连铸生产焊接气瓶钢中夹杂物

D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2000.06.009 第22卷第6期 北京科技大学学报 Vol22 No.6 2000年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2000 连铸生产焊接气瓶钢中夹杂物 王文军”王新华)张炯明)王万军1)王德城2) 周有预2) 1)北京科技大学冶金学院，北京1000832)武汉钢铁集团公司，武汉430081 摘要对转炉一H真空处理一连铸生产焊接气瓶钢各个工艺阶段钢中非金属夹杂物的形 貌、尺寸、组成及来源等进行了系统的研究.结果发现钢包渣与钢液作用而生成的夹杂物在浇 注过程中可以从钢液中上浮去除，尺寸小于40m的角状和蔟群状的Al,O,夹杂物则难以完全 从钢液中排出而滞留在钢中，从而构成铸坯中非金属夹杂物的主要来源.铸坯中T[O](1416)× 10之间，非金属夹杂物含量为0.090.15mgkg,表明所生产的铸坯具有较高的洁净度. 关键词焊接气瓶钢：连铸；非金属夹杂物 分类号TF777 文献标识码：A 焊接气瓶钢主要用于制造盛装液化石油气 和夹杂物分析研究.同时在每炉第3块铸坯上 和溶解乙炔的钢瓶，它要求钢材要有高的洁净 截取一120mm×120mm×200mm试样，供电解萃 度和低的非金属夹杂物含量.武钢三炼钢自投 取分析用.试验炉次中间包钢水试样的化学成 产以来，一直将提高钢的洁净度作为提高钢质 分见表1. 量工作的重点，为了更准确地对现工艺所生产 钢的洁净度加以判断，本文对第三炼钢厂转炉 100mm 一RH精炼一连铸工艺生产的HP295焊接气瓶 50 mm 钢各工艺阶段钢中的非金属夹杂物进行了系统 的研究 1研究方法 炼钢所用铁水在鱼雷车中进行脱硫预处 50mm 理，然后在250t顶底复吹氧气转炉中进行吹炼， 图1铸还取样示意图 出钢时采用挡渣球挡渣并在钢包中加入Mn-Fe Fig.1 Scheme of sampling from the slabs 合金和少量的铝进行脱氧，出钢后在钢包钢水 表1中间包钢水试样的化学成分（质量分数） 表面添加CaO+Al,O,的粉剂，以便对钢水进行 Table 1 Chemical composition of the steel% 保温和对钢包渣进行改质.在RH钢水精炼处 炉次C Si Mn P S Al N T[O] 进行真空脱气并加入铝进行终脱氧.试验炉次 10.1710.0200.8680.0110.0080.0480.00290.0026 为中间包开浇后的第2、第3和第4炉 20.1670.0190.8790.0150.0080.0460.00280.0026 在RH真空处理前后分别由钢包中取钢水 30.1620.0140.8460.0120.0070.0520.00260.0024 样和钢包渣样.每包钢水开浇后，在钢包钢水每 浇铸50t时在中间包内取钢水样并在浇铸100 2试验结果和讨论 t时取中间包钢水覆盖渣样.在每炉第1块和第 2.1钢中总氧量和复含量的变化 3块铸坯上截取铸坯试样（如图1）：在铸坯横截 图2为RH处理前后钢包内钢水、中间包内 面上1/4高度处截取一50mm厚、100mm宽的 钢水及铸坯中的总氧量和氮含量.由图2(@)可 长条试样：在铸坯横截面1/2宽度处取一50mm 见，RH真空处理前第2和第4炉钢水的To比 厚、100mm宽的试样，对所取试样进行总氧To 第3炉高很多，这是因为转炉出钢时第3炉钢 2000-05-23收稿王文军男，31岁，讲师 水的碳含量较其他2炉高的缘故.经RH真空处

第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 拍 艳 。 连铸生产焊接气瓶钢 中夹杂物 王文军 ” 王新华 ” 张炯 明 ” 王 万军 ” 王德城 ” 周有预 ” 北京科技大学冶金学院 ， 北京 武汉钢铁集团公司 ， 武汉 摘 要 对转 炉一 真 空处理一连铸生产焊接气瓶钢各个工 艺 阶段钢 中非金属夹杂物的形 貌 、 尺 寸 、 组成及来源等进行 了系统 的研究 结果 发现钢 包渣与钢 液作用而 生成 的夹杂物在浇 注 过程 中可 以从钢液中上浮 去除 ， 尺寸小 于 脚 的角状和簇群状 的 ， 夹杂物则难 以完全 从钢液 中排 出而滞 留在钢 中 ， 从而 构成铸坯 中非金属 夹杂物的主 要来源 铸坯 中 一 、 一‘之 间 ，非金属夹杂物含量为 留 ， 表 明所生产 的铸坯具 有较高的洁净度 关键词 焊接气瓶钢 连铸 非金属夹杂物 分 类号 吓 文 献标识码 焊接气瓶钢 主 要用 于 制 造盛 装液化石油气 和 溶解 乙 炔 的钢 瓶 ， 它 要求钢 材要有 高 的洁 净 度和 低 的非金属 夹 杂物含量 武钢 三炼钢 自投 产 以来 ， 一 直将提 高钢 的洁净度作为提 高钢 质 量工 作 的重 点 为 了更 准确地对现工 艺所生 产 钢 的洁 净度加 以判 断 ， 本文对第三炼钢 厂 转 炉 一 精炼 一 连铸工 艺 生产 的 焊接气 瓶 钢 各工 艺阶段钢 中的非金属 夹杂物进行 了系统 的研 究 和 夹 杂物分析研 究 同 时在每炉第 块铸坯 上 截取 一 试样 ， 供 电解萃 取分 析用 试验炉 次 中 间包 钢 水 试样 的化 学成 分见表 研究方法 炼 钢 所 用 铁 水 在 鱼 雷 车 中进 行 脱 硫 预 处 理 ， 然后 在 顶底复吹氧气转炉 中进行吹炼 ， 出钢 时采用挡渣球挡渣并在钢包 中加入 ， 合金和 少量 的铝进行脱氧 ， 出钢 后 在钢 包钢 水 表面添加 的粉剂 ， 以便对钢 水进行 保温和 对钢 包渣进行 改质 在 钢 水精炼处 进行真 空 脱气 并加 入铝 进行 终脱氧 试验炉次 为 中间包开浇后 的第 、 第 和 第 炉 在 真 空 处 理 前后 分别 由钢 包 中取钢 水 样和 钢 包渣样 每包钢 水开浇后 ， 在钢包钢 水每 浇铸 时在 中间包 内取钢 水样并在浇铸 时取 中间包钢 水覆盖渣样 在每炉第 块和第 块铸坯上截取铸坯试样 如 图 在铸坯横截 面上 高度 处截取一 。 幻。 厚 、 宽的 长条试样 在铸坯横截面 宽度处取一 。 厚 、 幻 宽 的试样 对所取试样进行 总氧 一 一 收稿 王 文军 男 ， 岁 ， 讲师 图 铸坯取样示意图 馆 血 山加 表 中间包钢水试样的化学成分 质 分致 炉次 ， 阅 佣 加 试验结果和讨论 钢 中总饭，和氮含 的变化 图 为 处理前后钢包 内钢水 、 中间包 内 钢 水及铸坯 中的总氧量和 氮含量 由图 可 见 ， 王真空 处 理前第 和第 炉钢 水 的 比 第 炉高很 多 ， 这是 因 为转炉 出钢 时第 炉钢 水 的碳含量较其他 炉高的缘故 经 真空 处 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2000．06．009

Vol.22 No.6 王文军等：连等生产焊接气瓶钢中夹杂物 ·521· 理后，钢水的To由处理前的(150-280)×10降 间，表明所生产铸坯具有很高的洁净度， 低到(28-34)×10·之间，平均脱氧率达到 2.2RH真空处理前钢水中的非金属夹杂物 86.4%,表明RH真空处理可以非常有效地去除 RH真空处理前钢水中的夹杂物主要有以 钢中的夹杂物，降低钢水的T@,中间包钢水T@ 下几种类型（图3）： 在(23-27)×10-之间，而铸坯的T0则进一步降 (a)转炉出钢时卷入钢水中的炉渣与钢液 低到(1416)×10之间，钢中剩余氧的40.8%进 中的脱氧剂等元素相互作用的产物.这类夹杂 一步得到去除，表明中间包及结晶器对钢中夹 物一般尺寸比较大，呈球形，而且成分与钢包内 杂物的去除也非常有效.由图2b)可知，经过RH 钢水表面浮渣的成分相近， 真空处理，钢中的有所降低但不显著：中间 (b)球形脱氧产物.此类夹杂物的尺寸一般 包内钢水的N门由RH处理后的(24-26)×10增 比较小(<25m),基本由AlO,MnO,Fe0及 加到(26~30)×10，表明从钢包到中间包的保护 SiO,等组成，但A1O的含量较低(<18%). 浇注的密封性不好，钢液会因吸收空气而造成 (c)块状脱氧产物.同样由AlO,MnO,FeO 二次氧化，这表现在图2(a)中RH后到中间包钢 及Si0,等组成，但A10,含量很高(C50%),夹杂 水中T阿降低幅度不明显，所剩余氧的平均去除 物尺寸不超过25m, 率仅为17.8%.铸坯中N在(2130)×10之间， 23RH真空处理后钢水中的非金属夹杂物 较中间包内钢水的没有增加，表明从中间包 RH真空处理后，虽然钢中的大部分夹杂物 到结晶器以及结晶器钢液表面的保护浇注良 已经上浮去除，但钢包渣与钢液作用而生成的 好，国外一些著名钢厂所生产的洁净钢要求铸 产物仍是钢中夹杂物的主要来源，在尺寸、形貌 坯的To<20×10如，而武钢第三炼钢厂所生产的 上与RH真空处理前相似，但由于钢液中脱氧 P295焊接气瓶钢，坯的To在(14~16)×10之 元素的作用，其组成中的FcO,MnO,SiO2等氧化 300 ■第2护 (a) b) ●第3炉 ▲第4炉 28 200 24 100 20 ■第2炉 ●第3炉 16 ▲第4炉 RR前 阳后中间包铸坯 RH前 RH后中间包铸坯 时间段 时间段 图2不同阶段铜中总氧量和氨含量的变化 Fig.2 Changes of the total orygen and nitrogen contents in the steels at different stages (a) (b) (c) 74 图3R日真空处理前钢水中的非金腐夹杂物（质量分数） (a)Cm0,32.25%,8i0:2056%,Mn0,23.0%,Al012.57%,Mg0,2.93%,Fc0:7.78%; )810:17.65%,Mn0:68.81%,Al0:1.91%,Fe0:1234%: (d间Si0:7.22%,Mm0:35.42%,A0:52.64%,Fe014.70%. Fig.3 Inclusions in the molten steel before RH vacaum treatment

4522* 北京科技大学学报 2000年第6期 物的含量却有很大程度的降低，在RH真空处 夹杂物的尺寸变化不大(<40m),但也发现个 理过程中由于加入了足够的铝进行终脱氧，所 别蔟群状Al,O,夹杂物尺寸达到100m.有 以在RH真空处理后钢中出现了蔟群状的Al,O 关研究表明2”，A1,O,夹杂物与钢液的润湿性很 夹杂物（图4），其整体尺寸在80m以下，它们 差，较容易由钢液中上浮去除，因而最后滞留在 是由于没有充分的时间从钢液中上浮去除而留 钢中的此类夹杂物的尺寸一般不超过30m.根 在钢中的. 据这一规律，，坯中不应有大尺寸的蔟群状 2,4中间包钢水中的非金属夹杂物 A1,O,夹杂物存在，因此铸坯中100m左右的藤 在RH真空处理后，钢包及中间包内钢液中 群状A山O,夹杂物很有可能是由于浇注过程中 的夹杂物继续通过上浮而去除，在中间包钢水 浸入式水口内表面逐渐堆积的A1,O夹杂物被 试样中发现的非金属夹杂物不大于30m,为铝 钢流冲刷、剥落而进入结晶器内钢液所造成的 和氧反应而生成的蔟群状或角状A1,O,夹杂物 结果“习 (图5).这说明钢液中钢包渣与钢液作用而生 对铸坯试样进行大样电解的结果表明，铸 成的夹杂物己经由上浮而去除，而且在本工艺 坯中非金属夹杂物的含量为0.090.15mgkg, 条件下没有发生中间包覆盖渣被卷入钢液中的 由于夹杂物含量很少，所以无法对其进行分级， 现象. 说明铸坯的洁净度已很高，通过对铸坯横截面 2.5铸还中的非金属夹杂物 水平和垂直方向上T含量的分析，以及对铸坯 随著钢液中非金属夹杂物在中间包及结晶 内部非金属夹杂物的分布进行了研究（图6）， 器内的继续上浮去除，铸坯中的夹杂物数量进 结果表明，在铸坯横截面1/4高度的铸坯宽度方 一步减少.铸坯横藏面1/4高度所取试样中观察 向上，To含量的大多数值在(12~18)×10之间， 到的非金属夹杂物，主要仍为角状和蔟群状 虽然个别的To含量达到了23×10，但整体To AO,夹杂物，与中间包钢水中的夹杂物相比， 含量比较低而且波动范围较小，说明在，坯宽 图4RH真空处理后铜中的蕉群状A山O,夹杂物 图5中间包铜液中的角状A0,夹杂物 Fig.4 The Al,O,cluster in the molten steel after Fig 5 The angular AlO,inclusion in the R且vacuam treatment molten steel in tundish 26T() ■第2炉 26 ■第2炉 22 ●第3炉 22 ●第3炉 ▲第4炉 ▲第4炉 18 14 10 10 6 60 180 300 420 540 50 100 150 200 1/mm //mm 图6铸还横搬面上T0]含量的分布.(a)1/4高度上距侧面：)距内弧面 Fig.6 Distribution of T[O]content on the cross sections of the slabs

VoL22 No.6 王文军等：连铸生产焊接气瓶钢中夹杂物 ·523· 度方向上非金属夹杂物的分布比较均匀.在铸 注过程中可以通过上浮去除，铸坯中的非金属 坯的厚度方向上，To含量在(12~19)×10-之间 夹杂物主要为蔟群状和角状的A1O,夹杂物，尺 波动，表明在铸坯厚度方向上夹杂物的分布也 寸通常在40m以下，说明小于40m的Al,0 是均匀的：同时在铸坯1/4高度没有出现规律性 夹杂物难以完全从钢液中上浮去除， 的To含量增大，表明所生产的铸坯不存在所谓 (4)在铸坯宽度方向上的To含量在 的1/4高度上非金属夹杂物的聚集区. (12-18)×10-6之间波动，在厚度方向上To含量 另外，铸坯中没有发现结晶器保护渣类型 则处于(12~19)×10-6范围内，表明铸坯中非金 的夹杂物，表明结晶器内钢液面的波动控制的 属夹杂物的分布比较均匀. 比较好，没有发生结晶器保护渣被卷入钢液的 参考文献 现象. 1 Burns M T,Schade J,Newkirk C.Recent Developments in 3结论 Measuring Steel Cleanliness at Armco Steel Company.in: Steelmaking Conference Proceedings.Washington: (1)采用转炉一RH真空处理一连铸工艺生 AIME,1991.513 2 Kundu A L,Gupt K M,Krishna Rao P.Deoxidation of Steel 产的焊接气瓶钢，在RH真空处理后钢中的T。 with Silicon,Aluminum and Calcium-Silicon alloy.in: 含量在(2834)×10-6之间，中间包钢液中To含 Steelmaking Conference Proceedings.Chicago:AIME, 量在(23~27)×10-之间，而铸坯的To含量则在 1984.141 (1416)×10~6之间，表明该工艺生产的铸坯具有 3 Tiekink WK,Pieters A.AlO,in Steel:Morphology De- 很高的洁净度. pendent on Treatment.in:Steelmaking Conference Pro- (2)在本生产工艺中，RH真空处理是去除 ceedings.Chicago:AIME,1994.423 4 Chakraborty S.Reduction of Alumina Slivers at Great La- 钢中夹杂物的关键环节，经过RH真空处理，钢 kes No.2 Continuous Caster.in:Steelmaking Conference 中To含量降低了86.4%.要进一步降低铸坯的 Proceedings .Chicago:AIME,1994.389 T,含量，应加强钢包一中间包一结晶器等各环 5 Chakraborty S,Hill W.Improvements in Steel Cleanliness 节的保护浇注，防止钢液的二次氧化， at Great Lakes No.2 Continuous Caster.in:Steelmaking (3)钢包渣与钢液作用生成的夹杂物在浇 Conference Proceedings.Nashville:AIME.1995.401 Non-Metallic Inclusions in Continuously Caststeel for Pressure Vessels WANG Wenjun,WANG Xinhua,ZHANG Jiongming,WANG Wanjun,WANG Decheng",ZHOU Youyu 1)Metallurgy School ,UST Beijing.Beijing 100083,China 2)Wuhan Iron and Steel Group Co,Wuhan 430081 ABSTRACT Non-metallic inclusions in the steel for pressure vessels produced through BOF-RH-Continu- ous Casting technological process were investigated systemically.The morphology,size,composition and origination of the inclusions were analyzed.It is concluded that the inclusions in the slabs are mainly small-si- zed angular alumina inclusions and alumina clusters(<40 um),while the larger ones together with the result- ants of reaction between ladle slag and molten steel were removed by floating out during casting.The total oxygen of the slab is in the range of (14-16)x10-and the amount of the inclusions in the slabs changes from 0.09~0.15 mg/kg,which indicate the high cleanliness of the slabs. KEY WORDS steel for pressure vessels;continuous casting;non-metallic inclusions

、 乞 王 文军等 连铸生产焊接气 瓶钢 中夹杂物 度 方 向上 非金 属 夹 杂物 的分布 比较均 匀 在铸 坯 的厚度方 向上 ， 〔。 含量在 一 一 之 间 波动 ， 表 明在铸坯 厚度方 向上夹杂物 的分布也 是均匀 的 同时在铸坯 高度没有 出现规 律性 的 含量增大 ， 表 明所生产 的铸坯不存在所谓 的 高度上 非金属夹杂物 的聚集 区 另外 ， 铸坯 中没 有发现结 晶器保护渣类型 的夹杂物 ， 表 明结 晶器 内钢 液面 的波动 控制 的 比较好 ， 没有发生 结 晶器保 护渣被卷入钢 液 的 现象 注过程 中可 以通过上 浮 去 除 ， 铸坯 中的非 金属 夹杂物主要 为簇群状和 角状 的 夹杂物 ， 尺 寸通常 在 卿 以下 ， 说 明小 于 娜 的 仇 夹杂物难 以完全 从钢 液 中上浮去 除 在 铸 坯 宽 度 方 向 上 的 含 量 在 一 一 ‘之 间波动 ， 在 厚度方 向上 含量 则处 于 一 ‘ 一 范 围 内 ， 表 明铸坯 中非金 属 夹 杂物 的分布 比较均匀 参 考 文 献 结论 采用 转炉 一 真空 处 理 一 连铸工 艺生 产 的焊接气瓶钢 ， 在 真空 处 理后钢 中的 含量在 一 时 一 之 间 ， 中间包钢 液 中 含 量 在 一 ‘之 间 ， 而铸坯 的 含 量 则在 一 之 间 ， 表 明该工艺 生产的铸坯具有 很 高 的洁净度 在本 生 产工 艺 中 ， 真 空 处 理是 去 除 钢 中夹杂物 的关键环节 ， 经过 真空 处理 ， 钢 中 含量 降低 了 要进一步 降低铸坯 的 含量 ， 应加 强钢 包 一 中间包 一 结 晶器等各环 节 的保护浇注 ， 防止钢 液 的二 次氧化 钢 包渣与钢 液 作用 生 成 的夹杂物 在浇 丁 ， ， 助 ， ， ， 滋 劝 ， 一 ， ， 巾 · ， 汀 切 ， 江 ’ ， 耐 侧 一 脚刃 肠’ 对气 删刃 及 加口礼乙阮咬刀 阴 ，环 肠可“ 澎气环月刃 扩， 忽。 户拟 ， 训 ， ， ， ， 从勺 一 一 一 珍 ， ， 一 切 脚 ， 名 幻刃 妙 们 一 切吐 刁 ， 『 一