镇静钢(完全脱氧的钢)
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更新时间:2023-05-20
镇静钢
完全脱氧的钢
镇静钢是指完全脱氧的钢,即氧的质量分数不超过0.01%(一般常在0.002%~0.003%)。
基本信息
中文名 | 镇静钢 |
外文名 | killed steel |
材质 | 冶炼时脱氧程度的不同 |
实质 | 完全脱氧的钢 |
领域 | 工程技术 |
学科 | 冶金 |
收起
基本简介
整体分类
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针孔或气泡,影响铸坯质量。采用Si+Mn脱氧后,使钢水可浇性好(不堵水口),又不使铸坯产生针孔或皮下气泡,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%)。
3.1硅镇静钢(C0.29%,Mn0.8%~1.2%,Si0.15%~0.40%),LF精炼后钢水中[O]D与水口堵塞和针孔的关系可知: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,铸坯易形成皮下针孔,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针孔,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);
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
(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:
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。
改变形态
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
轻钙处理后生成钙长石CaO·Al2O3·2SiO2(CaO20%~25%,Al2O337%,SiO244%)或钙黄长石2CaO·Al2O3·SiO2(CaO40%,Al2O337%,SiO222%)。希望把夹杂物成分控制在CaO-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
溶解钙与钢水中固相Al2O3生成不同组成的铝酸钙(CaO-Al2O3)夹杂,CaO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12CaO·7Al2O3,有利于夹杂物上浮,也能够防止水口堵塞。
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12CaO·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。
分类
产品介绍
低碳铝镇静钢
低碳铝镇静钢(LCAK 钢)常用于冰箱等家电面板的原材料,随着社会的进步,用户对低碳铝镇静钢冷轧板的质量要求也越来越高,这就要求铸坯需要有高的洁净度。作为典型的非稳态浇铸,连铸开浇阶段由于浇铸状态的极不稳定,很容易引起结晶器保护渣的卷入和钢水的严重二次氧化。
镇静钢
对于低碳铝镇静钢而言,恶化头坯洁净度的主要因素是中间包二次氧化,并且除了由空气造成的中间包二次氧化外,更大程度上的二次氧化是由中间包耐火材料及覆盖渣等因素造成的。
因此,欲改善低碳铝镇静钢(LCAK 钢)钢头坯洁净度,可从以下5个方面进行。
(1)保证耐火材料的质量,使用低硅耐火材料,并提高砌筑中间包耐火材料内衬的水平,使其更光滑;
(2)保证中间包和水口的烘烤时间,防止内含水分污染钢液;
(3)增强保护浇注,在开浇前往中间包和结晶器中通入大量氩气进行氩洗,并尽可能使用密闭中间包以减少钢液的吸气。有研究得出:中间包容量为60t 时,以4500 L/min 的流量吹氩6min 可使中间包内气氛中氧浓度降至0.2%以下;
(4)使用低氧化性的中间包覆盖渣。有研究发现:由于能够降低渣中SiO2 活度,采用高碱度渣时能较好地降低中间包钢液的氧含量;
(5)等中间包到达一定液位后再开浇。
(6)减小开浇时拉速的增加速率,减小液面的剧烈波动,以减少结晶器保护渣的卷入。