用含钡合金进行钢水脱氧的工业试验
时间：2015-02-25 11:34 来源：未知 作者：admin 点击：次
随着对钢材质量要求的不断提高，纯净钢成为钢铁生产的发展方向，钢水的脱氧和夹杂物的控制成为生产纯净钢的关键问题之一。钡系合金对钢液脱氧具有很好的效果，脱氧产物排出速度快，夹杂物的性质和形态得到改善，夹杂物基本呈球型，尺寸细小且均匀分布于钢中_1]。为了考察含钡合金在现场生产过程中的实际脱氧效果，研究其在大生产条件下的合理操作工艺，在150tLF-VD精炼设备上进行了含钡合金对钢液脱氧的工业试验研究。
脱氧剂的加入量为每吨钢0.8kg，但当终点碳含量发生变化时，脱氧剂的加入量要相应地进行调整。由于FeSiAl、SiAlBaCa合金中含有硅，故原工艺中FeSi的加入量相应减少。工业试验的步骤如下：
(1)电炉出钢合金化的操作工艺不变，合金化的同时加入复合脱氧剂；
(2)钢水到达LF工位时取原始钢样，同时测定氧含量；
(3)LF调整碳含量、提升温度等操作工艺不作改变，与现场实际的操作工艺相同；
(4)向LF加入脱氧剂后20min时测定氧含量，作为调整复合脱氧剂加入量的依据；
(5)在LF精炼结束时取LF精炼终点钢样，同时测定氧含量；
(6)在VD工位处理后取钢样，同时测定氧含量；
(7)喂丝后取钢样，测定氧含量。
在采用铝脱氧的两炉试验中，由于两炉钢的初始全氧含量有较大不同，因而LF操作结束时，试验组1—2的全氧含量最高，但在VD操作结束和喂丝后，两炉钢的全氧含量均较低，在(9～15)X10之间。用FeSiAl脱氧的两炉试验的情况与铝脱氧类似，试验组1-3的数据有一定的波动。而用SiAl—BaCa脱氧的两炉钢的数据在整个试验过程中均相当接近，其初始全氧含量和终点全氧含量几乎完全相等，试验的重现性很好，而且其终点的全氧含量较低。从整个试验过程来看，采用SiAIBaCa脱氧时的全氧含量基本上在各个工位均低于采用铝或FeSiAl脱氧时的全氧含量。这充分说明了采用SiAIBaCa脱氧不仅能够获得较低的全氧含量，且脱氧效果比较持久。
将精炼过程所取的钢样进行研磨、抛光后，用LEICAQ600S图像仪、DMRME显微镜进行观察测量，放大倍率为500倍，每个试样观察5O个视场，对有夹杂物的视场用图像处理系统进行自动与半自动处理。从观察中发现，SiAIBaCa生成的脱氧产物分布均匀，经VD处理后，钢样中夹杂物为10.3个/mm。
经LF工位处理后，较大型夹杂物明显减少，这说明通过聚集、长大而成的较大型夹杂物大部分能够快速上浮。但进入VD工位后，采用SiA1BaCa脱氧的两炉钢的夹杂物的平均面积有所增加，其余炉次的变化不大。分析其原因，一方面是由于钡的原子量较大，因而其复合脱氧产物的面积可能会较大，另一方面是VD工位取样较困难，取样点距离钢一渣界面较近，因此不排除取样时带人一些液态熔渣。
根据脱氧元素的热力学数据可知，钡的脱氧能力略大于钙，远大于铝，在脱氧剂加入量相同的情况下，能获得更低的氧含量。在1600℃下钙的蒸气压为0.184MPa，钡的蒸气压为0.0303MPa，在复合脱氧合金中钡具有降低钙的蒸汽压、增大钙在钢液中的溶解度的作用，可显著提高钙的脱氧和球化夹杂物的能力。钡的原子量大，生成的脱氧产物半径较大，根据夹杂物的上浮理论，夹杂物的上浮速度与夹杂物的半径的平方成正比，因此，含钡合金的脱氧产物上浮速度较快，这也是本次试验中，终点钢样夹杂物中未发现BaO存在的主要原因。
因此，含钡合金具有较强的脱氧能力和使夹杂物变性的能力。FeSiAl、SiA1BaCa时，不论LF操作结束时，还是VD操作及喂丝后，钢中全氧含量均降至较低的水平，其中SiA1BaCa的脱氧效果最好，其脱氧效果比较持久。
3结论
(1)在脱氧产物的尺寸方面，用含钡合金脱氧时，夹杂物的半径都集中在1～3ptm的范围内，夹杂物的大小比较均匀。而用A1、FeSiA1脱氧时，夹杂物的尺寸较大，有半径超过3ptm的夹杂物存在，且分布不均匀，这说明在用含钡合金脱氧时，通过聚集、长大而形成的较大型夹杂物大部分已经上浮。
(2)在夹杂物的形貌方面，用含钡合金脱氧时，夹杂物基本呈球形，尺寸细小，说明该脱氧剂尺寸对夹杂物的球化作用比较明显；在终点脱氧产物中，未发现含钡的夹杂物，说明采用含钡合金处理钢液可以使夹杂物快速上浮。
(来源：炼钢)
