钢铁EAF-LF/VD-CC工艺生产压力容器钢的洁净度研究唐海燕S李京社、杨树峰、孙开明12，温德松12（1.北京科技大学冶金与生态工程学院，北京100083；2.天津钢管集团有限公司炼钢厂，天津300301）样。示踪剂追踪。综合分析等方法，对LF处理前后。中间包钢水和连铸坯中总氧。显微夹杂及大型夹杂物的数量及变化情况进行了全面研宄。结果表明，LF/VD精炼后钢液w（T| O）平均为15K 106，中间包为17X106，铸坯为（18-24）X 10 6，其中头坯>尾坯>连浇坯>正常坯。铸坯中的显微夹杂物数量是3.53个/mm2，主要为球形钙铝酸盐。硅铝酸盐和铝酸盐与硫化物的复合夹杂，90%以上的夹杂物尺寸小于10Pm；铸坯中大型夹杂物有铁铝硅酸盐。钙镁硅酸盐等，来源于钢的二次氧化。钢包卷渣。耐火材料侵蚀。结晶器卷渣等。
压力容器钢是天津钢管集团有限公司（以下简称天管）生产的主要产品之一，其使用的特殊性决定了其必须有很高的洁净度。为全面了解12Cr1MoVG钢连铸圆坯的洁净度水平及主要影响因素，本试验通过现场取样及实验室分析检验，对其生产全过程钢中夹杂物的行为进行了系统分析和研究，弄清了钢中夹杂物的主要来源、组成及演变规律，找出了影响铸坯清洁度的主要因素，并提出了有针对性的工艺改进措施。
天管生产工艺流程为：废钢+海绵铁+铁水―EAF*LF/VD*CaSi线*CC，中间包公称容量30 t大包到中间包采用全程吹氩保护长水口浇注，中间包到结晶器采用浸入式水口保护浇注，铸坯直径310mm. 1.2试验方法1.2.1采用示踪剂追踪夹杂物的来源试验研究证明，采用示踪剂可以有效地判断钢中非金属夹杂物的来源。本试验在电炉出钢1/3~1/2时向钢包中加入渣量8%的BaC3，中间包覆盖剂中配入覆盖剂量8%的Ce2，中间包涂料中配入8%的La23，结晶器保护渣利用本身含有的Na2、K2作为示踪剂来追踪铸坯中夹杂物的来源。
1.2.2全过程系统取样试验过程选取一个浇次（5炉）分别在电炉出钢后、LF处理前后、VD喂线后、中间包钢水和铸坯上取大样和小样。
杂物数多，版是由顶渣和钢液主要是耐材a侵蚀所致量的含N元素的1.2.3采用多种分析手段进行综合评价钢样和渣样的化学成分采用常规的化学分析方法，钢中总氧和氮采用远红外脉冲法分析，非金属夹杂物采用大样电解法、金相法结合扫描电镜和电子探针等手段检测。
本钢种中间包钢水的化学成分（平均质量分2试验结果和分析2.1钢中总氧含量变化钢中总氧含量包括自由氧和化合氧。自由氧是指溶解于钢液中的氧，化合氧是指存在于钢中各种氧化物中的氧。一般用钢中总氧T来评价钢的洁净度水平。本次试验钢12Cr1MoVG各工序的T含量（质量分数，10-1）平均变化为：电炉后24，正常坯18，连饶坯20，尾坯21.从上可知，经过LF处理后钢水的平均w（T）由处理后w（T）降为10*6，较LF后降低了65.91%说明LF、VD处理对提高钢水洁净度效果明显；中间包w（T）有所上升，说明从钢包到中间包保护浇注的密封性不好，存在少量二次氧化现象；连铸坯氧含量由高到低依次为头土P尾连浇it正常坯。
2.2各工序钢中的显微非金属夹杂物钢中夹杂物按尺寸大小可简单分为显微夹杂物和大型夹杂物两种1231，显微夹杂物指尺寸小于50 m可以在金相显微镜下观察到的夹杂物，大型夹杂物指尺寸大于50m，一般通过大样电解法分离提取后进行观察的夹杂物。
1LF精炼前的非金属夹杂物LF精炼前所取钢样中观察到的夹杂物主要有以下几类：①复合脱氧产物Al2O3-SiO2-MnO，此类夹杂很多，尺寸在10~130Mm；②大量不规则的AhO3；③复合脱氧产物外裹：硫化物，5Mm左右；④（Mn，Fe）S，是由于精炼前钢中硫含量高，与猛在凝固时沿晶界析出所致。
2LF精炼后的非金属夹杂物LF精炼后的非金属夹杂物主要为：①以CaOAl2O3-SiO2为主要成分的复合氧化物夹杂；②以CaO-SiO2为主要成分的复合氧化物夹杂，此两类夹相互作用形成的；③AfcO3-SiO2-MgO外裹硫化钙夹杂，尺寸小于10Mm是钢包渣线镁质耐火材料侵蚀脱落后与脱氧脱硫产物结合所致；④少量含示踪元素Ba的复合夹杂物，成分和钢包渣的成分接近，是由钢包卷渣造成。
2.2.3VD喂线后的非金属夹杂物VD喂线后的非金属夹杂物主要有：①球形铝酸钙，尺寸2~15Mm②条状或三角状的硅酸铁；③（Ca，Mn）S夹杂，有的含少量的Al、Si等元素。
与LF后相比，球形铝酸钙夹杂明显多，Al2O3夹杂减少，这是由于喂入了硅钙线使大部分Al2O3变性为铝酸钙14 51.LF炉中MnS多呈链状，但喂丝后大多变为球形CaS或近球形（Ca，Mn）S，有的和氧化物结合形成复合夹杂物。
中间包的非金属夹杂物类型与VD后夹杂物类型基本相近，但有少量含Ce和La的夹杂，说明有中间包覆盖剂和耐材进入钢液中。
2.2.4铸坯中的非金属夹杂物铸坯中的非金属夹杂物主要有：①球形钙铝酸盐，尺寸在5Mm左右，是ALO3用钙处理后的变性产物；②少量硅铝酸钙球状复合夹杂物，部分夹杂物含Cr、Mo元素，除来源于脱氧产物外，还可能来源于钢液二次氧化或钢水凝固过程形成的氧化物；③氧化物外裹硫化物，数量较少，尺寸小于10Mm；④少量含Mg的复合夹杂物，来源于耐材侵蚀；⑤少量含示踪元素的夹杂物。
2.2.5各工序钢中夹杂物数量和尺寸对5炉钢在LF前后、VD后、中间包、铸坯所取试样于金相显微镜下进行人工分类，统计夹杂物数量，示出了各工序显微夹杂物的数量和尺寸变化情况（平均值）。
由可知，LF到VD钢中显微夹杂物从显著减少到4.85个/mm2，去除率达到50%可见LF、VD去除夹杂物的效果很明显。从VD到中间包显微夹杂减少到2.间包到铸坯显微夹杂物加了1.4个/mm2，说明中间包浇注时有二次氧化现象发生。铸坯中85.8%的显微夹杂物尺寸在0~5Mm2.铸坯中大型夹杂物类型和粒径分布2.3.1铸坯中大型夹杂物类型铸坯中大型夹杂物主要有：①尺寸为100~200Mm的铁铝硅酸盐，主要是脱氧产物聚集长大未来得及排出钢液所致；②300Mm左右的钙镁硅酸盐，-.OKU.t/*闱蓉酬上颇说明：钢包渣间包覆盖剂卷入耐灿响价以。http/下转第54页1夹杂总数LF前LF后VD后屮包铸坯各工序钢中显微夹杂物的数量和尺寸分布复合氧化物，尺寸300 ~700Mm，是结晶器卷渣所致；④少量含示踪元素Ba、Ce和La的复合夹杂，由内生脱氧产物与外来夹杂复合形成。主要夹杂物形貌和成分见表1.通过示踪试验，用探针随机统计了43个夹杂物，结果如下：含BaO、Ce2、La23的夹杂物分别为24个、14个和9个，分别占总测试数的55. 8%32.6%和20.9%；含1（2、化2的夹杂物29个，占总测试数的67.44%含两种或两种以上示踪剂的夹杂物为31个，不含任何示踪剂的夹杂物为10个。
侵蚀、结晶器卷渣都不同程度地存在，其中结晶器卷渣最为严重，其次是钢包卷渣；②大多数夹杂物有多种来源，由内生夹杂物和外来夹杂物复合而成；③深入研究结晶器和钢包流场是减少大型夹杂物的有效途径。
2.3.2铸坯中大型夹杂物的粒径分布在1号和2号铸坯的内外弧分别取电解大样进行电解，结果如表2.由表2可知，本钢种大样电解产物很多，平均为83.21mgA10kg）且内外弧分布无规律，粒径均大于80Mm.对本流程其它钢种的研究也表明大型夹杂物较多，且大多来自结晶器卷渣。此类夹杂危害很大，也可能是导致部分钢管出现裂纹的主要原因之一。
表2铸坯中大型夹杂物的粒径分布样品编号夹杂物质量/不同粒径的夹杂物质量/ 1-内弧1-外弧2-内弧2-外弧3结论天管采用电炉-LF精炼-VD真空-连铸工艺生产的压力容器钢12Cr1MoVG，LF精炼后钢液w（T）平均为44X10*6，VD后为15X10*6，铸坯为（18~24）X 106，其中头尾连浇正常坯。
铸坯中的显微夹杂物主要为球形钙铝酸盐、硅铝酸盐和铝酸盐与硫化物的复合夹杂，90%以上的夹杂物尺寸小于10Mm铸坯中大型夹杂物有铁铝硅酸盐、钙镁硅酸盐等，来源于钢的二次氧化、钢包卷渣、耐火材料侵蚀、结晶器卷渣等。
为减少夹杂物对钢的危害，应加强钢包到中间包长水口的密封保护，采用钢包下渣检测装置，中间包开浇时浸入式水口上方采用挡渣措施；适当减少钢包吹氩流量，加透气砖面积；深入研究结晶器流场，使用优质耐火材料等。