含钛不锈钢连铸板坯夹杂物的行为

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1993.01.004 第I5卷第4期 北京科技大学学报 Vol.15 No.4 1993年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.1993 含钛不锈钢连铸板坯夹杂物的行为 孟志泉刘新华”蔡开科* 王伟*马樵”·周元明* 摘要：通过对连铸过程的系统取样。研究了含钛不锈钢中N、O2、A1的变化，以及钢包、 中间包、结晶器和铸坯中夹杂物类型、数量、尺寸和分布。并讨论了铸坯中夹杂物的来源和 防止对策。 关键词：连铸，不锈钢，夹杂物 Inclusion Behavior of Ti-stable Stainless Steel for Continuous Casting Slab Meng Ziquan'Liu Xiahua'Cai Kaike' Wang Wei"'Ma Qian*·Zhou Yuanming· ABSTRACT:The content change of N2,O2,Al in the Ti-stable stainless steel during the continuous casting process and the type.shape,composition and size distribution of inclu- sions were examined by means of taking samples from the ladle,tundish,mould and slab The inclusions soure of c.c.slab and improving measures were discussed. KEY WORDS:continuous casting,stainless steel,inclusion 上钢三厂于1984年从奥钢联引进的方板坯兼用立弯式连铸机，在电炉分厂与现在冶 炼工序相配合，形成了EF(初炼)-VOD(精炼)CC(连铸)生产不锈钢为主的工艺流 程。对浇注含T不锈钢来说，钢中A1、N2、O2的变化规律、氧化物、氨化物夹杂在浇 注过程中的特点、铸坯中夹杂物的分布都需要系统了解。为此，通过对现场冶炼、浇注的 全过程进行了系统的取样和分析，以期对不锈钢的连铸生产和提高铸坯质量提供依据。 1试验条件 1.1试验条件 *1992-10-18收稿第一作者：男，3引岁，工程师，硕士 *北京科技大学冶金系(Department of Metallurgy,USTB) **上海第三钢铁(Shanghai No..3 Iron and Steel Works)

第 15 卷第 4 期 1 99 3 年 8 月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n vi e r s it y o f s e i e n e e a n d T e e h n o l o g y B e ji i n g V o l 一 15 N o . 4 A u g . 1 9 9 3 含钦不锈钢连铸板坯夹杂物的行为 孟 志泉 * 刘新华 ’ 蔡开 科 * 王 伟 * ’ 马 樵 * ` 周 元 明 ” 摘要 : 通 过对连铸 过程的 系统取样 , 中间包 、 结 晶器和 铸坯 中夹杂物类型 、 防止对策 。 关键词 : 连铸 , 不锈钢 , 夹杂物 研 究了 含钦 不锈钢 中 N Z 、 0 2 、 A I 的变化 , 以 及钢包 、 数量 、 尺寸和分布 。 并讨论 了铸 坯 中夹杂物 的来源和 I n e l u s i o n B e h a v i o r o f T i一 s t a b l e S t a i n l e s s S t e e l fo r C o n t i n u o u s C a s t i n g S l a b M e 雌 Z iq u a n ’ L l’u 天初h u a ` aC i aK ’lk 。 ` w 改叮 肠 i * ` M a Qi a n * ` z h o u uY a n m lnz “ A B S T R A C T : T h e e o n t e n t e h a n g e o f N Z , 0 2 , A I i n t h e T i一s t a b l e s t a i n l e s s s t e e l d u ir n g t h e c o n t i n u o u s e a s t i n g P r o e e s s a n d t h e t yP e , s h aP e , e o m P o s it i o n a n d s i z e d i s t ir b u t i o n o f i n c l 让 - s i o n s w e r e e x a m i n e d b y m e a n s o f t a k i n g s a m P l e s fr o 扭 ht e l a d l e , ut n d i s h , m o u ld a n d s l a 卜 . T h e i n cl u s i o n s s o u er o f c . c . s l a b a n d im Pr o v i n g m e a s u r e s w e r e d i s e u s s e d K E Y W O R D S : e o n t i n u o u s e a s t i n g , s t a i n l e s s s et e l , i n e l u s i o n 上钢 三厂于 19 84 年从奥钢联引 进的方板坯兼用 立弯 式 连铸机 , 在 电 炉分 厂 与 现在 冶 炼工序相 配合 , 形 成 了 E F (初 炼 ) - 一V O D (精炼卜C C (连 铸 ) 生产 不锈钢 为主 的 工艺 流 程 。 对浇注含 iT 不锈钢来说 , 钢 中 lA 、 N Z 、 O : 的 变化规律 、 氧 化 物 、 氮化物夹 杂在浇 注过程中的 特点 、 铸 坯中夹 杂物 的分布 都需 要系统了解 。 为此 , 通过对 现场 冶炼 、 浇注的 全过程进行 了系统 的取样和 分析 , 以期 对不 锈 钢的 连铸 生产 和提高 铸坯 质量提供依据 。 1 试验条件 L l 试验条件 , 19 9 2一 10 一 18 收稿 第一作者 : 男 , 31 岁 , 工程师 , 硕 士 , J七京科技大 学冶金 系 ( D e p a r tm e n t o f M e t a ll u r g y , U s T B ) * 冰 上 海第 三钢铁厂 ( S h a n g h a i N o 3 l r o n a n d S t e e l W o r k s ) DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1993. 04. 004

·338· 北京科技人学学报 1993年No.4 试验在上钢三电炉分1进行。钢水山公称容量51电弧冶栋，实际出钢量为17。 试验钢号为1Crl8Ni9Ti.其成分(%：C-0.05~0.065:Mn-0.08~0.92:Si-o.65-0.74: Cr-17.5-18.0:Ni-9.4-9.6:S-0.005~0.010:P-0.030-0.034:Cu-0.10-0.12: Mo-0.09W-0.05~0.07:A-0.07-0.09:Ti-0.48-0.51. 钢水纶吹A「处理后，运送到浇注平台浇铸，除5-468炉钢包与中间包之间采用长水 山外，其余炉次为敞开浇注。中间包加复盖剂。5-469炉的中间包内衬为3级高铝加 Mg一Cr涂料，其余妙次使用佳质绝热板。中间包到结晶器之间采用浸入式水口浇注，结 品器加保护渣。 1.2试验方法 试验的铸坏断面尺寸为150mm×800mm,从电炉内、钢包吹Ar前后、中间包以 及铸坏头中尾进彳取样，分别进金祖介析、人样电解分析、低倍和疏印检验等，并对典 型夹杂物进电子打描探针分析。 2试验结果及讨论 2.1浇注过程钢中N、O、AI的变化 (I)钢中N含量 如图1所小示、从内到中间包钢中N含量明成降低，平均都在0.01%无右。从钢包 吹A后到中间包N降低最多。这是因为内钢水温度高、N的溶解度大、而中间包钢 水品度低、N溶解度小.并以'元泡形式溢出或形成TN夹杂使钢N人量排出。 275a ●5-467 250f 05-468 (b) 。5-469 ●5-467 25Λ 2S0 05-468- 05-469 2200Y 200 乞175 150 100 125 100 炉吹吹 前中后 炉吹吹 前 中 ArAr 期期期 内 Ar Ar 后 期 令 后 图I钢中氨(A)和氧(b)含匱的变化 Fig.I Nitrogen (a)and oxygen (b)content changes during casting (2)钢O1含量 如！1b所示.炉内含量约为0.022%~0.026%，出钢后钢包中氧降到0.007%~

· 3 3 8 · 北 京 科 技 人 学 学 报 19 9 3 ;卜 N o . 4 试验 在 卜钢 叹 J 一 电炉 分 J 一 进 行 。 钢 水 山公称 容量 5t 电弧 炉 冶 炼 , 实 际 出钢 量为 17t 。 试验 钢 号为 1 C r I S N i g T i , 其成 分 ( % ) : C 一 0 0 5 一 0 0 6 5 ; M n 一0 . 0 8 一 0 . 9 2 ; 5 1一0 . 6 5 一 0 . 7 4 ; C r 一 1 7 . 5 一 18 . 0 ; N i一9 . 4 一 9 . 6 ; S 一 0 . 0 0 5 一 0 . 0 10 ; P一0 . 0 3 0 一 0 . 0 3 4 ; C u 一 0 . 10 一 0 . 12 ; M o 一 0 0 9 ; W一 0 . 0 5 一 0 . 0 7 ; A !一0 . () 7 一 0 0 9 ; T i 一 0 . 4 8 一 0 . 5 1 。 钢 水经 吹 A r 处理 后 , 运 送到 浇 注 平台 浇铸 。 除 5一 4 68 炉 钢 包 与中间 包之 间采用 长 水 日 外 , 其 余 炉 次 为敞 开浇 注 。 中间 包 加 复 盖剂 。 5一 4 6 9 炉 的 中 间 包 内衬 为 3 级 高 铝 加 M g 一 C r 涂 料 , 其余 炉 次 使 用 硅 质绝 热 板 。 中问包 到结 晶 器之 间 采 用 浸 人式 水 [J 浇 注 , 结 品器加 保 护渣 。 1 . 2 试验方法 试验 的铸 坯 断 而 尺 寸为 150 m m X 8 0 m m 从 电炉 炉 内 、 钢包 吹 A r 前 后 、 中 间 包 以 及 铸坯 头中尾 进 行取样 , 分 另1进 行 金相 分析 、 大样 电解 分析 、 低 倍和硫 印检 验等 , 并 对典 型 夹杂 物 进行 电 子扫描探 针 分析 。 2 试验结果及讨论 2 . 1 浇注 过程钢 中 N 、 O 、 A l 的变化 ( l ) 钢 中 N 含 址 如 图 la 所 示 , 从炉 内到 中间 包钢 中 N 含最 明 枝降低 , 平均都 在 0 . 01 % 左 右 。 从钢 包 吹 A r 后 到 中间 包 N 降低 最 多 。 这 是 囚 为炉 内 钢 水温 度 高 , N 的溶 解 度 大 , 而 中 问包 钢 水祛汽I变低 , N 济解 J变小 , 乎辛以 气 泡 j衫式溢 {l}或 形 成 T IN 夹 杂使 钢 味 , N 人枯 排 出 。 1 . 5 一 4 6 7 _ 0 5 一 4 68 0 5 一 4 69 } 一一 \ 一 一 刀 伪) } } 只{ . 5 一 4 6 7 一 。 5 一 4 6 8一 入 0 5 一 4 6 9 l 气` . ` . J 么` 一 二鞠下妥农眨; . 奋 , 嘴趁 1 o . . . . . c 炉内 吹r前A 后吹rA 前期 中期 后期 炉内 r前吹A 后吹rA 前期 中期 后期 图 I 钢 中氮 ( ,气)和氧( b )含盆的变化 F ig . l N it r o g o n ( a ) a n d o x y g e n ( b ) e o n t e n t e h a n g e s d u r i n g c a s t i n g (2 ) 钢 ` ! , 10 ]含 { ,卜 如 图 ! b 所 .{J , 炉 内 城 含 狱约 为 0 . 0 2 2 % 一 O , 0 2 6 % , 出 钢 后 钢 包 中 氧 降到 0 . 0 7 % 一

Vol.15 No.4 孟志泉等：含钛不锈钢连铸板还夹杂物的行为 ·339· 0.008%。这主要是合金元素的继续脱氧作用和钢包内钢水激烈搅拌，夹杂物上浮而排除 的结果。5一468炉中间包氧含量最低，这是因为钢包到中间包采用长水口防止钢流二次氧 化之故。 (3)钢中A1含量 钢中A!含量包括酸溶性A!和酸不溶性A!。酸不溶性A1主要指氧化铝。如图2所 示，吹Ar后酸不溶性As是升高的。这可能是由于钢包吹Ar,铝继续脱氧生成 A1,O5。另外吹Ar时引起钢液沸腾，使钢液裸露在空气中，引起的二次氧化产生的A1,O 是[As升高的主要原因，从钢包到中间包由于AlO;上浮、而使[A、减少。钢包到中 间包采用了长水口防止了二次氧化、故[As较低。 如图2b所示，从钢包到中间包、钢中酸溶性铝[A、变化较平稳，保持在0.07%~ 0.09%。不锈钢中Ti含量较高、保护了A1的氧化， [A高于As的倍数是：炉内为5.3，钢包为50，中间包为70。这说明含Ti不锈钢 中A】氧化不严重、这与金相观察A,O,夹杂不多是一致的。 20 ●5-467 (a) 0.2b ·5-467 p5-468 1555460 D5468 ▣5469 10 8 0 炉 吹 前 中 吹 前 中 后 内 Ar 期 前期 内 Ar Ar 期 期期 Ar 前 后 中间包 图2As和A的变化 Fig.2 [All (a)and [Alls(b)change during casting 32浇注过程夹杂物变化 (1)钢包中间包夹杂物变化 统计了大于50um的夹杂物得出了浇注各阶段TiN和氧化物清洁度。由图3a看出， 炉内TiN夹杂较少，钢包TN增加：吹Ar后TiN继续增加。这是因为出钢和吹Ar时 钢中Ti与N发生反应，生成了大量TN。从钢包到中间包TN明显下降，可认为是 TN上浮的结果。 如图3b所示，从炉内到中间包，钢中氧化物夹杂是降低的。这是由于吹A搅拌和 镇静时夹杂物大量上.浮之故。 (2)夹杂物组成 炉内：电炉出钢前金相试样观察，夹杂物多为含Fe、Ti群落状的CaO-Al,O3系夹 杂、呈不规则形状，有的还有沉淀析出物，TN夹杂较少。 钢包：钢包中以含Ti的CaO一AlO,系夹杂为主，形状不规则或呈球形，周围聚集较

V 0 1 . 1 5 N o , 4 孟志泉等 : 含钦不锈钢连铸板坯夹杂物 的行为 3 3 9 0 . 0 8 % 。 这 主 要 是合金元 素 的继 续 脱氧 作用 和钢 包 内钢 水激烈搅 拌 , 夹杂 物 上 浮而 排除 的结 果 。 5一 4 68 炉 中间包氧 含量 最 低 , 这是 因为钢包 到 中间包 采用 长 水 日 防止 钢流二 次氧 化之 故 。 ( 3) 钢 中 A I 含量 钢 中 A l 含 量包括 酸溶性 A I 和 酸 不溶 性 A I 。 酸 不溶性 A I 主要 指 氧化 铝 。 如 图 2a 所 示 , 吹 A r 后 酸 不 溶 性 工lA l l S 是 升 高的 。 这 可 能 是 由 于 钢 包 吹 A r , 铝 继 续脱 氧 生 成 A l : 0 3 。 另外 吹 A r 时引 起 钢液 沸腾 , 使 钢液 裸露 在 空 气中 , 引 起 的二 次 氧化产 生 的 A 卜0 3 是 【A l s 升 高 的 主 要 原 因 从 钢 包 到 中间 包 由于 1A 2 O : 上 浮 , 而 使 IIA 工 。 、 减少 。 钢 包到 中 间 包采 用 了长 水 日 防止 了二 次氧 化 , 故 [A I] , 5 较低 。 如 图 Z b 所 示 , 从钢 包 到 中 间包 , 钢 中酸 溶性 铝 A[ I] 、 变 化较 平稳 , 保持在 a 07 % 一 .0 09 % 。 不 锈钢 中 iT 含 量较高 , 保护 了 lA 的氧化 。 「A I] 、 高于 A l S 的倍数是 : 炉 内为 5 . 3 , 钢包 为 50 , 中 间包为 70 。 这说 明含 iT 不锈钢 中 A l 氧 化不 严重 , 这 与金相 观察 A 1 2 O : 夹 杂不 多是一致 的 。 ( a ) ` 尸 )一、 丈户崎~ 倪一一~ 1 } _ / 产广 ; ` 、 C Z 岁 必0 . 飞 侧 ( b减l . 5 礴6 7 \ _ . 5礴6 8 0 5 礴6 9 } 、 , r 峡忙 `匕二二 ` 犷罗。一之理x ù 馨 中 期 后 期 中间包 炉内 前吹rA 吹r后A 图 2 I A l l . S 和 IA l l S 的变化 F i拭 . 2 I A l 、次a ) a 几d IA l s (b ) e h a n g e d u r in g e a s t i n g .3 2 浇注过 程夹杂物变化 ( l) 钢 包 中间包夹 杂 物变 化 统 计 了 大 于 50 尽m 的夹 杂物 得 出 了 浇 注各 阶段 IT N 和 氧 化物 清 洁度 。 由图 3a 看 出 , 炉 内 IT N 夹 杂 较 少 , 钢 包 IT N 增 加 ; 吹 A r 后 IT N 继 续增加 。 这 是 因 为 出钢 和 吹 A r 时 钢 中 iT 与 N 发 生 反 应 , 生 成 了 大 量 T IN 。 从 钢 包 到 中 间 包 IT N 明显 下 降 , 可认 为是 T IN _ 肚浮 的结果 。 如 图 3 b 所示 , 从 炉 内到 中间包 , 钢 中 氧化 物夹 杂 是 降低 的 。 这是 由 于吹 A r 搅拌 和 镇 静时夹杂 物大 量上 浮之 故 。 (2) 夹杂物 组成 炉 内: 电炉 出钢 前金相 试样观察 , 夹 杂物多 为 含 F e 、 iT 群 落状 的 C a O 一1A 2 O : 系夹 杂 , 呈 不规则形 状 , 有 的还有 沉淀析出物 , IT N 夹 杂较少 。 钢 包 : 钢包 中以 含 ’ iT 的 C a O 一A 卜O : 系夹 杂 为主 , 形 状不规 则或 呈球形 , 周围聚 集狡

·340· 北京科技大学学报 1993年No.4 多的TiN夹杂。 中间包：中间包的夹杂物主要是Al,O3、TiO2、TiN。AlO,呈三角形，TiO2夹杂形 状不规则，结构疏松，可能是裹渣造成的。这类夹杂在铸坯上也能看到。另一种是 CaO-AO,系夹杂周围有大量的TiN存在。还有的夹杂Si、Mn含量较高，很可能是二 次氧化造成的。 (3)铝酸钙夹杂物的形成 从试验结果看，钢包中间包的CaO一AlO,系夹杂，探针分析的特点是含Si、Mn低 ，含Ca、Al高。含Ca高说明是炉渣卷入钢中造成的夹杂。炉渣中SiO2较高，而夹杂物 中Si反而低、这可能是钢中的[A,与渣中SO2发生了反应： 研究指出，当钢中溶解A!在0.07%时，渣中铁氧化物、MnO、SiO2差不多完全被还 原，而AI则不与CO发生还原反应.从炉内钢包中间包试样夹杂物成分分析指出，夹 杂物基体中的Si含量分别为312%、2.08%、1.67%依次降低，也证实了这种反应的存 在。因此可以认为，CO一AlzO,系夹杂是由于炉渣裹入钢中与钢中Al发生反应形成的。 一切能防止炉渣裹入钢中的措施对减少CaO-Al2O3夹杂都是有效的。 0.150a 0.150b ●5-467 5467 0.125 05468 0.125 品 。9 。5468 o5469 5-469 0.100 的0.100 架 0.075 形 0.075 百0.00 0.050 0.025 0.025 炉 吹吹 中 炉 吹 必 中 内 Ar Ar 期 期 Ar Ar 期 期 后 前 后 图3TN和氧化物夹杂物变化 Fig.3 TiN(a)and oxide inclusion (b)in steel change during casting 23不锈钢板还夹杂物组成及分布 (1）夹杂物类型 经观察分析，板坏中有以下儿种类型夹杂：1氮化物夹杂：TN名角形或不规则 形状。按TN在铸坏中任在形态、大致可分为两类：一类是弧立无规律分布的TiN,尺 小都在1Sum以下聚集成群落状.但有的TiN聚集群空间尺寸达200um以上.。另类 呈TN围绕在其他氧化物夹杂周围。有的TN带有黑心异物。电子探针分析指出，黑心 异物主要是AlO和MgO。2硫化物夹杂：疏化物夹杂一般在铸坯厚度的中心部位出现， 沿品界是网状分布。探针分析指出土要含Ti、Cr、S,判断为(Ti、Fe)S、CrS夹杂。3

· 3 4 0 · 北 京 科 技 大 学 学 报 19 9 3 年 N o 4 多的 T IN 夹 杂 。 中间 包 : 中 间包 的夹 杂 物 主要 是 A 1 2O 3 、 IT O Z 、 IT N 。 A 1 2 O 3 呈 三角 形 , iT o : 夹杂形 状 不 规 则 , 结 构 疏 松 , 可 能 是 裹 渣 造 成 的 。 这 类 夹 杂 在 铸 坯 上 也 能 看 到 。 另 一 种 是 c a o 一A 通0 3 系 夹 杂 周围 有大 量 的 IT N 存在 。 还 有的 夹杂 is 、 M 。 含量 较 高 , 很 可能 是二 次 氧化 造成 的 。 ( 3) 铝 酸钙 夹 杂物 的形成 从 试验结 果看 , 钢包 中间 包的 C a O 一勺气1 2 0 : 系夹 杂 , 探 针分析 的特 点是 含 iS 、 M n 低 , 含 C a 、 A I 高 。 含 C a 高说 明是 炉 清 卷入钢 中 造成 的夹 杂 。 炉 渣 中 51 0 : 较 高 , 而夹 杂物 中 is 反而低 , 这 可能是 钢 中的〔A I] 、 与 渣中 51 0 : 发生 了反应 : 研 究 指 出 , 当钢 中溶解 lA 在 住 0 7 % 时 , 渣 中铁 氧化物 、 M n O 、 51 0 : 差 不多 完 全被还 原 , 而 A I 则 不 与 C a O 发生 还 原 反 应 。 从 炉 内 钢包 中间 包试样 夹 杂物 成 分分析 指 出 , 夹 杂 物 基 体 中的 5 1 含 量 分 别 为 3 . 12 % 、 .2 08 % 、 1 . 67 % 依次 降低 , 也 证 实 了这 种 反 应 的存 在 。 因此 可以 认 为 , C a o 一 1A 2O 3 系夹 杂 是 由 于炉 渣裹 入钢 中与钢 中 lA 发 生反 应 形成的 。 一切能 防 止炉渣 裹 入钢中的措 施 对减 少 C a O 一 1A 2 0 : 夹 杂都是有 效 的 。 内炉 吹rA前 沁后吹 期前 期中 期后 ( a ) 韭_ / _ \ _ 7 - 一 V _ _ Z 、 0 . 1 50 0 . 1 25 岁 侧 0 . 10 坦 解 n 。 , ` 盆 0 .0 7 5 娜 , ~ , J 识 屏 0 . 0 50 0 . 02 5 ( b) . 二5鸽 6 7 _ . 0 5 礴6 8 .l l 女 一) “ 6 ’ - 自 } 《 1 岁 . 侧坦煞之目 内炉 吹期rA 吹后rA 前期 中期 后期 图 3 IT N 和 级化物 夹杂物变化 F ig . 3 T IN ( a ) a n d o x i d e i n e l u s i o . ( b ) in s t e l e h a n g e d u r i n g e a s t i n g 2 . 3 不锈钢板坯夹杂物组成及 分布 ( l) 夹 杂物类 型 经 观 察分 析 , 板 坯 中有 以 下儿 种类 型夹 杂: , 氮 化物夹 杂 : T IN 早 多角 形或不 规则 形状 。 按 IT N 在 铸坯 中存 在 形态 , 大致 可分 为 两类 : 一 类是 弧 亿无 规律 分布的 T 浏 , 尺 寸都 在 15 脚n 以 下聚 集成 群落 状 , 但 有 的 IT N 聚集群 空间 尺 寸 可达 20 0 拜m 以 卜 。 另 一 类 呈 T IN 围绕 在 其 他 氧化物 夹 杂 周围 。 有 的 IT N 带 有 黑心异物 。 电 子探针 分析指 出 , 黑 心 异物 主要 是 A 1 2 O : 和 M g O 。 艺 硫 化物 夹 杂 : 硫化物夹 杂一 般 在铸 坯厚 度 的 中心部 位 出现 , 沿 品 界呈 网 状分布 。 探 针 分析指 出主 要 含 iT 、 C r 、 S , 判 断 为 ( iT 、 F e) S 、 C sr 夹 杂 。 . 3

Vol.15 No.4 孟志泉等：含钛不锈钢连铸板坯夹杂物的行为 ·341· 氧化物夹杂：铸还中氧化物夹杂来源复杂，形状各异。但就化学成分来说，大致存在： 一铝酸钙夹杂：呈球型，基体上有异相存在，周围不同程度有TN包围，（图4a) 尺寸一般在150um,有的达350um。夹杂物面扫描分析，Al、Ca分布均匀。其组成相当 于CaO·2Al2O3,来源于裹渣和脱氧化物产物的结合物。 一Al2O,夹杂：形状不规则，A1含量都在90%以上，还有少量的Ti和Si,尺寸一般 在50~180um(图46b)。 一TO2夹杂：显微镜明场下发淡红色，偏光下各向同性。夹杂物呈疏松状（图4c)。 可能是钢渣卷入引起以下反应的结果。 6TiN+4Fe2O3=6TiO2+2N2+8Fe 一夹渣：这类夹杂物含有较高的K和Na,常在铸坯的头部和尾部出现，完全是由于 结晶器卷入保护渣所致（图4d)。 (2)夹杂物沿铸坯厚度方向分布 ①TN沿铸坯厚度分布：以5-469炉为例，TN夹杂物沿铸坏厚度方向分布如图 5。TN夹杂在铸坯中心部位有明显的集聚，这可能是由于凝固过程中Ti和N的偏析所 致。②氧化物沿铸坯厚度分布：对氧化物夹杂清结度的统计表明，50m氧化物沿铸坯厚度分布来看， 在内弧表面和俦坯中心有轻微的聚集，以内弧较严重。就单位面积上夹杂物出现的个数来 看，铸坯中心较内弧多些。夹杂物在铸坯内弧表面比铸坯中心的颗粒大，但数量相对少。 图4夹杂物照片 (a)CaO、Al2O3;(b)AlO3;(cTi02;(d)夹渣 Fig.4 Inclusion's photograph

V o l . 1 5 N o . 4 孟志泉等 : 含钦不锈 钢连铸板坯夹杂物 的行为 3 4 1 氧化物 夹杂 : 铸坯 中氧化 物夹 杂来源 复杂 , 形状各异 。 但就化学成分来 说 , 大致存在: 一铝 酸 钙 夹 杂 : 呈 球型 , 基体上 有 异 相 存在 , 周 围 不 同程 度有 IT N 包围 , ( 图 4 a) 尺 寸一 般在 150 拼m , 有 的达 3 5 0拼m 。 夹 杂物 面 扫描分析 , lA 、 C a 分布 均 匀 。 其组成相 当 于 C a O · Z A 1 2 o 3 ,来源 于裹渣 和脱 氧化物产 物 的结合物 。 一A 1 2 O 3 夹 杂 : 形状不规则 , lA 含量都在 90 % 以 上 , 还 有少量的 iT 和 iS , 尺 寸一 般 在 5 0一 18 0 拜m (图 4 b ) 。 一 ` ~ T IO : 夹 杂 : 显微镜明 场下 发淡红 色 , 偏光 下 各向 同性 口 夹杂 物 呈疏 松状 (图 4 c) 。 可 能是钢 渣卷人引起以 下反 应的结果 。 6 T IN + 4 F e Z O 3 = 6 T IO Z+ ZN : 个+ S F e 一夹渣 : 这类夹 杂物 含有 较高的 K 和 N a , 常在铸坯 的头 部和尾部 出现 , 完全是 由于 结晶器卷人保护渣 所致(图 4 d) 。 (2 ) 夹杂物 沿铸坯厚度方 向分布 ① T IN 沿铸坯 厚度 分布 : 以 5一 4 69 炉 为例 , IT N 夹 杂物 沿 铸坯厚度方 向分布 如 图 5 。 IT N 夹 杂在铸坯中心 部位有 明 显 的集聚 , 这 可能 是 由于 凝固过 程中 iT 和 N 的偏析所 致 。 ② 氧化物沿铸坯厚度分布: 对氧 化物夹 杂 清结度 的统计表 明 , 50 拜m 氧化物沿 铸坯厚度 分布来看 , 在 内弧表面和 铸坯 中心有 轻微的聚集 , 以 内弧 较严重 。 就单位面 积上 夹杂 物 出现的个数来 看 , 铸坯 中心 较内弧多些 。 夹 杂物在 铸坯 内弧 表面 比铸坯 中心 的颗粒大 , 但数量相对少 。 】蘸蘸蒸鬓;鬓羹薰薰薰薰薰l薰馨鬓鬓 图 4 夹杂物照片 ( a ) C a O 、 A 1 2 0 3: (b) A 1 2O 3: ( e )T IO Z : ( d )夹渣 F i g . 4 I n e lu s i o n ` 5 p h o t o g r a Ph

·342· 北京科技大学学报 1993年No.4 0.20 oo 0.15 0.10 5-468 5-469 0.05 15 30 45 60 7590105120135150 内弧 外弧 I /mm 图5沿铸坯厚度TN分布 Fig.5 Distribution of TiN inclusion on slab thickness 2.4铸坯中大型夹杂物 从钢包到铸坯夹杂物是不断降低的。这与金相研究结果是一致的。 铸坯中部夹杂物含量每10kg锭为1.56~2.62g:头部和尾部大颗粒夹杂比中部高， 以头部最高为15~27g,它可能是中间包清洁不好和卷渣造成的。若采用连炉浇注效果 会更好。另外靠近铸坯窄面边部的夹杂物比中部更高些。 3结语 (1)浇注过程钢中N、O含量不断降低，在钢包与中间包之间采用长水口能防止钢 液的二次氧化。 (2)含钛不锈钢中的夹杂物主要是TN、硫化物和氧化物夹杂。TN夹杂常聚集成群 落状或在氧化物周围出现：硫化物夹杂为(Ti、Fe)S和CS,多在铸坏中心出现，呈网状 沿晶界分布。氧化物夹杂主要是AlO,、结构疏松的TiO2和CaO-Al,O3系夹杂。卷入炉 渣与钢液的反应以及二次氧化是造成钢中氧化物夹杂的主要原因。 (3)TN夹杂在铸坏中心聚集，氧化物夹杂在铸坯上的分布比弧形机好。夹杂物在 铸坯内弧无明显聚集。 (4)铸坯头部夹杂物含量比中间和尾部高，是由于中间包的不清洁和卷渣造成的。 (5)从钢包到铸坯大颗粒夹杂是不断上浮的，铸坏中部夹杂物含量最低，与模铸水平 相当。应设法使铸坯中夹杂物含量达到铸坏中部的水平。 (6)钢包与中间包经常采用长水口。防止下渣和结晶器卷渣以及多炉连浇等是进一 步提高不锈钢纯净度的有效措施

9 9 北 2京 科 技 大 学 学 报 1 年 N 3 3 4 o 4 0 , 2 0 书0 . 巧 侧 坦 、 二 八 名)卜 U I U 声诈 之 声 。乃5 口. 口 6 7 4 6 8 :奥礴 6 9 L _ . 5 - 内弧 外 弧 加m 图 5 滑铸坯厚度 TI N 分布 F ig . 5 D i s t ir b u t i o n o f T IN i n e l u s i o n o n sl a b t h i c k n e s .2 4 铸坯中大型夹杂物 从钢包到 铸坯 夹杂 物是不断 降低 的 。 这 与金 相研究 结果是一致的 。 铸 坯 中部 夹 杂 物 含 量 每 10 k g 锭 为 1 . 56 一 2 , 62 m g ; 头 部 和 尾部 大 颗 粒 夹 杂 比 中部 高 , 以 头部 最 高 为 15 一 2 7 m g , 它 可能是 中间 包清洁 不好 和卷 渣 造成 的 。 若采 用 连炉 浇注 效果 会更 好 。 另外 靠近铸 坯 窄面边 部 的夹杂 物 比中部 更高些 。 3 结 语 ( l) 浇注 过 程 钢 中 N 、 0 含 量 不断 降 低 , 在钢 包与 中 间包 之 间采 用 长水 口 能防 止钢 液 的二次氧化 。 ( 2) 含钦不 锈 钢 中的夹 杂物主 要是 IT N 、 硫化 物和 氧化物夹 杂 。 IT N 夹 杂常 聚集 成群 落状或 在 氧化物 周 围 出现 ; 硫化物 夹 杂 为( iT 、 F e) S 和 C rS , 多在 铸 坯 中 心 出现 , 呈 网 状 沿 晶界分布 。 氧 化物 夹杂 主要 是 1A 2 O 3 、 结构疏 松 的 IT O : 和 C a O 一1A 2 O : 系夹杂 。 卷 人炉 渣 与钢液 的反 应 以 及二 次氧化是造 成钢 由氧 化物 夹杂 的主要 原 因 。 ( 3) IT N 夹 杂 在铸坯 中心 聚集 , 氧化 物 夹 杂在 铸坯 上 的分布 比弧 形 机好 。 夹 杂 物在 铸坯 内弧 无 明显 聚集 。 (4 ) 铸坯 头部 夹杂物 含量 比中间和 尾部高 , 是 由于 中间包 的不清 洁和 卷渣造 成 的 。 ( 5) 从钢 包到铸坯大 颗粒 夹杂 是不 断 上浮的 , 铸坯 中部 夹杂物 含 量最低 , 与 模铸水平 相 当 。 应设 法 使铸 坯 中夹 杂物 含量 达到 铸坯 中部 的水平 。 (6) 钢包 与 中间包 经 常 采用 长 水 口 。 防止下 渣 和 结 晶器 卷 渣 以 及多 炉连 浇 等是 进一 步提 高不锈 钢 纯净 度的有 效措 施