BOF-LF-RH-CC生产DH36船板钢洁净度

D0L:10.13374f.issn1001-053x.2011.s1.029 第33卷增刊1 北京科技大学学报 Vol.33 Suppl.1 2011年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2011 BOF一LF一RH一CC生产DH36船板钢洁净度 吴华杰 元鹏飞岳峰 北京科技大学冶金工程研究院，北京100083 ☒通信作者，E-mail:whjyeah@163.com 摘要洁净度对船板钢的性能具有重要作用.通过对BOF一LF一RH一CC流程生产DH36船板钢各工艺环节系统取样，采 用多种分析方法分析夹杂物的形貌、尺寸、数量及组成，系统研究了D36生产过程中洁净度的衍变规律.研究表明，采用合理 的优化工艺，B0F一LF一RH一CC生产的DH36钢水高洁净度较高，铸坯平均全氧为17.0×106，N为29.0×10~6，显微夹杂物 6.8mm2,主要为尺寸<5μm的球形氧化物和硫化物复合夹杂，满足高级别船板钢的要求. 关键词船板钢：炼钢：洁净度：夹杂物 分类号T℉762·.3 Cleanliness of DH36 ship plate steel produced by BOF-LF-RH-CC processes WU Hua-jie✉，YUAN Peng-fei,.YUE Feng Engineering Research Institute,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:whjyeah@163.com ABSTRACT Cleanliness has important effect on the mechanical properties of ship plate steel.The total oxygen.nitrogen,and inclu- sions in DH36 ship plate steel produced by BOF-LF-RH-CC processes were studied by systematically sampling in each step in steel pro- duction and analyzing the shape,size,quantity and components of inclusions by multiple analyzing techniques.The results indicate that the cleanliness of DH36 steel produced with BOF-LF-RH-CC processes is high.The average total oxygen content of the slab is 17.0x106,the N content is 29.0x10,and the quantity of micro inclusions in the slab is 6.8 mm2.They are mostly spherical complex oxides and sulfides with the size less than 5 um in the slab,which meet the requirements of high-evel ship plate steel. KEY WORDS ship plate steel;steelmaking:cleanliness:inclusions 高级别船板钢要求较高的强度和一定的低温 冲击韧性，除了严格控制钢的成分和组织以 1 生产工艺与研究方法 外1-，钢的洁净度对船板钢的力学性能也有重要 1.1工艺流程概况 影响，夹杂物控制不好会降低钢的塑性和强韧 某厂DH36船板钢的生产工艺流程为BOF一 性5.因此，船板钢生产过程中的洁净度控制也 氩站一LF一RH一钙处理一连铸.转炉容量210t, 是学术研究和工艺控制的重点之一.我国船板钢 铸坯断面300mm×2000mm.经脱硫预处理的铁 冶炼生产以往多采用LF或LF+VD精炼工艺，近 水和一定比例的废钢在转炉中熔炼，转炉终点[C] 些年也有企业采用LF+RH精炼工艺，并采用钙 控制在0.06%（质量分数）左右，出钢后在氩站进 处理控制夹杂物的类型和形貌以满足连铸顺行及 行初步脱氧和合金化，LF工艺采用白渣操作，进行 船板钢性能的要求7).本文在前期研究的基础 最终脱氧和合金化，在RH炉中进行真空脱气操 上，对BOF一LF一RH一CC流程生产DH36船板钢 作，再经钙处理后进行板坯连铸.表1为DH36钢 的洁净度控制进行了研究. 的主要成分 收稿日期：201108-22

第 33 卷 增刊 1 2011 年 12 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 33 Suppl． 1 Dec． 2011 BOF—LF—RH—CC 生产 DH36 船板钢洁净度 吴华杰 元鹏飞 岳 峰 北京科技大学冶金工程研究院，北京 100083 通信作者，E-mail: whjyeah@ 163． com 摘 要 洁净度对船板钢的性能具有重要作用． 通过对 BOF—LF—RH—CC 流程生产 DH36 船板钢各工艺环节系统取样，采 用多种分析方法分析夹杂物的形貌、尺寸、数量及组成，系统研究了 D36 生产过程中洁净度的衍变规律． 研究表明，采用合理 的优化工艺，BOF—LF—RH—CC 生产的 DH36 钢水高洁净度较高，铸坯平均全氧为 17. 0 #10 － 6 ，N 为 29. 0 #10 － 6 ，显微夹杂物 6. 8 mm － 2 ，主要为尺寸 ＜ 5 μm 的球形氧化物和硫化物复合夹杂，满足高级别船板钢的要求． 关键词 船板钢; 炼钢; 洁净度; 夹杂物 分类号 TF762 + . 3 Cleanliness of DH36 ship plate steel produced by BOF-LF-RH-CC processes WU Hua-jie ，YUAN Peng-fei，YUE Feng Engineering Research Institute，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China Corresponding author，E-mail: whjyeah@ 163． com ABSTRACT Cleanliness has important effect on the mechanical properties of ship plate steel． The total oxygen，nitrogen，and inclu￾sions in DH36 ship plate steel produced by BOF-LF-RH-CC processes were studied by systematically sampling in each step in steel pro￾duction and analyzing the shape，size，quantity and components of inclusions by multiple analyzing techniques． The results indicate that the cleanliness of DH36 steel produced with BOF-LF-RH-CC processes is high． The average total oxygen content of the slab is 17. 0 #10 － 6 ，the N content is 29. 0 #10 － 6 ，and the quantity of micro inclusions in the slab is 6. 8 mm － 2 ． They are mostly spherical complex oxides and sulfides with the size less than 5 μm in the slab，which meet the requirements of high-level ship plate steel． KEY WORDS ship plate steel; steelmaking; cleanliness; inclusions 收稿日期: 2011--08--22 高级别船板钢要求较高的强度和一定的低温 冲击 韧 性，除 了 严 格 控 制 钢 的 成 分 和 组 织 以 外［1--4］，钢的洁净度对船板钢的力学性能也有重要 影响，夹杂物控制 不 好 会 降 低 钢 的 塑 性 和 强 韧 性［5--6］． 因此，船板钢生产过程中的洁净度控制也 是学术研究和工艺控制的重点之一． 我国船板钢 冶炼生产以往多采用 LF 或 LF + VD 精炼工艺，近 些年也有企业采用 LF + RH 精炼工艺，并采用钙 处理控制夹杂物的类型和形貌以满足连铸顺行及 船板钢性能的要求［7--9］． 本文在前期研究的基础 上，对 BOF—LF—RH—CC 流程生产 DH36 船板钢 的洁净度控制进行了研究． 1 生产工艺与研究方法 1. 1 工艺流程概况 某厂 DH36 船板钢的生产工艺流程为 BOF— 氩站—LF—RH—钙处理—连铸． 转炉容量 210 t， 铸坯断面 300 mm × 2 000 mm． 经脱硫预处理的铁 水和一定比例的废钢在转炉中熔炼，转炉终点［C］ 控制在 0. 06% ( 质量分数) 左右，出钢后在氩站进 行初步脱氧和合金化，LF 工艺采用白渣操作，进行 最终脱氧和合金化，在 RH 炉中进行真空脱气操 作，再经钙处理后进行板坯连铸． 表 1 为 DH36 钢 的主要成分． DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2011.s1.029

·132 北京科技大学学报 第33卷 表1DH36船板钢主要化学成分（质量分数） 40 Table 1 Chemical composition of DH36 ship plate steel% 35 29.0 9.f 30 编号C Si Mn P S A山， 3从5 25 15 22 2[05 3720.100.221.500.0110.0020.0430.0160.022 20 一372 15 3730.110.221.520.0070.0020.0390.0150.024 -373炉 10 374炉 3740.110.221.480.010.0020.0360.0160.024 一一平的值 TF进站IF山站RH发压RH钙后巾间包诗坯 1.2研究内容和方法 为提高船板钢的钢水洁净度，研究实际生产的 图2各工序钢水氮含量的变化 脱氧、二次氧化和夹杂物控制水平，找出流程中影响 Fig.2 Variations of N content in each steelmaking process 洁净度的限制性环节，本文系统研究了D36船板钢 了钢水中的全氧含量10：钙处理阶段有较明显的增 冶炼过程氧氨、炉渣和夹杂物的行为，为进一步工艺 氧过程，平均增加5×10-6，有明显的二次氧化，与 优化提供依据.具体取样和分析方法如下. 钙处理过程钢渣液面翻腾厉害有关：从出钢到铸坯， 在氩站、LF、RH、中间包和连铸各工序分别取 整体上钢中全氧是逐渐降低的，铸坯中全氧平均为 样，共3炉次.在钢样密实处切取中5mm圆柱试样 17.3×10-6,基本满足高级别船板钢的要求.由图2 和金相试样，圆柱样用于分析全氧和氨含量，由国家 可见：钢中氨从出钢到铸坯是一个逐渐升高的过程， 钢铁材料测试中心采用红外吸收法分析；金相样经 转炉出钢后的氦最低，平均为18×10~6，与采用弱 磨制抛光后用XZ6光学显微镜统计夹杂物数量 沸腾出钢工艺有关，高的氧位阻碍了钢液的吸氮： 变化情况：采用大样电解法分析铸坯中大于50μm LF和RH真空精炼过程氨含量基本不变：钙处理阶 的大型夹杂物情况；用德国Zeiss公司Ultra55型场 段和精炼后至中间包过程是增氨比较严重的两个环 发射扫描电镜分析显微夹杂和大样电解夹杂，并用 节，导致最终铸坯中氨含量为平均29×10-6.根据 牛津仪器Xmax50能谱仪分析夹杂物成分. 氧氨的变化可见，生产中要注意控制钙处理过程的 2试验结果与讨论 二次氧化 2.2各工序显微夹杂物的行为研究 2.1钢中全氧和氮含量变化情况 图3和图4为D36船板钢生产过程中不同尺寸 钢中全氧含量是评价钢水纯净度的重要指标之 显微夹杂物的变化情况.各工序20μm 工序 51 50 45 图1各工序钢水全氧含量的变化 0 30 23 Fig.1 Variations of T.O content in each steelmaking process 由图1可见：钢水出钢后在氩站和LF精炼通过 2 11 21 11 01 加铝初步脱氧和终脱氧后钢中全氧分别降至平均 氩站进站IF进站F出站RH复压RH钙后中间包铸坯 工序 43.3×10-6和27×10-6：脱氧后，RH真空处理进一 图3各工序不同尺寸夹杂物数量的变化(3炉平均值 步使全氧降至平均14.7×10-6，因为RH真空精炼 Fig.3 Variations of inclusions with different sizes in each steelmak- 过程能够促进夹杂物的碰撞长大和去除，从而降低 ing process average of 3 heats data)

北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 表 1 DH36 船板钢主要化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of DH36 ship plate steel % 编号 C Si Mn P S Alt Ti Nb 372 0. 10 0. 22 1. 50 0. 011 0. 002 0. 043 0. 016 0. 022 373 0. 11 0. 22 1. 52 0. 007 0. 002 0. 039 0. 015 0. 024 374 0. 11 0. 22 1. 48 0. 01 0. 002 0. 036 0. 016 0. 024 1. 2 研究内容和方法 为提高船板钢的钢水洁净度，研究实际生产的 脱氧、二次氧化和夹杂物控制水平，找出流程中影响 洁净度的限制性环节，本文系统研究了 D36 船板钢 冶炼过程氧氮、炉渣和夹杂物的行为，为进一步工艺 优化提供依据． 具体取样和分析方法如下． 在氩站、LF、RH、中间包和连铸各工序分别取 样，共 3 炉次． 在钢样密实处切取 5 mm 圆柱试样 和金相试样，圆柱样用于分析全氧和氮含量，由国家 钢铁材料测试中心采用红外吸收法分析; 金相样经 磨制抛光后用 XJZ--6 光学显微镜统计夹杂物数量 变化情况; 采用大样电解法分析铸坯中大于 50 μm 的大型夹杂物情况; 用德国 Zeiss 公司 Ultra55 型场 发射扫描电镜分析显微夹杂和大样电解夹杂，并用 牛津仪器 Xmax50 能谱仪分析夹杂物成分． 2 试验结果与讨论 2. 1 钢中全氧和氮含量变化情况 钢中全氧含量是评价钢水纯净度的重要指标之 一，氮含量变化是判断钢水是否吸入空气的一个重 要指标． 图 1 和图 2 为试验炉次各工序钢中全氧和 氮含量变化情况，进氩站时 372、373 和 374 炉钢中 的全氧分别为 220 × 10 － 6 、310 × 10 － 6 和 360 × 10 － 6 ． 图 1 各工序钢水全氧含量的变化 Fig． 1 Variations of T． O content in each steelmaking process 由图 1 可见: 钢水出钢后在氩站和 LF 精炼通过 加铝初步脱氧和终脱氧后钢中全氧分别降至平均 43. 3 × 10 － 6 和 27 × 10 － 6 ; 脱氧后，RH 真空处理进一 步使全氧降至平均 14. 7 × 10 － 6 ，因为 RH 真空精炼 过程能够促进夹杂物的碰撞长大和去除，从而降低 图 2 各工序钢水氮含量的变化 Fig． 2 Variations of N content in each steelmaking process 了钢水中的全氧含量［10］; 钙处理阶段有较明显的增 氧过程，平均增加 5 × 10 － 6 ，有明显的二次氧化，与 钙处理过程钢渣液面翻腾厉害有关; 从出钢到铸坯， 整体上钢中全氧是逐渐降低的，铸坯中全氧平均为 17. 3 × 10 － 6 ，基本满足高级别船板钢的要求． 由图 2 可见: 钢中氮从出钢到铸坯是一个逐渐升高的过程， 转炉出钢后的氮最低，平均为 18 × 10 － 6 ，与采用弱 沸腾出钢工艺有关，高的氧位阻碍了钢液的吸氮; LF 和 RH 真空精炼过程氮含量基本不变; 钙处理阶 段和精炼后至中间包过程是增氮比较严重的两个环 节，导致最终铸坯中氮含量为平均 29 × 10 － 6 ． 根据 氧氮的变化可见，生产中要注意控制钙处理过程的 二次氧化． 图 3 各工序不同尺寸夹杂物数量的变化( 3 炉平均值) Fig． 3 Variations of inclusions with different sizes in each steelmak￾ing process ( average of 3 heats data) 2. 2 各工序显微夹杂物的行为研究 图 3 和图 4 为 D36 船板钢生产过程中不同尺寸 显微夹杂物的变化情况． 各工序 ＜ 5 μm 的夹杂物 占主要部分，尺寸越大数量越少; 钢水从氩站到铸坯 过程，钢中夹杂物数量呈减少趋势，且尺寸也变小， 当量直径夹杂物数量从氩站时的 21. 4 mm － 2 降至铸 坯的 6. 8 mm － 2 ，大于 10 μm 的夹杂物主要在前段工 序出现，经 LF 处理后大于 10 μm 的夹杂物基本被清 除; 钢水精炼过程，夹杂物数量在 RH 复压后达到最 小，说明 RH 真空处理过程有很好的去除显微夹杂 功效; 钙处理阶段和精炼后至中间包阶段夹杂物有 一定的增加，与二次氧化有关; 各工序夹杂物数量变 ·132·

增刊1 吴华杰等：BOF一LF一RH一CC生产DH36船板钢洁净度 ·133· 化趋势与图1的全氧变化趋势类似. 通过对试样中夹杂物的代表性分析，各工序的 夹杂物主要类型汇总于表2.图5~11为各工序典 214 20 型夹杂物的扫描电镜照片和能谱图. 氩站的夹杂主要为球状A山，0，-SiO2-Mn0夹 11.0 10.3 杂，为初步脱氧产物：LF进站主要为簇状、条状 82 9.0 9.1 6.8 A山，0，夹杂，主要是由于氩站喂入铝线，经吹氩充分 搅拌后形成的脱氧产物AL,O3夹杂；LF过程加入镁 质调渣剂，Mg0扩散到钢中与AL,O3结合形成镁铝 械站进站IF进站F出站RT复也RI钙后中问包铸坯 序 尖晶石类夹杂；精炼过程采用高碱度渣，通过钢一 图4各工序夹杂物数量的变化（当量直径7μm) 渣一夹杂物的反应致使LF和RH阶段都有部分含少 Fig.4 Quantity variations of inclusions in each steelmaking process 量Ca0成分的复合氧化物夹杂；RH钙处理后钢样 the equivalent diameter was 7 um) 包含大量钙铝酸盐夹杂，能谱中基本所有夹杂物都 表2。各工序的主要夹杂物类型 Table 2 Typical kinds of inclusions in each steelmaking process 工序 夹杂物类型 CAS钢样 球状A山203Si02-Mn0复合夹杂 LF进站 簇状、条状A山03 LF出站 Mg0-A203为主，A山203夹杂，部分夹杂还含有Ca、Si和Mn氧化物 RH复压 Mg0-AL,03为主，A山203夹杂，部分夹杂还含有Ca,Si和Mn氧化物 RH钙处理 Ca0-A山203夹杂为主，少量Al203夹杂，Mg0-A山203 中间包 Ca0-A203夹杂，Si02一A203-Mn0复合夹杂 铸坯 CaO-A2O3或MgO-Al2O;与MnS和CaS的复合夹杂，MS和CaS的复合硫化物 b Spectrun1 Fe 4 5 8910 10 um Electron Image 1 Full Scale 77882 cts Cursor:9.905 (72 cts) 图5进氩站的典型夹杂物SEM照片(a)与能谱(b) Fig.5 SEM image a)and energy spectrum b)of typical inclusions at the argon blowing station Spectrum 1 Fe FeFe 6 78 9 Full Scale 34441 cts Cursor:9.905 (12 cts) 10m Electron Image I 图6进LF的典型夹杂物照片(a)与能谱(b) Fig.6 SEM image (a)and energy spectrum (b)of typical inclusions before the LF process

增刊 1 吴华杰等: BOF—LF—RH—CC 生产 DH36 船板钢洁净度 化趋势与图 1 的全氧变化趋势类似． 图 4 各工序夹杂物数量的变化( 当量直径 7 μm) Fig． 4 Quantity variations of inclusions in each steelmaking process ( the equivalent diameter was 7 μm) 通过对试样中夹杂物的代表性分析，各工序的 夹杂物主要类型汇总于表 2． 图 5 ～ 11 为各工序典 型夹杂物的扫描电镜照片和能谱图． 氩站的夹杂主要为球状 Al2O3 --SiO2 --MnO 夹 杂，为初步脱氧产物; LF 进站主要为簇状、条状 Al2O3 夹杂，主要是由于氩站喂入铝线，经吹氩充分 搅拌后形成的脱氧产物 Al2O3 夹杂; LF 过程加入镁 质调渣剂，MgO 扩散到钢中与 Al2O3 结合形成镁铝 尖晶石类夹杂; 精炼过程采用高碱度渣，通过钢-- 渣--夹杂物的反应致使 LF 和 RH 阶段都有部分含少 量 CaO 成分的复合氧化物夹杂; RH 钙处理后钢样 包含大量钙铝酸盐夹杂，能谱中基本所有夹杂物都 表 2 各工序的主要夹杂物类型 Table 2 Typical kinds of inclusions in each steelmaking process 工序 夹杂物类型 CAS 钢样 球状 Al2O3 --SiO2 --MnO 复合夹杂 LF 进站 簇状、条状 Al2O3 LF 出站 MgO--Al2O3 为主，Al2O3 夹杂，部分夹杂还含有 Ca、Si 和 Mn 氧化物 RH 复压 MgO--Al2O3 为主，Al2O3 夹杂，部分夹杂还含有 Ca、Si 和 Mn 氧化物 RH 钙处理 CaO--Al2O3 夹杂为主，少量 Al2O3 夹杂，MgO--Al2O3 中间包 CaO--Al2O3 夹杂，SiO2 --Al2O3 --MnO 复合夹杂 铸坯 CaO--Al2O3 或 MgO--Al2O3 与 MnS 和 CaS 的复合夹杂，MnS 和 CaS 的复合硫化物 图 5 进氩站的典型夹杂物 SEM 照片( a) 与能谱( b) Fig． 5 SEM image ( a) and energy spectrum ( b) of typical inclusions at the argon blowing station 图 6 进 LF 的典型夹杂物照片( a) 与能谱( b) Fig． 6 SEM image ( a) and energy spectrum ( b) of typical inclusions before the LF process ·133·

·134 北京科技大学学报 第33卷 (b)in Spectrum1 Fe h恤Fe 0 6789 Full Scale 14985 ets Cursor9.905 (9 cts) keV 10μm Electron Image 1 图7出LF的典型夹杂物照片(a)和能谱(b) Fig.7 SEM image a)and energy spectrum b)of typical inclusions after the LF process Spectrum4 新 Fe 0 2345678910 10μm Electron Image 1 Full Scale 27681 ets Cunsor:9.905(18 cts) keV 图8RH复压后的典型夹杂物照片(a)和能谱(b) Fig.8 SEM image (a)and energy spectrum(b)of typical inclusions after the RH vacuum process Fe Fe 1 23 45 7 89 10 9μm Electron Image I Full Scale 22709 cts Cursr-9905(18 ct) keV 图9钙处理后的典型夹杂物照片(a)和能谱(b) Fig.9 SEM image (a)and energy spectrum (b)of typical inclusions after the Ca treatment process ( Spectrum 1 0 Fe 人e 2 45 678910 Electron Image 1 Full Seale 27957 cts.905 (7 cts) 6um 图10中间包中的典型夹杂物照片(a)和能谱(b) Fig.10 SEM picture (a)and energy spectrum (b)of typical inclusions in the tundish

北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 图 7 出 LF 的典型夹杂物照片( a) 和能谱( b) Fig． 7 SEM image ( a) and energy spectrum ( b) of typical inclusions after the LF process 图 8 RH 复压后的典型夹杂物照片( a) 和能谱( b) Fig． 8 SEM image ( a) and energy spectrum ( b) of typical inclusions after the RH vacuum process 图 9 钙处理后的典型夹杂物照片( a) 和能谱( b) Fig． 9 SEM image ( a) and energy spectrum ( b) of typical inclusions after the Ca treatment process 图 10 中间包中的典型夹杂物照片( a) 和能谱( b) Fig． 10 SEM picture ( a) and energy spectrum ( b) of typical inclusions in the tundish ·134·

增刊1 吴华杰等：BOF一LF一RH一CC生产DH36船板钢洁净度 ·135· Spectrum1 0 910 10um Electron Image I Full Seale 18062 cts Cursor.0.000 图11铸坯中的典型夹杂物照片(a)和能谱(b) Fig.11 SEM image a)and energy spectrum (b)of typical inclusions in the slab 含有Ca成分，但也有少量AL,03夹杂和Mg0- 杂物含量，需要加强保护浇注，并且优化水口设计和 A山，03，这是由于钙处理的变性反应尚未进行完毕； 连铸工艺，防止保护渣卷渣. 中间包夹杂物主要为钙铝酸盐，还有部分Si02一 3结论 A山O3-Mn0复合夹杂，应为二次氧化产物，需加强 精炼后至连铸对钢水的保护：铸坯中夹杂主要为球 (I)采用BOF一LF一RH一CC工艺可生产洁净 形的Ca0-A,0,或MgO-AL20,氧化物与MnS和 度较高的DH36船板钢.铸坯中平均全氧为17.3× CaS的复合夹杂、MnS和CaS的复合硫化物，因为凝 10-6,N为29.0×10-6，当量直径7um的显微夹杂 固过程中随温度降低发生S偏析，硫化物有的以氧 物数量为6.8mm2 化物为核心生成，有的生成单独或复合的硫化物，未 (2)从出钢到铸坯，流程整体上钢中全氧是逐 发现单独的氧化铝夹杂，说明钙处理对夹杂物的变 渐降低的，而钢中氨是缓慢升高的：RH真空精炼有 性作用明显 较强的脱氧去夹杂作用，RH真空后全氧含量最低， 2.3大型夹杂物 平均14.7×10-6；转炉出钢后的氨最低，平均 一般称尺寸大于50um的夹杂物为大型夹杂 18.0×10-6,与采用弱沸腾出钢工艺有关. 物，这类夹杂分布随机性较强，需要电解一定重量的 (3)该流程的钙处理阶段和精炼后至中间包阶 试样才能得到.表3为大样电解后的分析结果，铸 段存在明显的吸氨现象，说明有较严重的二次氧化： 坯中大型夹杂物较多，主要为300m以上的，数量 钙处理阶段平均增氧5×10-6，增氨4×10-6，与钙 波动较大，平均1.514mg/kg,有的炉次高达2mg/kg 处理过程钢渣液面翻腾厉害导致钢液裸露有关，钙 以上：此外铸坯不同位置的大型夹杂物不均匀，这与 处理工艺需进一步优化：中间包阶段平均增氨5× 大型夹杂物的随机性分布有关.根据对大型夹杂物 10-6 的能谱分析，这些大型夹杂主要为Al、Ti、Mn、Si和 (4)铸坯中夹杂物主要为球形的Ca0-Al203 Ca的部分或全部元素的复合氧化物，主要为二次氧 或MgO-AL,O,氧化物与MnS和CaS的复合夹杂、 化产物；有的夹杂物中含少量的K、Na元素，说明浇 MnS和CaS的复合硫化物，绝大部分尺寸<5μm,未 注时存在保护渣卷渣现象：还发现有单独的A山，O, 发现单独的氧化铝夹杂，说明钙处理对夹杂物的变 夹杂，可能为水口聚集的夹杂物脱落带入铸坯中. 性作用明显，有利于船板钢获得较高的冲击韧性：因 为进一步提高铸坯洁净度水平，降低大型夹 为铸坯凝固过程中随温度降低发生S偏析，硫化物 表3铸坯大型夹杂物的数量 有的以氧化物为核心生成，还有的生成单独或复合 Table 3 Quantity of large-scale nonmetallic inclusions in slab 的硫化物. mg/kg (5)铸坯中大型夹杂物含量不稳定，平均 炉号 372 373 374 1.514mg/kg,有的炉次高达2mg/kg以上，主要为二 铸坯边部 1.900 0.241 2.080 次氧化产物；有的夹杂物中含少量的K、Na元素，说 铸坯1/4处 0.561 2.258 2.045 明浇注时存在保护渣卷渣现象；还发现有单独的 平均 1.231 1.250 2.063 AL,O,夹杂，可能为水口聚集的夹杂物脱落带入铸 坯中.为进一步降低大型夹杂物含量，需要加强保

增刊 1 吴华杰等: BOF—LF—RH—CC 生产 DH36 船板钢洁净度 图 11 铸坯中的典型夹杂物照片( a) 和能谱( b) Fig． 11 SEM image ( a) and energy spectrum ( b) of typical inclusions in the slab 含有 Ca 成 分，但 也 有 少 量 Al2O3 夹 杂 和 MgO-- Al2O3，这是由于钙处理的变性反应尚未进行完毕; 中间包夹杂物主要为钙铝酸盐，还有部分SiO2 -- Al2O3 --MnO 复合夹杂，应为二次氧化产物，需加强 精炼后至连铸对钢水的保护; 铸坯中夹杂主要为球 形的 CaO--Al2O3 或 MgO--Al2O3 氧化物与 MnS 和 CaS 的复合夹杂、MnS 和 CaS 的复合硫化物，因为凝 固过程中随温度降低发生 S 偏析，硫化物有的以氧 化物为核心生成，有的生成单独或复合的硫化物，未 发现单独的氧化铝夹杂，说明钙处理对夹杂物的变 性作用明显． 2. 3 大型夹杂物 一般称尺寸大于 50 μm 的夹杂物为大型夹杂 物，这类夹杂分布随机性较强，需要电解一定重量的 试样才能得到． 表 3 为大样电解后的分析结果，铸 坯中大型夹杂物较多，主要为 300 μm 以上的，数量 波动较大，平均 1. 514 mg /kg，有的炉次高达 2 mg /kg 以上; 此外铸坯不同位置的大型夹杂物不均匀，这与 大型夹杂物的随机性分布有关． 根据对大型夹杂物 的能谱分析，这些大型夹杂主要为 Al、Ti、Mn、Si 和 Ca 的部分或全部元素的复合氧化物，主要为二次氧 化产物; 有的夹杂物中含少量的 K、Na 元素，说明浇 注时存在保护渣卷渣现象; 还发现有单独的 Al2O3 夹杂，可能为水口聚集的夹杂物脱落带入铸坯中． 为进一步提高铸坯洁净度水平，降低大型夹 表 3 铸坯大型夹杂物的数量 Table 3 Quantity of large-scale nonmetallic inclusions in slab mg /kg 炉号 372 373 374 铸坯边部 1. 900 0. 241 2. 080 铸坯 1 /4 处 0. 561 2. 258 2. 045 平均 1. 231 1. 250 2. 063 杂物含量，需要加强保护浇注，并且优化水口设计和 连铸工艺，防止保护渣卷渣． 3 结论 ( 1) 采用 BOF—LF—RH—CC 工艺可生产洁净 度较高的 DH36 船板钢． 铸坯中平均全氧为 17. 3 × 10 － 6 ，N 为 29. 0 × 10 － 6 ，当量直径 7 μm 的显微夹杂 物数量为 6. 8 mm － 2 ． ( 2) 从出钢到铸坯，流程整体上钢中全氧是逐 渐降低的，而钢中氮是缓慢升高的; RH 真空精炼有 较强的脱氧去夹杂作用，RH 真空后全氧含量最低， 平均 14. 7 × 10 － 6 ; 转 炉 出 钢 后 的 氮 最 低，平 均 18. 0 × 10 － 6 ，与采用弱沸腾出钢工艺有关． ( 3) 该流程的钙处理阶段和精炼后至中间包阶 段存在明显的吸氮现象，说明有较严重的二次氧化; 钙处理阶段平均增氧 5 × 10 － 6 ，增氮 4 × 10 － 6 ，与钙 处理过程钢渣液面翻腾厉害导致钢液裸露有关，钙 处理工艺需进一步优化; 中间包阶段平均增氮 5 × 10 － 6 ． ( 4) 铸坯中夹杂物主要为球形的 CaO--Al2O3 或 MgO--Al2O3 氧化物与 MnS 和 CaS 的复合夹杂、 MnS 和 CaS 的复合硫化物，绝大部分尺寸 ＜ 5 μm，未 发现单独的氧化铝夹杂，说明钙处理对夹杂物的变 性作用明显，有利于船板钢获得较高的冲击韧性; 因 为铸坯凝固过程中随温度降低发生 S 偏析，硫化物 有的以氧化物为核心生成，还有的生成单独或复合 的硫化物． ( 5) 铸 坯 中 大 型 夹 杂 物 含 量 不 稳 定，平 均 1. 514 mg /kg，有的炉次高达 2 mg /kg 以上，主要为二 次氧化产物; 有的夹杂物中含少量的 K、Na 元素，说 明浇注时存在保护渣卷渣现象; 还发现有单独的 Al2O3 夹杂，可能为水口聚集的夹杂物脱落带入铸 坯中． 为进一步降低大型夹杂物含量，需要加强保 ·135·

◆136· 北京科技大学学报 第33卷 护浇注，并且优化水口设计和连铸工艺，防止保护渣 报，1995,17(2)：125) 卷渣. [6]Dong L R.Liu X H.Large-scale Nonmetallic Inclusions of steel. Beijing:Metallurgical Industry Press,1991 参考文献 (董履仁，刘新华.钢中大型非金属夹杂物.北京：冶金工业 出版社，1991) [1]Wang H.Liu X L,Tang D,et al.Processing of D36 high-strength [7]Yue F,Bao Y P,Cui H,et al.Study on pureness of high level ship plate steel.J Unin Sci Technol Beijing,2005.27(5):552 ship steel plate produced by process of BOF-F/VD-CC.J Univ (王洪，刘小林，唐获，等.D36高强度船板钢的生产工艺.北 Sci Technol Beijing.2007.29(Suppl):1 京科技大学学报，2005,27(5)：552) [2]Gao X H.Qiu C L.Du L X.Effect of rolling process on micro- (岳峰，包燕平，崔衡，等.BOF-F/VD-CC工艺生产高级船 板钢纯净度的研究.北京科技大学学报，2007,29（增刊）：1) structure and mechanical properties of EH36 ship plate steel.Ma- [8]Liu D M,Bao Y P.Yue F,et al.Study on quality control of high ter Mech Eng,2010.34(5):5 grade hull structure steel.Steelmaking,2007.23(5):27 (高秀华，邱春林，杜林秀.轧制工艺对EH36船板钢显微组 (刘丹妹，包燕平，岳峰，等.高级别船板钢质量控制的研究 织和力学性能的影响.机械工程材料，2010.34(5)：5) 炼钢，2007,23(5)：27) [3]Peng S.Zhang HH.Wu J Y,et al.Effect of heat treatment on [9]Sun B F,Bao Y P.Liu J H,et al.A study on process of calcium the microstructure and mechanical property of high strength marine treatment for grade E hull steel.Spec Steel.2007.28(6):46 steel.Heat Treat,2008.23(2)23 (孙宝芳，包燕平，刘建华，等.E级船板钢钙处理工艺研究 (彭晟，张恒华，吴锦炎，等.热处理工艺对高强度船板钢组织 特殊钢，2007,28(6)：46) 和性能的影响.热处理，2008,23(02)：23) [10]Wu H J.Bao Y P.Yue F.et al.Study on total oxygen content [4]Xu R C.The development of steel for boat deck and its productive and micro inclusion of bearing steel GCrl5 during RH vacuum technology.Laigang Sci Technol,2007(2):5 process.J Unin Sci Technol Beijing,2009.31(Suppl 1):121 (许荣昌.船板钢的发展和生产技术，莱钢科技，2007(2)：5) (吴华杰，包燕平，岳峰，等.RH真空处理GC15轴承钢中全 [5]Xu Z B.Non-metallic inclusions morphology in the steel treated 氧及显微夹杂物的行为研究.北京科技大学学报，2009,31 with caleium.J Univ Sci Technol Beijing,1995,17(2):125 (增刊1)：121) (许中波.钙处理钢中非金属夹杂物的形态，北京科技大学

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