控制内生非金属夹杂物的方法优化

任何钢的冶炼过程都要脱氧，因此，脱氧产物——非金属夹杂物的产生是不可避免的。如何控制好内生非金属夹杂物，特别是Al₂O₃夹杂物的数量、形态和分布，合理地选择脱氧剂及脱氧制度具有关键的作用。目前，有些企业通过运用无Al脱氧工艺及Ca处理技术来控制钢中的夹杂物，取得了一定的效果。

根据元素与氧亲和能力的大小，通常冶炼过程中采用的脱氧元素有Mn、Si、Al等，其中Al的脱氧能力最强，其脱氧产物Al₂O₃熔点高、易形成细的固体颗粒，表面张力比钢液界面张力大，易于上浮，故常用来做终脱氧剂。相比之下，出钢时用SiFe、MnFe脱氧，脱氧产物为SiO₂（固态）、MnO·SiO₂（液态）、MnO·FeO（固溶体），只有与MnO作用形成低熔点化合物才易从钢液中排出。用硅+锰+少量铝脱氧，形成的脱氧产物可能有蔷薇辉石（2MnO·Al₂O₃·5SiO₂）、锰铝榴石（3MnO·Al₂O₃·3SiO₂）、纯Al₂O₃。采用钙处理铝镇静钢时，钙处理前，氧化夹杂物以块状Al₂O₃，或者芯部为Al₂O₃，外部为MnS的夹杂物形式存在；钙处理后，氧化夹杂物转变为芯部为钙铝酸盐、镁尖晶石等，外围是硫化物（Ca，Mn）S的复合夹杂物。Ca与Al₂O₃反应，使复合mCaO·nAl₂O₃夹杂物中的CaO含量（质量分数）逐渐增加并超过25%，逐渐出现mCaO·nAl₂O₃、12CaO·7Al₂O₃等夹杂物，这时夹杂物在钢中呈液态（1455℃），这是钙处理所希望得到的。对脱氧剂和脱氧工艺的选择要根据不同钢种的成分和要求来定。目前企业所用的各类脱氧剂有Si-Fe、Si-Mn、Mn-Fe、Si-Al-Fe及Al块等，其中Al块主要用于沸腾钢的脱氧。

目前的炉外精炼LF及VD处理炉和弧形连铸设备给钢液净化提供了良好条件，其脱氧工艺为：在转炉出钢过程中，罐内加入Si-Mn、Fe-Si或Fe-Mn合金进行脱氧合金化，采用Fe-Al-Si或纯Al终脱氧，然后经LF炉处理后，喂Ca-Si线，或加Ca-Si粒压渣，再经VD炉除去钢中气体。此工艺对提高钢的洁净度有很大作用，可使钢中大颗粒夹杂物基本不存在，但不能彻底消除Al₂O₃对钢的影响。(www.xing528.com)

为解决钢中Al₂O₃夹杂物对钢疲劳性能的影响，用无Al脱氧工艺，即：在转炉出钢过程中，罐内加入Si-Mn、Si-Fe或Mn-Fe进行脱氧合金化，用Si-C或Si-Ca终脱氧。该工艺生产出的重轨钢，钢中Al（质量分数）在0.005%以下，对控制钢中的Al₂O₃夹杂物起到了一定作用。LF精练炉采用高碱度和高Al₂O₃含量的炉渣，并实施了强扩散脱氧。随着渣—钢液间精炼反应的进行，钢液中铝脱氧生成的含较高Al₂O₃的夹杂物向镁、钙铝酸盐转变，所以，在夹杂物检测时，很难找到Al₂O₃的夹杂物，更多的是含镁、钙的复合夹杂物。目前生产的重轨和82B等要求严格的钢种已全部采用此工艺。