津西H型钢冶炼过程中夹杂物行为

D0L:10.13374h.issn1001-053x.2007.s1.039 第29卷增刊1 北京科技大学学报 Vol.29 Suppl.1 2007年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun 2007 津西H型钢冶炼过程中夹杂物行为 韦士来”杨景军2 1)河北津西钢铁股份有限公司，唐山0630062)北京科技大学治金与生态工程学院，北京100083 摘要通过津西钢铁公司H型钢冶炼过程中全氧和氮含量的变化分析了其对H型钢质量的影响，钢中的大型夹杂 物和显微夹杂物的类型、形态等.利用体积率法计算了钢中各类型夹杂物的分布情况.钢水一次脱氧不彻底，钢中T[O] 高，造成夹杂物多，夹杂含量波动为裂纹的形成埋下隐患；由中间包到铸坯，夹杂物的去除率约为40%左右，大部分 夹杂物来源并不单一；铸坯中显微夹杂粒径较小，0-10um的夹杂占64%以上，而大于20um的夹杂约占20%. 关健词炼钢：全氧：夹杂物：脱氧 分类号TG203*.1 热轧H型钢是一种具有优越力学性能的经济断 的8%~10%加入，取所用中间包的第一炉钢水、第 面型材.自20世纪60年代起，随着世界钢铁工业 二炉钢水，在转炉出钢13时投入到钢包中： 的发展，H型钢的生产也随之得到迅速发展，被广 中间包示踪剂采用La203,按渣量8%~10%加 泛应用在建筑、电力、水利、化工、石油等领域.在 入，和中包覆盖剂混合均匀后装袋按常规操作加入 H型钢的生产过程中，近终形异型连铸坯由于铸坯 到中间包，一炉加完： 断面接近最终产品形状，同时减少工序、提高成品 中间包打结料中加入示踪剂CezO3,中间包打 收得率、降低能耗等方面的优势，成为生产H型钢 结好后，在水口区域打结料表面局部再涂抹一层含 的理想坯料山 50%示踪剂铈的打结料，烘烤备用： 河北津西钢铁股份有限公司100万t/aH型钢厂 结晶器保护渣的示踪利用保护渣中本身所含的 自2006年5月投产以来不断消化吸收近终形异型坯 Na2O、KzO即可，取渣样分析成分. 连铸及初轧、万能串列轧制技术，顺利进入规范化 在转炉终点，脱氧结束，中间包的出口、入口 试生产阶段.由于异型坯截面形状的复杂，给连铸 处，铸坯和轧材上取钢样，进行分析. 工艺、轧制控制等带来较大困难，尤其是异型坯和 轧后H型钢出现的表面裂纹成为急需解决的问 2实验结果与分析 题.为改善津西钢铁公司异型坯的表面质量，本文 2.1钢中T[O]和N含量变化 对H型钢治炼过程中T[O]、N门变化，宏观夹杂物 和显微夹杂物的种类、大小、数量等进行了分析， 将取自钢包、中间包、结晶器及铸坯中的试样 进行氧、氮含量分析，钢中T[O]及N含量变化如表 讨论夹杂物对异型坯产生表面裂纹的影响. 1和表2所示. 1实验方案 由图1，在稳定浇注条件下，中间包内T[O]含 量总趋势随着浇注炉数的增加而降低，但变化幅度 采用示踪剂追踪，系统取样，使用大样电解、 很小，变化区间介于9.4×10-5~9×106，在1、2炉 金相显微镜和扫描电镜分析钢中夹杂物的数量、形 交接处由于中间包液面波动，T[O]含量有所增加， 态、尺寸、分布、来源等综合分析方法对H型钢异 达到1.06×104.结晶器内T[O]和N含量变化如图2 型坯生产过程洁净度水平和夹杂物来源进行研究， 所示 并分析其对产生表面裂纹的影响.采用一个浇次并 由图3对比1流铸坯和2流铸坯的T[O]量变化 加入示踪剂进行试验.示踪剂种类及加入量如下： 可以发现，1流铸坯的T[O]量在浇注初期高于2流 转炉渣示踪剂采用BaCO3,按BaO占钢包渣量 铸坯的T[O]量，分析认为是流场分布不合理，造成 收精日期：2007-02-01修回日期：2007-04-15 作者简介：韦士来(1967一)，男，工程师

第 29 卷 增刊 1 北 京 科 技 大 学 学 报 Vol.29 Suppl.1 2007 年 6 月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun 2007 收稿日期：2007−02−01 修回日期：2007−04−15 作者简介：韦士来(1967 ⎯), 男, 工程师 津西 H 型钢冶炼过程中夹杂物行为 韦士来 1) 杨景军 2) 1)河北津西钢铁股份有限公司，唐山 063006 2)北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083 摘 要 通过津西钢铁公司 H 型钢冶炼过程中全氧和氮含量的变化分析了其对 H 型钢质量的影响，钢中的大型夹杂 物和显微夹杂物的类型、形态等．利用体积率法计算了钢中各类型夹杂物的分布情况．钢水一次脱氧不彻底，钢中 T[O] 高，造成夹杂物多，夹杂含量波动为裂纹的形成埋下隐患; 由中间包到铸坯，夹杂物的去除率约为 40%左右; 大部分 夹杂物来源并不单一; 铸坯中显微夹杂粒径较小，0~10 µm 的夹杂占 64%以上，而大于 20 µm 的夹杂约占 20%． 关键词 炼钢；全氧；夹杂物；脱氧 分类号 TG 203+ .1 热轧 H 型钢是一种具有优越力学性能的经济断 面型材．自 20 世纪 60 年代起，随着世界钢铁工业 的发展，H 型钢的生产也随之得到迅速发展，被广 泛应用在建筑、电力、水利、化工、石油等领域．在 H 型钢的生产过程中，近终形异型连铸坯由于铸坯 断面接近最终产品形状，同时减少工序、提高成品 收得率、降低能耗等方面的优势，成为生产 H 型钢 的理想坯料[1]． 河北津西钢铁股份有限公司 100万 t/a H型钢厂 自 2006年 5月投产以来不断消化吸收近终形异型坯 连铸及初轧、万能串列轧制技术，顺利进入规范化 试生产阶段．由于异型坯截面形状的复杂，给连铸 工艺、轧制控制等带来较大困难，尤其是异型坯和 轧后 H 型钢出现的表面裂纹成为急需解决的问 题．为改善津西钢铁公司异型坯的表面质量，本文 对 H 型钢冶炼过程中 T[O]、[N]变化，宏观夹杂物 和显微夹杂物的种类、大小、数量等进行了分析， 讨论夹杂物对异型坯产生表面裂纹的影响． 1 实验方案 采用示踪剂追踪，系统取样，使用大样电解、 金相显微镜和扫描电镜分析钢中夹杂物的数量、形 态、尺寸、分布、来源等综合分析方法对 H 型钢异 型坯生产过程洁净度水平和夹杂物来源进行研究， 并分析其对产生表面裂纹的影响．采用一个浇次并 加入示踪剂进行试验．示踪剂种类及加入量如下： 转炉渣示踪剂采用 BaCO3，按 BaO 占钢包渣量 的 8%~10%加入，取所用中间包的第一炉钢水、第 二炉钢水，在转炉出钢 1/3 时投入到钢包中； 中间包示踪剂采用 La2O3，按渣量 8%~10%加 入，和中包覆盖剂混合均匀后装袋按常规操作加入 到中间包，一炉加完； 中间包打结料中加入示踪剂 Ce2O3，中间包打 结好后，在水口区域打结料表面局部再涂抹一层含 50％示踪剂铈的打结料，烘烤备用； 结晶器保护渣的示踪利用保护渣中本身所含的 Na2O、K2O 即可，取渣样分析成分． 在转炉终点，脱氧结束，中间包的出口、入口 处，铸坯和轧材上取钢样，进行分析． 2 实验结果与分析 2.1 钢中 T[O]和 N 含量变化 将取自钢包、中间包、结晶器及铸坯中的试样 进行氧、氮含量分析，钢中 T[O]及 N 含量变化如表 1 和表 2 所示． 由图 1，在稳定浇注条件下，中间包内 T[O]含 量总趋势随着浇注炉数的增加而降低，但变化幅度 很小，变化区间介于 9.4×10−5 ~9×10−6 ，在 1、2 炉 交接处由于中间包液面波动，T[O]含量有所增加， 达到 1.06×10−4 ．结晶器内 T[O]和 N 含量变化如图 2 所示． 由图 3 对比 1 流铸坯和 2 流铸坯的 T[O]量变化 可以发现，1 流铸坯的 T[O]量在浇注初期高于 2 流 铸坯的 T[O]量，分析认为是流场分布不合理，造成 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2007.s1.039

Vol.29 SuppL.1 韦士来等：津西Ⅱ型钢冶炼过程中夹杂物行为 …27· 钢水吸氧所致，因此有必要对中间包流场进行优化 器真空度不够造成铅笔试样内空气较多，使分析结 研究. 果受到影响.T[O]含量在铸坯中又有所降低，约为 7.0×10-,是结晶器中部分夹杂物上浮所致 表1铸坯中T[O]和N含量（质量分数10） 140 类型 1流TIO]11流N2流TIO12流N 第1炉头坯 129.7 32.9 83.6 23.3 120 第1炉正常坯 102.8 30.6 77.0 23.3 100 第1、2炉过渡段 93.9 24.8 99.7 25.9 80 第20炉正常坯 50.1 39.5 71.5 51.7 第30炉正常坯 50.1 42.4 60 44.9 50.5 三 40 ·-1流TO] 表2各流程钢中TO]和N含量（质量分数10） -▲-2流T[O]t 20 类型 T[O] N 第20炉钢包 95.7 41.7 1炉头坏1护正密坏1、2炉过议段加常坏30护常坏 第1炉中期中包 98.6 20.4 图3坯中TO]量的变化 第1护末期中包 106.0 20.3 第2炉中期中包 95.1 21.3 150 第20炉中期中包 93.9 19.3 第2护结品器 138.2 29.1 120 第20炉结品器 140.4 18.1 ◆ 90 120 60 100 钢他 包结品器 转环 图4各流程钢中TO]含量变化 80 中间包的去除率为27.08%，中间包原始氧含量 应低一些，建议中间包T[O<9.0×10-.铸坯中T[O] 含量偏高，建议铸坯中T[O]<5.0×10~.加强中间包 60 1炉中期1、2炉父接2炉期20炉中期 及结晶器治金效果，优化流场促进夹杂物上浮对铸 坯质量的改善有很大影响. 图1中间包内TO]含量的变化 2.2钢中大型夹杂物 (1)型夹杂物的含量与分级. 200 ☐TIO1 □N 利用大样电解法分析钢中大型夹杂物含量， 150 所得结果如表3、图5和图6所示. 160 100 ☐第1炉 ☐第2炉 50 必 120 第2炉结品器 第20炉结品器 图2结品器内T[O小、N含量的变化 由图4可知，钢中T[0]含量在钢包中为9.6×10~5 左右，至中包稳定在9.4×10-5，变化不明显.T[O] 中间包 铸坏 含量在结晶器中增至1.40×10-4.分析认为：一方面， 在浇注过程中采用半敞开浇注方式，钢流暴露在空 图5稳态条件下钢中大型夹杂物含量变化 气中强烈吸氧：另一方面，在结晶器取样时，取样

Vol.29 Suppl.1 韦士来等：津西 H 型钢冶炼过程中夹杂物行为 • 27 • 钢水吸氧所致，因此有必要对中间包流场进行优化 研究． 表 1 铸坯中 T[O]和 N 含量（质量分数 10−6 ） 类型 1 流 T[O] 1 流 N 2 流 T[O] 2 流 N 第 1 炉头坯 129.7 32.9 83.6 23.3 第 1 炉正常坯 102.8 30.6 77.0 23.3 第 1、2 炉过渡段 93.9 24.8 99.7 25.9 第 20 炉正常坯 50.1 39.5 71.5 51.7 第 30 炉正常坯 50.1 44.9 50.5 42.4 表 2 各流程钢中 T[O]和 N 含量（质量分数 10−6 ） 类型 T[O] N 第 20 炉钢包 95.7 41.7 第 1 炉中期中包 98.6 20.4 第 1 炉末期中包 106.0 20.3 第 2 炉中期中包 95.1 21.3 第 20 炉中期中包 93.9 19.3 第 2 炉结晶器 138.2 29.1 第 20 炉结晶器 140.4 18.1 图 1 中间包内 T[O]含量的变化 图 2 结晶器内 T[O]、N 含量的变化 由图 4可知，钢中 T[O]含量在钢包中为 9.6×10−5 左右，至中包稳定在 9.4×10−5 ，变化不明显．T[O] 含量在结晶器中增至 1.40×10−4 ．分析认为：一方面， 在浇注过程中采用半敞开浇注方式，钢流暴露在空 气中强烈吸氧；另一方面，在结晶器取样时，取样 器真空度不够造成铅笔试样内空气较多，使分析结 果受到影响．T[O]含量在铸坯中又有所降低，约为 7.0×10−5 ，是结晶器中部分夹杂物上浮所致[2]． 图 3 坯中 T [O]量的变化 图 4 各流程钢中 T[O]含量变化 中间包的去除率为 27.08%，中间包原始氧含量 应低一些，建议中间包 T[O]<9.0×10−5 ．铸坯中 T[O] 含量偏高，建议铸坯中 T[O]<5.0×10−5 ．加强中间包 及结晶器冶金效果，优化流场促进夹杂物上浮对铸 坯质量的改善有很大影响． 2.2 钢中大型夹杂物 (1)型夹杂物的含量与分级． 利用大样电解法[3]分析钢中大型夹杂物含量， 所得结果如表 3、图 5 和图 6 所示． 图 5 稳态条件下钢中大型夹杂物含量变化

·28· 北京科技大学学报 2007年增刊1 140 间包内检测出六类夹杂，分别为氧化钙夹杂、硅铝 鲨 120 酸盐夹杂、硅钙酸盐夹杂等，其形貌及能谱如图 100 7~12所示（注：能谱分析部位均为每个视场的正中 形 心)· 60 在扫描电镜检测中，中间包内大部分夹杂含有 40 较多的Si、A1元素，分析认为此类夹杂是脱氧形成 20 的夹杂物，在中间包及结晶器内未充分上浮滞留在 钢中形成的.中间包内约半数夹杂检测出Ca元素， 0 非稳态铸坯 稳态铸坯 分析认为是出钢过程中，加入精炼渣形成夹杂物， 图6非稳态与稳态铸坯夹杂物含量比较 并与钢包渣，中间包覆盖剂及中间包打结料多次碰 在第一炉钢浇注条件下，10kg钢中夹杂物含 撞聚集而成.个别夹杂检测出Z:,说明滑动水口熔 量由中间包153.50降为铸坯中的85.53mg,钢中夹 损并与钢中夹杂物结合 杂物含量较高.由中间包到铸坯，夹杂物的去除率 在试验炉次中，中间包内的夹杂物均检测到示 为44.28%. 踪元素，且75%含有两种以上示踪元素，表明中包 将电解分离出的夹杂物按粒度分为400um 上浮过程中碰撞聚集，并残留于钢中.其中，检测 五级，所得统计结果如表4所示. 到含Ba夹杂物占中包测试数的100%，表明钢包渣 通过对1、2流铸坯中大型夹杂物分级对比，可 严重卷渣，在中间包内尚未得到充分去除，滞留在 以发现1流铸坯主要为200um的夹杂物 试数的75%，说明很大一部分夹杂物来源于钢包流 均很少 股对中间包液面的冲击而造成的中间包渣污染，含 (2)大型夹杂物能谱. Ce夹杂物占中包测试数的62.5%，说明中间包打结 经电镜分析，将夹杂物按主要成分分类，在中 料熔损现象严重，对钢水纯净度影响也很大 表3样电解夹杂物数据 炉次 电解前/但电解后但电解消耗/但 夹杂净重/mg 10kg1钢中夹杂物质量/mg 1炉中包中期 1126.6 155.9155 970.6845 14.9 153.50 2炉中包中期 1100.6 126.6708 973.9292 13.7 140.67 20炉中包中期 1040 61.4354 978.5646 10.0 102.19 1炉头坯(1流) 1063 85.2587 977.7413 11.4 116.60 1炉头坯(2流) 1075 99.8774 975.1226 14.0 143.58 1炉正常坯(1流) 1047.8 65.6533 982.1467 8.4 85.53 1炉正常坯(2流) 1079 97.7964 981.2036 7.6 77.46 2炉正常坯(1流) 1060.4 83.7013 976.6987 7.3 75.49 表4钢中大型夹杂物粒度分布 粒度 铸坯第1炉头坯(1流) 铸坯第1炉头坯(2流)铸坯第1炉稳态(2流)中包第20炉稳定期 400um 2 0 1 13

• 28 • 北 京 科 技 大 学 学 报 2007 年 增刊 1 图 6 非稳态与稳态铸坯夹杂物含量比较 在第一炉钢浇注条件下，10 kg 钢中夹杂物含 量由中间包 153.50 降为铸坯中的 85.53 mg，钢中夹 杂物含量较高．由中间包到铸坯，夹杂物的去除率 为 44.28%． 将电解分离出的夹杂物按粒度分为400 µm 五级，所得统计结果如表 4 所示． 通过对 1、2 流铸坯中大型夹杂物分级对比，可 以发现 1 流铸坯主要为200 µm 的夹杂物 均很少． (2)大型夹杂物能谱． 经电镜分析，将夹杂物按主要成分分类，在中 间包内检测出六类夹杂，分别为氧化钙夹杂、硅铝 酸盐夹杂、硅钙酸盐夹杂等，其形貌及能谱如图 7~12 所示（注：能谱分析部位均为每个视场的正中 心）． 在扫描电镜检测中，中间包内大部分夹杂含有 较多的 Si、Al 元素，分析认为此类夹杂是脱氧形成 的夹杂物，在中间包及结晶器内未充分上浮滞留在 钢中形成的．中间包内约半数夹杂检测出 Ca 元素， 分析认为是出钢过程中，加入精炼渣形成夹杂物， 并与钢包渣，中间包覆盖剂及中间包打结料多次碰 撞聚集而成．个别夹杂检测出 Zr，说明滑动水口熔 损并与钢中夹杂物结合． 在试验炉次中，中间包内的夹杂物均检测到示 踪元素，且 75%含有两种以上示踪元素，表明中包 内夹杂物来源并不单一，由多种耐火材料及熔渣在 上浮过程中碰撞聚集，并残留于钢中．其中，检测 到含 Ba 夹杂物占中包测试数的 100%，表明钢包渣 严重卷渣，在中间包内尚未得到充分去除，滞留在 中间包钢水中形成夹杂物；含 La 夹杂物占中包测 试数的 75%，说明很大一部分夹杂物来源于钢包流 股对中间包液面的冲击而造成的中间包渣污染，含 Ce 夹杂物占中包测试数的 62.5%，说明中间包打结 料熔损现象严重，对钢水纯净度影响也很大[4]． 表 3 样电解夹杂物数据 炉次 电解前/g 电解后/g 电解消耗/g 夹杂净重/mg 10 kg−1 钢中夹杂物质量/mg 1 炉中包中期 1126.6 155.9155 970.6845 14.9 153.50 2 炉中包中期 1100.6 126.6708 973.9292 13.7 140.67 20 炉中包中期 1040 61.4354 978.5646 10.0 102.19 1 炉头坯(1 流) 1063 85.2587 977.7413 11.4 116.60 1 炉头坯(2 流) 1075 99.8774 975.1226 14.0 143.58 1 炉正常坯(1 流) 1047.8 65.6533 982.1467 8.4 85.53 1 炉正常坯(2 流) 1079 97.7964 981.2036 7.6 77.46 2 炉正常坯(1 流) 1060.4 83.7013 976.6987 7.3 75.49 表 4 钢中大型夹杂物粒度分布 粒度 铸坯第 1 炉头坯(1 流) 铸坯第 1 炉头坯(2 流) 铸坯第 1 炉稳态(2 流) 中包第 20 炉稳定期 400 µm 2 0 1 13

Vol.29 Suppl.1 韦士来等：津西Ⅱ型钢冶炼过程中夹杂物行为 …29· 线 图7中包第1炉中期夹杂物形貌 图11中包第2炉中期夹杂物形貌 11000 7000 Ca (! 業 )利您 Mg Al Fe a 0SCL Ku Fe CuZa Mg Ba NaWsciKsM Fe Cuzn 0.200 13.475 08200 13.475 E/keV E/keV 图8中包第1炉中期夹杂物能谱 图12中包第2炉中期夹杂物能谱 2.3钢中显微夹杂物 (1)铸坯中显微夹杂物形貌、组成与粒径分布夹 杂. 铸坯中的显微夹杂物主要为球形硅钙酸盐夹 杂，块状硅铝酸盐夹杂及球状硫化物夹杂，其典型 的夹杂物形貌及能谱分析结果如图13所示， 图9中包第1炉中期夹杂物形貌 10000 Al Si ()利板 50k Y2800 图13铸坯中显微夹杂物的形貌 之 贤sqke&eazh Fe 铸坯中显微夹杂的粒径分布参见体积率法统计 0.200 13.475 图.由相应图可知：无论正常坯还是连浇坯，在距 E/keV 内弧的1/5~3/5处夹杂物聚集，出现峰值：显微夹 图10中包第1炉中期夹杂物能谱 杂物体积率"，为0.15%：铸坯中显微夹杂粒径较小， 0-10um的夹杂占64%以上，而大于20um的夹杂

Vol.29 Suppl.1 韦士来等：津西 H 型钢冶炼过程中夹杂物行为 • 29 • 图 7 中包第 1 炉中期夹杂物形貌 图 8 中包第 1 炉中期夹杂物能谱 图 9 中包第 1 炉中期夹杂物形貌 图 10 中包第 1 炉中期夹杂物能谱 图 11 中包第 2 炉中期夹杂物形貌 图 12 中包第 2 炉中期夹杂物能谱 2.3 钢中显微夹杂物 (1)铸坯中显微夹杂物形貌、组成与粒径分布夹 杂． 铸坯中的显微夹杂物主要为球形硅钙酸盐夹 杂，块状硅铝酸盐夹杂及球状硫化物夹杂．其典型 的夹杂物形貌及能谱分析结果如图 13 所示． 1. 图 13 铸坯中显微夹杂物的形貌 铸坯中显微夹杂的粒径分布参见体积率法统计 图．由相应图可知：无论正常坯还是连浇坯，在距 内弧的 1/5~3/5 处夹杂物聚集，出现峰值；显微夹 杂物体积率 vv 为 0.15%；铸坯中显微夹杂粒径较小， 0~10 µm 的夹杂占 64%以上，而大于 20 µm 的夹杂

·30· 北京科技大学学报 2007年增刊1 约占20%：显微夹杂物的个数与粒径关系如图14 0.14 。-0-5mm -e-5-l0μm 所示： 0.12 ▲-10-20μm ￥->20μm 120 0.10 0.08 100 0.06 ◆ 80 0.04 0.02 60 20 4060 80 100 距内弧距离/mm 40 图17第1炉头坯试样不同直径夹杂物平均值统计(1流) 0 24681012141618 50 夹杂物粒径/um 图14铸坯显微夹杂物粒径分布 40 (2)体积率法对取样的夹杂物统计. 30 图15~20是对所取样品夹杂物的统计. 20 0.30 10 0.20 0 0-5um5-10μm10-20μm>20um 图18第1炉头坯不同直径夹杂物统计柱状图100个视场(1流) 0.10 80 0.00 0 60 20 40 60 形 100 距内弧距离/mm 40 图15第1炉头坯试样夹杂物平均值统计(1流) 20 。-A类夹杂 0.16 ◆B类夹杂 ▲C类夹杂 0 A B C 0.12 图19第1炉头坯不同类型夹杂物统计柱状图/100个视场(1流) 0.08 A类夹杂物 一B类夹杂物 55.4% 一C类夹杂物 0.04 0.00 20 406080100 10.2% 距内弧距离/mm 34.4% 图16第1炉头坯试样不同类型夹杂物平均值统计(1流) 图20第1炉铸坯试样各种类型夹杂物平均值百分率统计图

• 30 • 北 京 科 技 大 学 学 报 2007 年 增刊 1 约占 20%；显微夹杂物的个数与粒径关系如图 14 所示： 图 14 铸坯显微夹杂物粒径分布 (2)体积率法对取样的夹杂物统计． 图 15~ 20 是对所取样品夹杂物的统计． 图 15 第 1 炉头坯试样夹杂物平均值统计(1 流) 图 16 第 1 炉头坯试样不同类型夹杂物平均值统计(1 流) 图 17 第 1 炉头坯试样不同直径夹杂物平均值统计(1 流) 图 18 第 1 炉头坯不同直径夹杂物统计柱状图/100 个视场(1 流) 图 19 第 1 炉头坯不同类型夹杂物统计柱状图/100 个视场(1 流) 图 20 第 1 炉铸坯试样各种类型夹杂物平均值百分率统计图

Vol.29 Suppl.1 韦士来等：津西H型钢冶炼过程中夹杂物行为 31 显微夹杂总体积率为0.15%（由内弧至外弧平 9.4×10-5,铸坯内T[0]为5.0-6.0×10-5.钢水一次脱 均计算值)，各类夹杂占显微夹杂总量的比例为：A 氧不彻底，钢中T[O]高，造成夹杂物多，夹杂含量 类夹杂55.4%，B类夹杂34.4%，C类夹杂10.2%.显 波动为裂纹的形成埋下隐患，建议控制中间包内 微夹杂从量上说主要为A、B、C三类，多为脱氧 T[O<7.0x10-5,铸坯内T[O<5.0×10-5. 产物1.其中A、B类占89.8%，其化学成分上比较 (2)正常浇注条件下，中间包内10kg钢中夹杂 接近，为多元素硅的复合氧化物，两者区别主要在 物含量约为102mg,铸坯内夹杂物含量为75~85 于Al、Ca含量的差异.C类占10.2%，该类夹杂含 mg.由中间包到铸坯，夹杂物的去除率为约为40% S较高.钢中显微夹杂含Si较多，含Mn较低，这 左右. 也从另一个侧面反应出钢中Mn/Si低.如果配合金 (3)显微夹杂的体积率V,为0.15%，无论正常坯 时，Mn按规格中上限取值，Si按规格中下限取值， 还是连浇坯，在距内弧的1/5~3/5处夹杂物聚集， 使Mn/Si尽量提高，可以更大限度的脱除显微夹杂 出现峰值，铸坯中显微夹杂粒径较小，0~10um的 含量. 夹杂占64%以上，而大于20um的夹杂约占20%. 铸坯中显微夹杂粒径较小，0~10um的夹杂约 参考文献 占60%以上，10-20μm则占约15%，而大于20μm 的夹杂约占20%.不论非稳态还是稳态显微夹杂在 [1】陈家祥.钢铁治金学（炼钢部分）.北京：治金工业出版社，1990 铸坯内弧至外弧上的分布趋势基本是一致的，铸坯 2】张军，陈高兴，刘建华等.连铸异型坯清洁度研究.治金研究， 2005:262 内弧夹杂物含量较高，且在距内弧的1/5~35处出 3]陈伟庆.治金工程实验技术.北京：冶金工业出版社，2004 现夹杂物聚集区，形成这种分布主要是0~10μm夹 [4]张文邯钢低碳铝镇静钢中夹杂物行为的物理化学基础研究[硕 杂的分布所致. 士论文].北京：北京科技大学，2006 [⑤]尚德礼，黄浪，王习东，钢中夹杂物颗粒方法研究治金研究。 3结论 2005:285 (1)正常浇注条件下，中间包内T[O]约为 Inclusion behavior in the manufacturing of H type steel in Jinxi steel WEI Shilai,YANG Jingjun?) 1)Hebei Jinxi Iron and Steel Co.Ltd.Tangshan 063006,China 2)Metallurgical and Ecological Engineering School,University and Science Technology Beijing,Beijing 100083,China ABSTRACT The effect of total oxygen content and nitrogen content on the quality of H type steel and the type and morphology of macroinclusions and microinclusions in steel were analyzed concerning the change of total oxygen content and nitrogen content during H type steel manufacturing in Jinxi Steel.Volume rate method was applied to calculate the distribution of various inclusions in steel.Inadequate primary deoxidization in liquid steel and high total oxygen in steel account for excessive inclusions.The undulation of inclusion quantity ac- counts for the formation of cracks.From tundish to billet,the elimination rate of inclusions is about 40%.The origin of most inclusions is not unitary.The granule diameter of micro inclusions in billet is small.Inclusions of 0~10 um account for over 64%,while inclusions of over 20 um do about 20%. KEY WORDS steelmaking;total oxygen;inclusions;deoxidization

Vol.29 Suppl.1 韦士来等：津西 H 型钢冶炼过程中夹杂物行为 • 31 • 显微夹杂总体积率为 0.15%(由内弧至外弧平 均计算值)，各类夹杂占显微夹杂总量的比例为：A 类夹杂 55.4%，B 类夹杂 34.4%，C 类夹杂 10.2%．显 微夹杂从量上说主要为 A、B、C 三类，多为脱氧 产物[5]．其中 A、B 类占 89.8%，其化学成分上比较 接近，为多元素硅的复合氧化物，两者区别主要在 于 Al、Ca 含量的差异．C 类占 10.2%，该类夹杂含 S 较高．钢中显微夹杂含 Si 较多，含 Mn 较低，这 也从另一个侧面反应出钢中 Mn/Si 低．如果配合金 时，Mn 按规格中上限取值，Si 按规格中下限取值， 使 Mn/Si 尽量提高，可以更大限度的脱除显微夹杂 含量． 铸坯中显微夹杂粒径较小，0~10 µm 的夹杂约 占 60%以上，10~20 µm 则占约 15%，而大于 20 µm 的夹杂约占 20%．不论非稳态还是稳态显微夹杂在 铸坯内弧至外弧上的分布趋势基本是一致的，铸坯 内弧夹杂物含量较高，且在距内弧的 1/5~3/5 处出 现夹杂物聚集区，形成这种分布主要是 0~10µm 夹 杂的分布所致． 3 结论 (1) 正常浇注条件下，中间包内 T[O] 约 为 9.4×10−5 ，铸坯内 T[O]为 5.0~6.0×10−5 ．钢水一次脱 氧不彻底，钢中 T[O]高，造成夹杂物多，夹杂含量 波动为裂纹的形成埋下隐患，建议控制中间包内 T[O]<7.0×10−5 ，铸坯内 T[O]<5.0×10−5 ． (2)正常浇注条件下，中间包内 10 kg 钢中夹杂 物含量约为 102 mg，铸坯内夹杂物含量为 75~85 mg．由中间包到铸坯，夹杂物的去除率为约为 40% 左右． (3)显微夹杂的体积率 Vv 为 0.15%，无论正常坯 还是连浇坯，在距内弧的 1/5~3/5 处夹杂物聚集， 出现峰值，铸坯中显微夹杂粒径较小，0~10 µm 的 夹杂占 64%以上，而大于 20 µm 的夹杂约占 20%． 参 考 文 献 [1] 陈家祥. 钢铁冶金学（炼钢部分）.北京：冶金工业出版社，1990 [2] 张军,陈高兴，刘建华等. 连铸异型坯清洁度研究. 冶金研究， 2005：262 [3] 陈伟庆. 冶金工程实验技术.北京：冶金工业出版社, 2004 [4] 张文.邯钢低碳铝镇静钢中夹杂物行为的物理化学基础研究[硕 士论文]. 北京:北京科技大学, 2006 [5] 尚德礼，黄浪，王习东. 钢中夹杂物颗粒方法研究.冶金研究。 2005：285 Inclusion behavior in the manufacturing of H type steel in Jinxi steel WEI Shilai1), YANG Jingjun2) 1) Hebei Jinxi Iron and Steel Co.Ltd. Tangshan 063006, China 2) Metallurgical and Ecological Engineering School, University and Science Technology Beijing, Beijing 100083, China ABSTRACT The effect of total oxygen content and nitrogen content on the quality of H type steel and the type and morphology of macroinclusions and microinclusions in steel were analyzed concerning the change of total oxygen content and nitrogen content during H type steel manufacturing in Jinxi Steel. Volume rate method was applied to calculate the distribution of various inclusions in steel. Inadequate primary deoxidization in liquid steel and high total oxygen in steel account for excessive inclusions. The undulation of inclusion quantity ac￾counts for the formation of cracks. From tundish to billet, the elimination rate of inclusions is about 40%. The origin of most inclusions is not unitary. The granule diameter of micro inclusions in billet is small. Inclusions of 0~10 µm account for over 64%, while inclusions of over 20 µm do about 20%. KEY WORDS steelmaking; total oxygen; inclusions; deoxidization