 现象 ,这是由于一部分脱氧剂同炉渣反应而损失 , ,弹簧钢共 49 炉 1 188 t 钢坯表面质量检验结 钢BaSi 合金等强脱氧剂使炉渣中磷还原所致 。 而 果可得 ,加 BaSi 合金使锻件 、钢坯表面废品率平 但回磷现象可以通过加强扒渣操作解决 。
均降低 2135 %。
表 4 BaSi 合金脱氧对钢中磷含量的影响 3 结论
Table 4 Effect of barium2silicon alloy deoxidizing on phos2 () 1BaSi 脱氧剂可使合金结构钢和 60Si2Mn phorus content in steel product 弹簧钢[Als]降至 01015 %以下 ,并初步确定[ Als ] 成品 P 含量Π% 钢类 脱氧工艺 炉数 均值 波动值 下限值为 01008 % ; [ Als ] 含量主要取决于脱氧加 终脱氧加 BaSi 19 0. 0199 0. 011,0. 033 合金结构钢 31 0. 0193 0. 012,0. 028 常 规 入铝量 ;终脱氧加入铝量为 016 kgΠt 为宜 。 终脱氧加 BaSi 21 0. 0199 0. 011,0. 026 () 2可使 YB9268 条件轴承钢的点状出现率 常 规 43 0. 0186 0. 011,0. 025 轴承钢 预脱氧和终脱 ( ( )8 0. 0179 0. 015,0. 024 降低至 5115 % ,明显低于同期常规工艺 出现率 YB9268 氧加 BaSi ) 为 25 %,但脱氧效果不佳 。 常 规 9 0. 0176 0. 015,0. 024 60Si2Mn 预脱氧加 BaSi 10 0. 0198 0. 011,0. 025 () 3合金结构钢中脱氧加 BaSi 合金 ,加入量 ( GB1222284) 常 规 8 0 . 0165 0 . 013,0 . 019 为 1125 kgΠt ,可节约 Al 015 kgΠt ,节约 Si 块 1 kgΠt , 可降低成本 416 元Πt 。据测算年效益达到 51 2. 4 脱氧效果 万 元 。 - 6 按常规工艺轴承钢中氧含量约为 15 ×10 , () 4合金结构钢仅将终脱氧加铝量减至 0160 为了降低轴承钢氧含量 ,2000 年 9 月在 YB9268 条 kgΠt 试生产三个月 , 锻件无质量问题 , 工艺可推 件轴承钢品种上进行应用 BaSi 合金代替 Al 预脱 广 ;但实际操作减少终脱氧加铝量的合金结构钢 () 氧试验 ,共试验 7 炉 ;应用 BaSiAl 14Ba220Al236Si的轧材力学性能初验不合格率明显高于常规工 合金预脱氧进行了 3 炉试验 ;2001 年 10 月在同样 艺 。若减少终脱氧 Al ,必须同时加入 1 kgΠt BaSiAl 技术条件轴承钢品种上又进行了 2 炉钢包喂 BaAl 合金代替所有终脱氧加 Al 量 。 () 24Ba259Al合金线代替部分 Al 终脱氧试验 。但 - 6 关守东 ,男 ,32 岁 ,工程师 。从事电弧炉炼钢研究工作 。 ( ) 钢中氧含量较高 ?20 ×10 。
通过实践得出 ,不论是预脱氧加含 Ba 合金还 收稿日期 :2002212218
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