什么是镇静钢

我是小可爱 2024-12-01 12:11:09

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根据冶炼时脱氧程序的不同，钢可分为沸腾钢、镇静钢和半镇静钢。镇静钢为完全脱氧的钢。通常注成上大下小带保温帽的锭型，浇注时钢液镇静不沸腾。由于锭模上部有保温帽（在钢液凝固时作补充钢液用），这节帽头在轧制开坯后需切除，故钢的收得率低，但组织致密，偏析小，质量均匀。优质钢和合金一般都是镇静钢根据钢种和产品质量，脱氧分为3种模式： ①硅镇静钢（用si+mn脱氧）； ②硅铝镇静钢（si+mn+少量al脱氧）； ③铝镇静钢（用过剩al>0.01%）。硅镇静钢用si+mn脱氧，形成的脱氧产物有：①纯sio2(固体)；②mno·sio2（液体）；③mno·feo（固溶体）。对于硅镇静钢，控制mn/si，使其生成液态的mno·sio2，钢水可浇性好，但与si、mn相平衡的[o]d较高（（40～60）×10-6），在结晶器内钢水凝固时易生成皮下**或气泡，影响铸坯质量。采用si+mn脱氧后，使钢水可浇性好（不堵水口），又不使铸坯产生**或皮下气泡，要控制钢水中溶解氧[o]d在（10～20）×10-6。对于含碳较高的硅镇静钢（如高碳硬线钢、弹簧钢），为避免al2o3夹杂的有害作用，一般不加铝脱氧，而是用低铝的铁合金脱氧，钢水中的酸溶铝[al]s极低（<0.002%），则钢中溶解氧[o]d较高。为降低钢中[o]d，在lf精炼采用白渣操作+氩气搅拌，钢渣精炼扩散脱氧，既能把钢水中[o]d降到<20×10-6,也能有效地脱硫（[s]<0.01%）。硅镇静钢（c0.29%,mn0.8%～1.2%,si0.15%～0.40%）,lf精炼后钢水中[o]d与水口堵塞和**的关系可知：钢水中[o]d控制在（10～20）×10-6，既可防止水口堵塞，铸坯又无皮下气孔生成。但钢水中[o]d<10×10-6，水口堵塞的可能性增加，因此应控制好：（1）合适的mn/si ①mn/si低时形成sio2夹杂，增加了水口堵塞的可能性； ②mn/si高（>2.5）时生成典型的mno·sio2（mno54.1%,sio245.9%），夹杂物容易上浮。（2）铁合金中铝含量。如果铁合金中带入的铝使钢水中[al]s>0.003%,就会形成固态al2o3。（3）控制lf白渣精炼时间，减少mno·al2o3生成。 3.2 硅铝镇静钢仅用si+mn脱氧，铸坯易形成皮下**，除采用lf白渣精炼降低钢中[o]d外，还可用si+mn+少量铝脱氧。但如果既要保持连铸的可浇性又要防止铸坯产生皮下**，应用si+mn+少量铝脱氧，形成的脱氧产物可能有：①蔷薇辉石（2mno·2al2o3·5sio2）；②锰铝榴石（3mno·al2o3·3sio2）；③纯（al2o3>25%）。要把夹杂物成分控制在相图中锰铝榴石的阴影区，这样就可达到：①夹杂物熔点低（1400℃），球形易上浮；②热轧时夹杂物可塑性好（800～1300℃）；③锰铝榴石夹杂物中al2o3接近20%左右，变形性最好；④无单独al2o3的析出，钢水可浇性好，不堵水口；⑤脱氧良好，不生成气孔。理论计算指出，在钢中si=0.2%，mn=0.4%，温度为1550℃条件下，若钢中酸溶铝[al]s≤0.005%，则钢中[o]<20×10-6,生成锰铝榴石而无al2o3析出，钢水可浇性好，铸坯又不产生皮下气孔。这对连铸生产是非常重要的。对于高碳硬线钢，用si+mn脱氧控制好钢中的[al]s来得到易变形的锰铝榴石而防止脆性al2o3夹杂析出，这对于防止拉拔脆断是非常重要的。 3.3 铝镇静钢对于中低碳细晶粒钢，要求钢中酸溶铝[al]s≥0.01%；对于低碳铝镇静钢，为改善薄板深冲性能，要求钢中[al]s=0.02%～0.05，为此要求用过剩铝脱氧。这样，需要解决两个问题。（1）加铝方法如何把铝加到钢水中达到目标值，且铝的回收率尽可能高。（2）如何避免al2o3夹杂的有害作用对于加铝方法，将一部法加铝改为两部法加铝： ①出钢时加铝量脱除钢水中超出c—o平衡的过剩氧量： ②精炼加铝量为脱除c相平衡的氧+目标铝含量（喂铝线）。钢水中与酸溶铝[al]s相平衡的[o]d很低，为（2～6）×10-6，脱氧产物全部为al2o3，其害处是：①al2o3熔点高（2050℃），钢水中呈固态；②可浇性差，堵水口；③al2o3可塑性差，不变形，影响钢材性能，尤其是深冲薄板的表面缺陷。为此，采用钙处理（喂si-ca线或ca线）来改变al2o3形态。（1）加铝较少，[al]s较低，采用轻钙处理轻钙处理后生成钙长石**·al2o3·2sio2(**20%～25%,al2o337%,sio244%)或钙黄长石2**·al2o3·sio2（**40%,al2o337%,sio222%）。希望把夹杂物成分控制在**-sio2-al2o3相图中的阴影区。夹杂物钙长石熔点低（1200～1400℃），在钢液中易上浮，可浇性好，不堵水口；热轧时夹杂物易变形不会发生拉拔脆断现象。（2）加铝较多，[al]s较高，采用重钙处理溶解钙与钢水中固相al2o3生成不同组成的铝酸钙（**-al2o3）夹杂，**和al2o3生成五个中间相，其组成与熔点见表2。应控制钢中钙含量，避免生成中间相ca6、ca2、ca而生成液相的12**·7al2o3，有利于夹杂物上浮，也能够防止水口堵塞。生成的铝酸钙夹杂中富集**，具有高的硫容量，能吸收足够的硫，当钢水凝固时，夹杂物中硫的溶解度降低，硫化物沉淀形成中心为铝酸钙**-al2o3,外壳为cas的双相夹杂。钢中加入的ca除与反应外，还能与硫反应生成cas。cas也会引起水口堵塞。为提高钙处理转变al2o3为12**·7al2o3的效率，应控制钢水中的硫含量小于0.01%。若s=0.010%～0.015%，钙处理后有cas生成；s=0.030%～0.040%时，钙处理首先生成cas，cas堵塞水口严重。钙处理铝镇静钢，判断钢水中al2o3向球化转变的指标，文献中有不同的说法：①ca/al>0.14；②ca/t[o]=0.7～1.2。对于铝镇静钢，钙处理后：①解决了可浇性，不堵水口；②夹杂物易上浮去除；③消除了al2o3不变形夹杂物对钢性能的有害作用。 20210311

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