不同脱氧方式对钢中夹杂物的影响.pdf_大学文库

D0L:10.13374h.issn1001-053x.2012.11.012 第34卷第11期北京科技大学学报 Vol.34 No.11 2012年11月 Journal of University of Science and Technology Beijing Now.2012 不同脱氧方式对钢中夹杂物的影响邓志银”朱苗勇)☒钟保军) 高新亮” 1)东北大学材料与治金学院，沈阳1108192)邢台钢铁有限责任公司技术中心，邢台054027 ☒通信作者，E-mail:myhu@mail.neu.cdu.cn 摘要为控制钢液中氮含量，实验了两种不同脱氧方式：(I)出钢过程加AI进行强脱氧：（Ⅱ）出钢时不加Al,加入Si-Mn 合金进行弱脱氧，在LF进站再喂入A1线进行强脱氧.借助气体分析仪和扫描电镜对不同脱氧方式下钢中氧氮含量和夹杂物进行了分析.两种不同脱氧方式得到最终产品的全氧含量几乎一致，但方式（Ⅱ）对控制氮含量更为有利，可以使氮的质量分数降低约5×10~6：两种不同脱氧方式对最终产品中夹杂物的类型和尺寸影响不大，均为球状的CaS和Ca0-MgO-A山，0，夹杂物.文中还推断出了采用Si-M如弱脱氧时钢中夹杂物的生成过程. 关键词炼钢：脱氧：夹杂物：氮：热力学分类号TF704.1 Effect of deoxidation methods on inclusions in steel DENG Zhi-yin',ZHU Miao→ong'☒，ZHONG Bao-jun,GA0 Xin-iang》 1)School of Materials and Metallurgy,Northeastern University,Shenyang 110819,China 2)Technology Center,Xingtai Iron Steel Co.Ltd.Xingtai 054027,China Corresponding author,E-mail:myzhu@mail.neu.edu.cn ABSTRACT In order to control the nitrogen content of liquid steel,two different deoxidation methods were applied:(I)Al blocks were added for deoxidation when tapping:(II)Si-Mn alloys without Al were added for deoxidation at first when tapping,and then Al wires were fed at the LF station.The oxygen content,nitrogen content and inclusions in steel deoxidized by the two methods were ana- lyzed by gas analyzer and scanning electron microscopy (SEM).It is found that the total oxygen content of the final product is almost the same with the two deoxidation methods,while the method (II)is more advantageous to control the nitrogen content and by using the deoxidation method the nitrogen content can decrease by about 5x10.Both the deoxidation methods affect little the type and size of inclusions in the final product,and most of the inclusions are globular CaS and CaO-MgO-Al,O,inclusions.The formation process of inclusions during Si-Mn deoxidation was inferred according to SEM observations and thermodynamics. KEY WORDS steelmaking:deoxidation:inclusions:nitrogen:thermodynamics 钢铁企业为满足客户需求，开发出一系列高品入脱氧剂以生成脱氧产物，大部分脱氧产物可以从质钢种.这些高品质钢要求钢液尽可能纯净.钢中钢液中排除.出钢过程钢液完全裸露，与大气直接非金属夹杂物有相当一部分是氧化物，常将钢中氧接触，会发生吸氮氯现象.氧是表面活性元素，可以阻含量作为衡量钢质量的重要指标.此外，TN是一碍钢液吸氮，若出钢过程钢水氧含量较高，钢液吸氮种具有规则外形的硬而脆的夹杂物，对钢的性能特则相对减少.因此在出钢过程采用强脱氧剂进行脱别有害-.控制TN夹杂物的主要途径就是降低氧，钢水中氧含量会大大降低，吸氮会迅速增加，这钢液的T和N含量.因此，降低钢液中的氧氮对控制氮含量是极为不利的. 含量成为治金科技工作者的主要任务之一. 为了减少出钢过程的增氮，本文采用了两种不为了获得较低的氧含量，需要在出钢过程中加同脱氧方式进行实验，研究了不同脱氧方式对氧氮收稿日期：201107-24 基金项目：教有部基本科研业务费专项(N100102001)

第 34 卷第 11 期 2012 年 11 月北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 34 No． 11 Nov． 2012 不同脱氧方式对钢中夹杂物的影响邓志银1) 朱苗勇1) 钟保军2) 高新亮1) 1) 东北大学材料与冶金学院，沈阳 110819 2) 邢台钢铁有限责任公司技术中心，邢台 054027 通信作者，E-mail: myzhu@ mail． neu． edu． cn 摘要为控制钢液中氮含量，实验了两种不同脱氧方式: ( Ⅰ) 出钢过程加 Al 进行强脱氧; ( Ⅱ) 出钢时不加 Al，加入 Si--Mn 合金进行弱脱氧，在 LF 进站再喂入 Al 线进行强脱氧．借助气体分析仪和扫描电镜对不同脱氧方式下钢中氧氮含量和夹杂物进行了分析．两种不同脱氧方式得到最终产品的全氧含量几乎一致，但方式( Ⅱ) 对控制氮含量更为有利，可以使氮的质量分数降低约 5 × 10 － 6 ; 两种不同脱氧方式对最终产品中夹杂物的类型和尺寸影响不大，均为球状的 CaS 和 CaO--MgO--Al2O3 夹杂物．文中还推断出了采用 Si--Mn 弱脱氧时钢中夹杂物的生成过程．关键词炼钢; 脱氧; 夹杂物; 氮; 热力学分类号 TF704. 1 Effect of deoxidation methods on inclusions in steel DENG Zhi-yin1) ，ZHU Miao-yong1) ，ZHONG Bao-jun2) ，GAO Xin-liang1) 1) School of Materials and Metallurgy，Northeastern University，Shenyang 110819，China 2) Technology Center，Xingtai Iron ＆ Steel Co． Ltd．，Xingtai 054027，China Corresponding author，E-mail: myzhu@ mail． neu． edu． cn ABSTRACT In order to control the nitrogen content of liquid steel，two different deoxidation methods were applied: ( Ⅰ) Al blocks were added for deoxidation when tapping; ( Ⅱ) Si-Mn alloys without Al were added for deoxidation at first when tapping，and then Al wires were fed at the LF station． The oxygen content，nitrogen content and inclusions in steel deoxidized by the two methods were analyzed by gas analyzer and scanning electron microscopy ( SEM) ． It is found that the total oxygen content of the final product is almost the same with the two deoxidation methods，while the method ( Ⅱ) is more advantageous to control the nitrogen content and by using the deoxidation method the nitrogen content can decrease by about 5 × 10 － 6 ． Both the deoxidation methods affect little the type and size of inclusions in the final product，and most of the inclusions are globular CaS and CaO-MgO-Al2O3 inclusions． The formation process of inclusions during Si-Mn deoxidation was inferred according to SEM observations and thermodynamics． KEY WORDS steelmaking; deoxidation; inclusions; nitrogen; thermodynamics 收稿日期: 2011--07--24 基金项目: 教育部基本科研业务费专项( N100102001) 钢铁企业为满足客户需求，开发出一系列高品质钢种．这些高品质钢要求钢液尽可能纯净．钢中非金属夹杂物有相当一部分是氧化物，常将钢中氧含量作为衡量钢质量的重要指标．此外，TiN 是一种具有规则外形的硬而脆的夹杂物，对钢的性能特别有害［1--4］．控制 TiN 夹杂物的主要途径就是降低钢液的 Ti 和 N 含量［1--6］．因此，降低钢液中的氧氮含量成为冶金科技工作者的主要任务之一．为了获得较低的氧含量，需要在出钢过程中加入脱氧剂以生成脱氧产物，大部分脱氧产物可以从钢液中排除．出钢过程钢液完全裸露，与大气直接接触，会发生吸氮现象．氧是表面活性元素，可以阻碍钢液吸氮，若出钢过程钢水氧含量较高，钢液吸氮则相对减少．因此在出钢过程采用强脱氧剂进行脱氧，钢水中氧含量会大大降低，吸氮会迅速增加，这对控制氮含量是极为不利的．为了减少出钢过程的增氮，本文采用了两种不同脱氧方式进行实验，研究了不同脱氧方式对氧氮 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2012.11.012

第11期邓志银等：不同脱氧方式对钢中夹杂物的影响 ·1257· 含量和夹杂物的影响，并探讨了Si-Mn脱氧时夹杂 u/% 物的生成过程 0.02 0.04 0.060.080.10 1脱氧热力学分析使用脱氧剂脱氧一般采用含Si、Mn及其他元素（如Ca、Ba和Mg)合金，强脱氧采用纯Al或者Al 10 合金.实际生产中，采用较多主要有Si、Mn和A. -A1.0 -Si.0 采用Si、Mn和Al脱氧的化学反应分别为： 10 --…Mn-0 [Si]+20]=(Si02), △G°=-581900+221.8T,J小mol-1m;(1) 1000.10.20.30.40.50.60.70.8 /%,m% [Mn][0]=(MnO), △G9=-288150+128.3T,J小mol-1☒：(2) 图1Al、Mn和Si与0的平衡曲线 2[A]+3[0]=(Al,03), Fig.1 Al-0,Mn-0 and Si-0 equilibrium curves △G号=-1225000+393.8T,J小mol1.(3) 和Mn 式中：T为温度，K.根据式(1)~(3)可以计算在 2实验 1600℃时与Si、Mn和Al平衡的氧活度a回，计算结果如图1所示.从图1可以看出：A的脱氧能力 2.1实验过程远大于Si和Mn,当钢液中A的质量分数D如为实验钢种为35CrMo,其成分如表1所示.实验 0.02%时，a回可以降至4×10-6以下；Si的脱氧能在邢台钢铁有限责任公司进行，采用两种不同脱氧力比Mn强，当ws在0.2%左右，00在0.7%左方式：(I)出钢过程加A!进行强脱氧；（Ⅱ)出钢时右时，与此Si含量平衡的a为106.7×10-6，而与不加Al,加入Si-Mn合金进行弱脱氧，在LF进站再此Mn含量平衡的a回高达616.6×10-6 喂入A1线进行强脱氧.两种脱氧方式各实验1个由式(1)、(2)和(3)可知，在1600℃时，△G< 浇次，每个浇次13炉.实验均为“80t顶底复吹转 △G<△G9.因此，当A、Mn和Si同时存在钢液中炉→LF精炼（钙处理）→280mm×325mm大方坯连时，最先与氧发生反应的是A山，其次是Si,最后才是铸”流程，精炼采用的渣系均为高碱度渣，碱度约为 Mn;同时，Al可以将Si和Mn的氧化物还原为Si 10,如表2所示.实验过程采用提桶式取样器取样. 表135CrMo化学成分（质量分数） Table 1 Chemical composition of 35CrMo % C Si Mn P Cr Mo 0.34~0.37 0.20-0.24 0.68-0.72 ≤0.015 ≤0.010 0.95~0.990.18-0.21 0.02-0.04 表2实验渣系成分和碱度终产品，采用方式（Ⅱ）脱氧能有效地控制氮含量， Table 2 Composition and basicity of the experimental slag 其得到的氮质量分数比采用方式(I)脱氧得到的质量分数/% 碱度，氮质量分数低5×10-6左右.观察两种不同脱氧方 Ca0 Si0, A203 Mgo R 式LF处理前的全氧质量分数，采用方式（Ⅱ）脱氧 50-60 4-8 20-25 6-8 9-13 的全氧质量分数平均达到146.38×10-6，平均氮质 2.2分析方法量分数仅为16.12×10-6：而采用方式(I)脱氧的采用ELTRA一ONH20O0气体分析仪分析氧和平均全氧质量分数为21.18×10-6，平均氮质量分氮含量.采用JEOL JSM--5610LV型扫描电子显微数则为20.92×10-6，明显比采用方式（Ⅱ）脱氧的镜(SEM)和Thermo Noran能谱仪(EDS)对夹杂物氮质量分数高.这里的氧含量也验证了热力学分析形貌和成分进行分析. 的结果，出钢过程中钢液氧含量高可以有效地控制钢液吸氮，从控氯的角度考虑，出钢弱脱氧方式更为 3结果分析与讨论有利. 3.1不同脱氧方式所得的氧氮含量除了氮含量，不同的脱氧方式得到的全氧含实验得到的平均氧氯含量如图2所示.对于最量和夹杂物形态也不可忽视.从图2中数据可以

第 11 期邓志银等: 不同脱氧方式对钢中夹杂物的影响含量和夹杂物的影响，并探讨了 Si--Mn 脱氧时夹杂物的生成过程． 1 脱氧热力学分析使用脱氧剂脱氧一般采用含 Si、Mn 及其他元素( 如 Ca、Ba 和 Mg) 合金，强脱氧采用纯 Al 或者 Al 合金．实际生产中，采用较多主要有 Si、Mn 和 Al．采用 Si、Mn 和 Al 脱氧的化学反应分别为: ［Si］+ 2［O］ (  SiO2 ) ， ΔG— 1 = － 581 900 + 221. 8T，J·mol － 1［7］; ( 1) ［Mn］+［O］ (  MnO) ， ΔG— 2 = － 288 150 + 128. 3T，J·mol － 1［8］; ( 2) 2［Al］+ 3［O］ (  Al2O3 ) ， ΔG— 3 = － 1 225 000 + 393. 8T，J·mol － 1［9］． ( 3) 式中: T 为温度，K．根据式( 1) ～ ( 3) 可以计算在 1 600 ℃时与 Si、Mn 和 Al 平衡的氧活度 a［O］，计算结果如图 1 所示．从图 1 可以看出: Al 的脱氧能力远大于 Si 和 Mn，当钢液中 Al 的质量分数 w［Al］为 0. 02% 时，a［O］可以降至 4 × 10 － 6 以下; Si 的脱氧能力比 Mn 强，当 w［Si］在 0. 2% 左右，w［Mn］在 0. 7% 左右时，与此 Si 含量平衡的 a［O］为 106. 7 × 10 － 6 ，而与此 Mn 含量平衡的 a［O］高达 616. 6 × 10 － 6 ．由式( 1) 、( 2) 和( 3) 可知，在 1 600 ℃时，ΔG— 3 ＜ ΔG— 1 ＜ ΔG— 2 ．因此，当 Al、Mn 和 Si 同时存在钢液中时，最先与氧发生反应的是 Al，其次是 Si，最后才是 Mn; 同时，Al 可以将 Si 和 Mn 的氧化物还原为 Si 图 1 Al、Mn 和 Si 与 O 的平衡曲线 Fig． 1 Al-O，Mn-O and Si-O equilibrium curves 和 Mn． 2 实验 2. 1 实验过程实验钢种为 35CrMo，其成分如表 1 所示．实验在邢台钢铁有限责任公司进行，采用两种不同脱氧方式: ( Ⅰ) 出钢过程加 Al 进行强脱氧; ( Ⅱ) 出钢时不加 Al，加入 Si--Mn 合金进行弱脱氧，在 LF 进站再喂入 Al 线进行强脱氧．两种脱氧方式各实验 1 个浇次，每个浇次 13 炉．实验均为“80 t 顶底复吹转炉→LF 精炼( 钙处理) →280 mm × 325 mm 大方坯连铸”流程，精炼采用的渣系均为高碱度渣，碱度约为 10，如表 2 所示．实验过程采用提桶式取样器取样．表 1 35CrMo 化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of 35CrMo % C Si Mn P S Cr Mo Al 0. 34 ～ 0. 37 0. 20 ～ 0. 24 0. 68 ～ 0. 72 ≤0. 015 ≤0. 010 0. 95 ～ 0. 99 0. 18 ～ 0. 21 0. 02 ～ 0. 04 表 2 实验渣系成分和碱度 Table 2 Composition and basicity of the experimental slag 质量分数/% CaO SiO2 Al2O3 MgO 碱度， R 50 ～ 60 4 ～ 8 20 ～ 25 6 ～ 8 9 ～ 13 2. 2 分析方法采用 ELTRA--ONH2000 气体分析仪分析氧和氮含量．采用 JEOL JSM--5610LV 型扫描电子显微镜( SEM) 和 Thermo Noran 能谱仪( EDS) 对夹杂物形貌和成分进行分析． 3 结果分析与讨论 3. 1 不同脱氧方式所得的氧氮含量实验得到的平均氧氮含量如图 2 所示．对于最终产品，采用方式( Ⅱ) 脱氧能有效地控制氮含量，其得到的氮质量分数比采用方式( Ⅰ) 脱氧得到的氮质量分数低 5 × 10 － 6 左右．观察两种不同脱氧方式 LF 处理前的全氧质量分数，采用方式( Ⅱ) 脱氧的全氧质量分数平均达到 146. 38 × 10 － 6 ，平均氮质量分数仅为 16. 12 × 10 － 6 ; 而采用方式( Ⅰ) 脱氧的平均全氧质量分数为 21. 18 × 10 － 6 ，平均氮质量分数则为 20. 92 × 10 － 6 ，明显比采用方式( Ⅱ) 脱氧的氮质量分数高．这里的氧含量也验证了热力学分析的结果，出钢过程中钢液氧含量高可以有效地控制钢液吸氮，从控氮的角度考虑，出钢弱脱氧方式更为有利．除了氮含量，不同的脱氧方式得到的全氧含量和夹杂物形态也不可忽视．从图 2 中数据可以 ·1257·

·1258· 北京科技大学学报第34卷看出，考虑测量误差，可以认为两种不同脱氧方反映氧化物夹杂物的总量，因此两种不同脱氧方式得到的最终成品线材的全氧含量几乎一致.氧式对最终产品的氧化物夹杂总量影响并不太化物是钢中主要的非金属夹杂物，钢中总氧可以明显. 147 40- 146 ☑LF进站 ☑LF进站四LF出站图LF出站 1452 题线材网线材 20 30 3 脱氧方式脱氧方式图2脱氧方式对氧氮含量的影响.(a)全氧含量：(b)氮含量 Fig.2 Effect of deoxidation method on the total oxygen and nitrogen content:(a)total oxygen content:(b)nitrogen content 3.2脱氧过程的夹杂物生成物形貌及其能谱图.从图3可以看出，钢中主要夹 3.2.1脱氧产生的夹杂物形貌杂物为簇群状的A山，O3夹杂物和球状的MnS夹图3为采用方式(I)脱氧LF进站时主要夹杂杂物 450 250 b 400 350 200 300 250 《 150 200 10m 100 5 jm 慰150 100 50 Mn 681012 14 2 4 68101214 E/keV E/keV 图3方式(I)脱氧LF进站时夹杂物形貌和能谱.(a)A2O3:(b)MnS Fig.3 Morphology and EDS spectra of inclusions deoxidized by the method (I)before LF:(a)AlO:(b)MnS 图4为采用方式（Ⅱ）脱氧LF进站时的主要夹当采用A1强脱氧时，出钢时钢液中氧迅速与A1 杂物形貌.图中夹杂物主要有深色和浅色两部分：反应生成A山，03夹杂物，其反应速度远远大于经能谱分析各夹杂物深色部分主要为S02,如 Al在钢液中的扩散速度O,易产生局部富Al 图5(a)所示；浅色部分主要为MnO-SiO2和少量而析出簇群状的夹杂物.这些夹杂物尺寸较 MS,还含有一部分钛的化合物，如图5(b)所示.从大，熔点很高，且与钢液润湿性差，很容易上浮图4中可以看出：钢中的夹杂物主要为Mn0-Si02 至渣中，只有少量尺寸较小的夹杂物残留在钢复合夹杂物，这种复合夹杂物呈两种形态，一种是中，如图3. Mn0-Si02夹杂物中包裹着SiO2,另一种为完全的对照图4的夹杂物形貌，依据热力学分析，可以 Mn0-SiO2夹杂物；此外还有极少量的单独SiO2夹推断采用Si一Mn弱脱氧时夹杂物的生成过程，其示杂物.复合夹杂物的尺寸较大，大多数夹杂物尺寸意图如图6所示：超过了20μum,在扫描电子显微镜下还可以发现一 (a)Si-Mn弱脱氧，Si的脱氧能力较Mn强，因定数量尺寸超过50um的夹杂物. 此出钢时钢液中氧首先与Si反应生成SiO2夹杂物 3.2.2脱氧夹杂物的生成过程 (如图4(a)); 由热力学分析可知，A!是极强的脱氧元素. (b)Mn逐渐与SiO2反应生成液态的MnO-

北京科技大学学报第 34 卷看出，考虑测量误差，可以认为两种不同脱氧方式得到的最终成品线材的全氧含量几乎一致．氧化物是钢中主要的非金属夹杂物，钢中总氧可以反映氧化物夹杂物的总量，因此两种不同脱氧方式对最终产品的氧化物夹杂总量影响并不太明显．图 2 脱氧方式对氧氮含量的影响． ( a) 全氧含量; ( b) 氮含量 Fig． 2 Effect of deoxidation method on the total oxygen and nitrogen content: ( a) total oxygen content; ( b) nitrogen content 3. 2 脱氧过程的夹杂物生成 3. 2. 1 脱氧产生的夹杂物形貌图 3 为采用方式( Ⅰ) 脱氧 LF 进站时主要夹杂物形貌及其能谱图．从图 3 可以看出，钢中主要夹杂物为簇群状的 Al2O3 夹杂物和球状的 MnS 夹杂物．图 3 方式( Ⅰ) 脱氧 LF 进站时夹杂物形貌和能谱． ( a) Al2O3 ; ( b) MnS Fig． 3 Morphology and EDS spectra of inclusions deoxidized by the method ( Ⅰ) before LF: ( a) Al2O3 ; ( b) MnS 图 4 为采用方式( Ⅱ) 脱氧 LF 进站时的主要夹杂物形貌．图中夹杂物主要有深色和浅色两部分: 经能谱分析各夹杂物深色部分主要为 SiO2，如图 5( a) 所示; 浅色部分主要为 MnO--SiO2 和少量 MnS，还含有一部分钛的化合物，如图 5( b) 所示．从图 4 中可以看出: 钢中的夹杂物主要为 MnO--SiO2 复合夹杂物，这种复合夹杂物呈两种形态，一种是 MnO--SiO2 夹杂物中包裹着 SiO2，另一种为完全的 MnO--SiO2 夹杂物; 此外还有极少量的单独 SiO2 夹杂物．复合夹杂物的尺寸较大，大多数夹杂物尺寸超过了 20 μm，在扫描电子显微镜下还可以发现一定数量尺寸超过 50 μm 的夹杂物． 3. 2. 2 脱氧夹杂物的生成过程由热力学分析可知，Al 是极强的脱氧元素．当采用 Al 强脱氧时，出钢时钢液中氧迅速与 Al 反应生成 Al2O3 夹杂物，其反应速度远远大于 Al 在钢液中的扩散速度［10］，易产生局部富 Al 而析出簇群状的夹杂物．这些夹杂物尺寸较大，熔点很高，且与钢液润湿性差，很容易上浮至渣中，只有少量尺寸较小的夹杂物残留在钢中，如图 3 ．对照图 4 的夹杂物形貌，依据热力学分析，可以推断采用 Si--Mn 弱脱氧时夹杂物的生成过程，其示意图如图 6 所示: ( a) Si--Mn 弱脱氧，Si 的脱氧能力较 Mn 强，因此出钢时钢液中氧首先与 Si 反应生成 SiO2 夹杂物 ( 如图 4( a) ) ; ( b) Mn 逐渐与 SiO2 反应生成液态的MnO-- ·1258·

·1260· 北京科技大学学报第34卷的甚至超过50μm 理前夹杂物主要为球状的Cas和CaO-Mg0-AL,O3 3.3精炼过程夹杂物的转变夹杂物.出现大量球状夹杂物原因是渣系的碱度很图7是采用方式(I)脱氧LF精炼钙处理前的高，使A山03夹杂物易于生成钙铝酸盐夹杂物，这类主要夹杂物形貌及其能谱.从图7可以看出，钙处夹杂物熔点较低，在钢液中呈液态. 25 25 b 20 20 815 10 Ca 5um 5 0 0 6 1012 10124 E/keV E/keV 图7方式(I)钙处理前的夹杂物形貌和能谱.(a)CaS:(b)Ca0一Mg0-A山203 Fig.7 Morphology and EDS spectra of inclusions deoxidized by the method (I)before calcium treatment:(a)CaS:(b)Ca0-Mg0-Al2O3 图8是采用方式（⑩脱氧LF精炼钙处理前的主至渣中，一部分残留在钢液中.当向钢中喂入A!线要夹杂物形貌及其能谱。从图8可以看出：钙处理前时，Al迅速将残留在钢液中的MnO-SiO2复合夹杂物夹杂物也主要为球状的CaS和CaO-MgO-Al,O3夹杂还原，生成Al,O3夹杂物和Si-Mn,使得钢中的主要物，夹杂物中并不含Si,与方式()的结果一致，其尺夹杂物又变成AL,O3夹杂物.在采用高碱度渣精炼寸也并没有太明显的差异.出钢过程采用Si一Mn弱时，A1,03夹杂物又生成钙A1酸盐夹杂物，这与出钢脱氧生成MnO-SiO,复合夹杂物，一部分夹杂物上浮采用强脱氧方式的结果一致. 500 300 (a) (b) 400 250 8300 200 150 200 51 100 % 50 0 10 12 14 101214 图8方式（Ⅱ）钙处理前的夹杂物形貌和能谱图.(a)CaS;(b)CaO-Mg0-A山20 Fig.8 Morphology and EDS spectra of inclusions deoxidized by the method (II)before calcium treatment:(a)CaS:(b)Ca0-Mg0-Al20 综上可知，出钢两种不同脱氧方式对后续夹杂量几乎一致，但方式（Ⅱ）对控制氮含量更为有利，物影响不大，弱脱氧方式能有效地控制钢液吸氮，为可以使氮质量分数降低约5×106 降低钢液中氮含量可以采用先弱脱氧再强脱氧的方 (2)两种不同脱氧方式对最终产品的夹杂物类式进行脱氧.在实验先弱脱氧再强脱氧的方案时，型和尺寸影响不大，均为球状的CaS和CaO-MgO- 因设备原因，本实验喂A!线是在LF工位进行.为 A山203夹杂物. 了延长A山，O,夹杂物上浮时间，且进一步降低LF进站时钢液和渣的氧化性，喂A1线最好待出钢完毕且参考文献渣熔化铺匀后在转炉工位进行 [1]Yu M Q,Wang Z Z,Xu M H,et al.Refining process of super- clean bearing steel.Iron Steel,2006,41 (9):26 4结论 (虞明全，王治政，徐明华，等.超纯轴承钢的精炼工艺.钢铁，2006,41(9)：26) (1)两种不同脱氧方式得到最终产品的全氧含 Fu J.Control of nitrogen and titanium in alloyed steel./Chin Soc

北京科技大学学报第 34 卷的甚至超过 50 μm． 3. 3 精炼过程夹杂物的转变图 7 是采用方式( Ⅰ) 脱氧 LF 精炼钙处理前的主要夹杂物形貌及其能谱．从图 7 可以看出，钙处理前夹杂物主要为球状的 CaS 和 CaO--MgO--Al2O3 夹杂物．出现大量球状夹杂物原因是渣系的碱度很高，使 Al2O3 夹杂物易于生成钙铝酸盐夹杂物，这类夹杂物熔点较低，在钢液中呈液态．图 7 方式( Ⅰ) 钙处理前的夹杂物形貌和能谱 . ( a) CaS; ( b) CaO--MgO--Al2O3 Fig． 7 Morphology and EDS spectra of inclusions deoxidized by the method ( Ⅰ) before calcium treatment: ( a) CaS; ( b) CaO-MgO-Al2O3 图 8 是采用方式(Ⅱ) 脱氧 LF 精炼钙处理前的主要夹杂物形貌及其能谱．从图 8 可以看出: 钙处理前夹杂物也主要为球状的 CaS 和CaO--MgO--Al2O3 夹杂物，夹杂物中并不含 Si，与方式(Ⅰ) 的结果一致，其尺寸也并没有太明显的差异．出钢过程采用 Si--Mn 弱脱氧生成 MnO--SiO2 复合夹杂物，一部分夹杂物上浮至渣中，一部分残留在钢液中．当向钢中喂入 Al 线时，Al 迅速将残留在钢液中的 MnO--SiO2 复合夹杂物还原，生成 Al2O3 夹杂物和 Si--Mn，使得钢中的主要夹杂物又变成 Al2O3 夹杂物．在采用高碱度渣精炼时，Al2O3 夹杂物又生成钙 Al 酸盐夹杂物，这与出钢采用强脱氧方式的结果一致．图 8 方式( Ⅱ) 钙处理前的夹杂物形貌和能谱图 . ( a) CaS; ( b) CaO--MgO--Al2O3 Fig． 8 Morphology and EDS spectra of inclusions deoxidized by the method ( Ⅱ) before calcium treatment: ( a) CaS; ( b) CaO-MgO-Al2O3 综上可知，出钢两种不同脱氧方式对后续夹杂物影响不大，弱脱氧方式能有效地控制钢液吸氮，为降低钢液中氮含量可以采用先弱脱氧再强脱氧的方式进行脱氧．在实验先弱脱氧再强脱氧的方案时，因设备原因，本实验喂 Al 线是在 LF 工位进行．为了延长 Al2O3 夹杂物上浮时间，且进一步降低 LF 进站时钢液和渣的氧化性，喂 Al 线最好待出钢完毕且渣熔化铺匀后在转炉工位进行． 4 结论 ( 1) 两种不同脱氧方式得到最终产品的全氧含量几乎一致，但方式( Ⅱ) 对控制氮含量更为有利，可以使氮质量分数降低约 5 × 10 － 6 ． ( 2) 两种不同脱氧方式对最终产品的夹杂物类型和尺寸影响不大，均为球状的 CaS 和CaO--MgO-- Al2O3 夹杂物．参考文献［1］ Yu M Q，Wang Z Z，Xu M H，et al． Refining process of superclean bearing steel． Iron Steel，2006，41( 9) : 26 ( 虞明全，王治政，徐明华，等．超纯轴承钢的精炼工艺．钢铁，2006，41( 9) : 26) ［2］ Fu J． Control of nitrogen and titanium in alloyed steel． J Chin Soc ·1260·