RH前后鈣處理對高鈦高強鋼夾雜物的影響

舒宏富，熊華報，霍 俊

(馬鋼股份公司技術中心 安徽馬鞍山 243000)

一般地，鈣處理主要是對AlO變性以減少水口堵塞以及改變MnS等夾雜物的類型以提高夾雜物的塑性。漣鋼隋亞飛等人研究了鈣處理對高強機械用鋼夾雜物的影響，認為高強機械用鋼取消鈣處理是可行的。某廠采用“LF→RH→鈣處理”工藝精煉有些牌號鈦含量達0.10%以上的熱軋高強鋼，發現在RH破空后鈣處理，鋼中[Ti]氧化損失較大而影響鈦含量控制的穩定性。此外，在RH破空后鈣處理時還存在噴濺和冒煙現象，影響了作業環境。為改善上述問題，將鈣處理調整至LF結束(RH處理前)進行試驗，并與原鈣處理工藝進行對比考察夾雜物類型的變化和產品性能的影響。

1 試驗條件

(1)試驗鋼種主要成分為0.060C%-0.0030S%-0.045%Als-0.12Ti%。其中，鈦合金化在RH進行。

(2)對比試驗：4爐LF結束(RH前)喂線、3爐RH破空后喂線。鈣線種類為低噴濺實芯純鈣線，喂線速度為200 m/min、喂線長度為600 m。

(3)取樣與夾雜物分析：用桶狀取樣器獲取中包鋼水樣，并取對應爐號的熱軋板樣，制成25 mm×25 mm×20 mm金相樣，經粗磨、細磨拋光后，采用ASPEX 自動掃描夾雜物分析儀分析。

2 試驗結果與討論

2.1 鋼水[Ca]、[Ti]和T.O含量變化

試驗爐次鋼水[Ca]、[Ti]和T.O含量如表1所示。

表1 試驗爐次鋼水[Ca]、[Ti]和T.O含量

由表1可以看出：

(1)LF喂線爐次的鈦損(中包[Ti]和RH喂線前的[Ti]含量差值)為0.0011-0.0065%，平均為0.0041%；而RH喂線爐次的鈦損為0.0065-0.0097%，平均為0.0082%。這是由于RH破空后喂線噴濺引起的鋼水二次氧化的緣故。因此，在RH處理前喂線有利于減少鈦的損失和鋼中[Ti]含量的穩定控制。

(2)經測算，在LF喂鈣線的鈣收得率比RH喂線的高1.5個百分點。LF喂線爐次經RH真空后，由于Ca被氣化從而鋼中鈣含量只剩殘量。從RH到中包的過程中鈣含量損失2-8 ppm，平均為4 ppm。

(3)從RH到中包的過程中T.O含量可降低5-13 ppm，平均為8.8 ppm。

2.2 夾雜物數量與尺寸

試驗爐次的夾雜物數量見表2。

表2 試驗爐次夾雜物數量和尺寸

由表2可以看出：

LF喂鈣線爐次的中包鋼水、熱軋板的夾雜物數量密度均小于RH喂線工藝。

LF喂鈣線爐次的中包鋼水和熱軋板的夾雜物面積率、最大夾雜物的尺寸和大于20 μm的夾雜物數量均小于RH喂線工藝。

這是因為經過LF白渣精煉脫硫和弱攪拌，鋼水的潔凈度已經較高，喂線后，鋼中大多數A1O已經轉變成較低熔點類型夾雜物。繼續經RH的真空循環攪拌，促進較低熔點夾雜物聚合長大及上浮去除。而在RH破空后喂線的夾雜物只能依靠有限的軟吹時間和后續的鎮靜時間內去除鈣處理過程鋼中可能生成的大尺寸夾雜物，所以，最終留在鋼中的夾雜物的數量較LF喂線工藝多，尺寸也較大。

2.3 夾雜物類型及其成分

試驗爐次的夾雜物主要類型為Ti析出物、CaO-AlO、CaS-MnS、AlO和MnS，各類夾雜物所占的比例如表3所示。

表3 試驗爐次各類夾雜物所占的比例(單位：%)

由表3可以看出：在LF結束喂線鈣處理工藝的熱軋板中的Ti析出物比例為70.5%、CaS-MnS類夾雜物比例為23.6%；而RH破空后鈣處理工藝的熱軋板中的兩類夾雜物比例分別為36.4%和56.5%。由此說明，在RH前鈣處理的熱軋板中Ti析出物多，而在RH破空后鈣處理能對MnS起到更好的變性作用。進一步地對試驗爐次的CaO-AlO-CaS類夾雜物組成進行分析，如圖1所示。

圖1 典型爐次的CaO-Al2O3-CaS夾雜物組成

由圖1可以看出：LF喂鈣線爐次的中包鋼水、熱軋板的夾雜物類型以CaO-AlO-CaS為主，且組分相對集中；而RH喂線工藝的夾雜物 CaS-CaO-AlO類為主。

這是由于在鋼液具備超低硫和低氧的前提下，喂線鈣處理后夾雜物中的CaO和CaS含量較高，主要為液態鈣鋁酸鹽夾雜物。在LF精煉結束喂線，再經RH循環攪拌去除及真空處理過程鋼中Ca的氣化損失，夾雜物中CaO和CaS組分下降，故中包和熱板保留的夾雜物類型為AlO-CaO-CaS(少量)。而RH破空后鈣處理的鋼水軟吹后的夾雜物類型不變。

2.4 對產品性能的影響

與原工藝比，LF喂線工藝條件下的鋼水連鑄過程結晶器液位波動和塞棒波動平穩，未發生水口堵塞。跟蹤產品質量和客戶使用情況，產品質量穩定，客戶反饋使用情況良好。目前已將鈣處理場所由RH喂線全部調整至LF結束喂鈣線，納入正常生產。

3 結論

RH處理前喂鈣線的鈦損和鈣收得率優于RH破空后喂線，有利于減少鈦的損失和鋼中鈦含量的穩定控制。

RH處理前喂鈣線的夾雜物數量和尺寸都小于RH破空后喂線，且夾雜物的類型更接近于鈣鋁酸鹽，對熱軋高強鋼成品的力學性能和沖擊功影響不大。