350WG无取向硅钢“炼钢-连铸”工序夹杂物的行为规律及控制研究

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薄规格高牌号无取向硅钢作为电磁能转化过程中的核心材料,其洁净度对产品性能具有至关重大的影响意义,故需要明确夹杂物的行为规律并对其严格控制。基于此本文以某钢厂生产的350WG无取向硅钢产品为研究对象,对其“炼钢-连铸”工序进行全流程跟踪取样,并对该过程中夹杂物的行为规律、热力学及影响因素、控制进行了全面的分析研究。主要研究结论如下:(1)对夹杂物行为规律的研究表明,炼钢各工序夹杂物的平均尺寸及数量密度整体呈现减小的趋势,RH加铝前,夹杂物成分种类中Al2O3-Ca O-Mg O-Si O2的占比较大,而RH加铝后主要以Al2O3为主。小型类球状及大型含P夹杂、类球状氧化锰、5~15μm的块状氧化铝、团簇状氧化铝、大小型类球状复合氧化物经过冶炼工序能够有效的上浮去除,而小型块状含P夹杂、0.5~5μm的块状氧化铝、块状复合氧化物,则会一直存在于钢液中;连铸坯中主要以氧化物、氧-硫复合物居多;氮复合物和氧-硫-氮复合物虽占比较小,但其尺寸更大,且其中亚显微夹杂数量占比更低;沿连铸坯厚度及宽度方向上,越靠近中心,硫化物、氮化物、氧-氮复合物、硫-氮复合物的尺寸越大,且氧-硫复合物、氧-硫-氮复合物的数量占比也越大,而越靠近表面,氧化物、氮化物、硫-氮复合物的数量占比越大。(2)对夹杂物的热力学及影响因素分析表明,含P类夹杂主要是在CAS站炉渣卷入钢液中产生的外来夹杂物;Mn O在RH脱碳工序会大量生成,在RH加铝脱氧后由于被Al还原而完全消失;从CAS站至RH合金化工序钢液中都会有块状氧化铝生成,在RH加铝后会有大量团簇状氧化铝生成;在合金化前,块状及小型类球状复合氧化物中的镁元素主要来源于精炼渣中的Mg O;在合金化后钢液中会生成大型复合氧化物,该类夹杂呈液态;Al N、Mn S、Mg S、Ca S开始析出的温度依次为1146℃、1200℃、1389℃、1417℃;随着钢中Al、Si含量的增大,Ca S、Mg S、Mn S、Al N夹杂开始析出的温度均会升高;随着钢中Mg含量的增大,Mg S夹杂开始析出的温度会升高;随着钢中Mn含量的增大,Mn S夹杂开始析出的温度会升高;随着钢中N含量的增大,Al N夹杂开始析出的温度会大幅升高;随着钢中S含量的增大,Ca S、Mg S、Mn S夹杂开始析出的温度均会有所升高。(3)对夹杂物控制的研究表明,随着RH精炼循环搅拌的时间延长,夹杂物的种类、数量密度及尺寸均会随之减少,经过12 min的循环搅拌出站时,小型块状含P夹杂、0.5~5μm块状氧化铝、块状复合氧化物的去除率显著提升;连铸坯中含镁夹杂物随着镁含量的增加其尺寸呈现减小的趋势,且当氧化物或氧-硫复合物中含有镁元素时,氮化物更难以其为核心析出;精炼渣的碱度、氧化性、钙铝比等化学性能较好,当渣系中Mg O含量为3%时,除了RH进站渣,RH精炼各工序钢渣的成分点均在相图中液相区内,而随着渣系中Mg O组分含量的升高,其成分点开始脱离液相区,且相图液相区面积呈现先增大后减小的趋势;当w(S+O)从33 ppm降至13 ppm时,铸坯中夹杂物的种类及数量有所减少,且氧-硫复合物中更有利于成为氮化物析出核心的含单一Ca S、Mg S、Mn S的氧硫化物比例增加。
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