超低碳钢顶渣氧化性对钢液洁净度的影响

工程科学学报，第38卷，第12期：1702-1710,2016年12月 Chinese Journal of Engineering,Vol.38,No.12:1702-1710,December 2016 D0l:10.13374/j.issn2095-9389.2016.12.007:http://journals.ustb.edu.cn 超低碳钢顶渣氧化性对钢液洁净度的影响 苑 鹏区，李海波”，罗衍昭”，刘道正》，陈建光》，王强强》，宋丽娜 1)首钢集团总公司技术研究院薄板研究所，北京1000432)首钢股份公司迁安钢铁公司，迁安064404 3)河南济源钢铁（集团）有限公司，济源4546504)钢铁研究总院科技信息与战略研究所，北京100081 ☒通信作者，E-mail:shandongyuanpeng@163.com 摘要为探究降低顶渣氧化性对改善超低碳钢钢液洁净度的影响，在转炉终点至中间包过程中，在多位置取炉渣和钢水试 样，分别进行炉渣氧化性、钢液成分和夹杂物分析.实验结果表明：转炉出钢后通过对顶渣改质，渣中T.F由转炉终点的 19.18%降至H进站时的4.68%，顶渣氧化性降低明显.渣中T.Fe降低导致钢中[O]的降低，T.Fe较低的炉次平均吹氧量 较大，使得铝脱氧前钢中[O较高.RH结束渣T.Fe与夹杂物数量呈线性关系，T.Fε越低夹杂物数量越少，同时RH结束后 夹杂物数量与铝脱氧前钢中[O]无必然关系.顶渣(CaO)/(AL,0,)会影响其吸收AL,0,夹杂物的能力，(C0)/(Al,0,)控制 不合理的炉次，其夹杂物数量也较多.通过降低顶渣氧化性，热轧板卷缺陷率得到明显降低 关键词炼钢：低碳钢；渣：氧化性：夹杂物；洁净度：表面缺陷 分类号TF769.4 Influence of ladle slag oxidability on the cleanliness of ultra low carbon steel YUAN Peng,LI Hai-bo,LUO Yan-zhao,LIU Dao-zheng?,CHEN Jian-guang?,WANG Qiang-qiang,SONG Li-na 1)Sheet Metal Research Institute,Shougang Research Institute of Technology,Beijing 100043,China 2)Shougang Qian'an Steel Company,Qian'an (64404,China 3)Henan Jiyuan Iron Steel (Group)Co.Ltd.,Jiyuan 454650,China 4)Institute for Science and Technology Information and Strategy,Central Iron and Steel Research Institute,Beijing 100081,China Corresponding author,E-mail:shandongyuanpeng@163.com ABSTRACT Slag oxidability,steel composition and inclusions were analyzed by slag sampling and steel sampling from the BOF endpoint to the tundish for studying the influence of ladle slag oxidability on the cleanliness of ultra low carbon steel.The results show that by ladle slag treatment after BOF tapping,T.Fe content in top slag decreases from 19.18%to 4.68%when getting in RH,indi- cating that the reduction of slag oxidability is obvious.The reduction of T.Fe content in slag leads to the reduction of [O]content in steel.For some heats with low T.Fe content,the average oxygen-blowing amount is large,and then the [o]content before Al deoxi- dization is relatively high.The relationship between the T.Fe content of RH end slag and the number of inclusions is linear,but mean- while there is no obvious relationship between the number of inclusions after RH and the [O]content before Al deoxidization.The (CaO)/(Al,O)ratio of ladle slag influences the Al,O,absorption ability.The number of inclusions will be large if the (CaO)/ (Al,O,)ratio of the slag is not reasonable.The defects of hot rolled sheets significantly decline with the reduction of slag oxidability. KEY WORDS steelmaking:low carbon steel;slag:oxidability:inclusions:cleanliness:surface defects 超低碳F钢广泛用于汽车面板的生产，为达到卓夹杂物尺寸较大，因此危害也较大2-.保护渣夹杂物 越的表面质量，对其钢中洁净度的要求较高四.保护 源自结晶器中保护渣的卷入，通过对结晶器流场进行 渣夹杂物和内生的大尺寸簇群状氧化铝夹杂物是造成 优化可有效降低保护渣卷入的概率.国内外学者对结 此类深冲冷轧薄板表面缺陷的主要原因，其中保护渣 晶器内流场优化进行了大量研究，现阶段通过优化连 收稿日期：201609-22

工程科学学报，第 38 卷，第 12 期: 1702--1710，2016 年 12 月 Chinese Journal of Engineering，Vol． 38，No． 12: 1702--1710，December 2016 DOI: 10． 13374 /j． issn2095--9389． 2016． 12． 007; http: / /journals． ustb． edu． cn 超低碳钢顶渣氧化性对钢液洁净度的影响 苑 鹏1) ，李海波1) ，罗衍昭1) ，刘道正2) ，陈建光2) ，王强强3) ，宋丽娜4) 1) 首钢集团总公司技术研究院薄板研究所，北京 100043 2) 首钢股份公司迁安钢铁公司，迁安 064404 3) 河南济源钢铁( 集团) 有限公司，济源 454650 4) 钢铁研究总院科技信息与战略研究所，北京 100081  通信作者，E-mail: shandongyuanpeng@ 163． com 摘 要 为探究降低顶渣氧化性对改善超低碳钢钢液洁净度的影响，在转炉终点至中间包过程中，在多位置取炉渣和钢水试 样，分别进行炉渣氧化性、钢液成分和夹杂物分析． 实验结果表明: 转炉出钢后通过对顶渣改质，渣中 T． Fe 由转炉终点的 19. 18% 降至 ＲH 进站时的 4. 68% ，顶渣氧化性降低明显． 渣中 T． Fe 降低导致钢中［O］的降低，T． Fe 较低的炉次平均吹氧量 较大，使得铝脱氧前钢中［O］较高． ＲH 结束渣 T． Fe 与夹杂物数量呈线性关系，T． Fe 越低夹杂物数量越少，同时 ＲH 结束后 夹杂物数量与铝脱氧前钢中［O］无必然关系． 顶渣( CaO) /( Al2O3 ) 会影响其吸收 Al2O3 夹杂物的能力，( CaO) /( Al2O3 ) 控制 不合理的炉次，其夹杂物数量也较多． 通过降低顶渣氧化性，热轧板卷缺陷率得到明显降低． 关键词 炼钢; 低碳钢; 渣; 氧化性; 夹杂物; 洁净度; 表面缺陷 分类号 TF769. 4 Influence of ladle slag oxidability on the cleanliness of ultra low carbon steel YUAN Peng1)  ，LI Hai-bo 1) ，LUO Yan-zhao 1) ，LIU Dao-zheng2) ，CHEN Jian-guang2) ，WANG Qiang-qiang3) ，SONG Li-na4) 1) Sheet Metal Ｒesearch Institute，Shougang Ｒesearch Institute of Technology，Beijing 100043，China 2) Shougang Qian’an Steel Company，Qian’an 064404，China 3) Henan Jiyuan Iron ＆ Steel ( Group) Co． Ltd． ，Jiyuan 454650，China 4) Institute for Science and Technology Information and Strategy，Central Iron and Steel Ｒesearch Institute，Beijing 100081，China  Corresponding author，E-mail: shandongyuanpeng@ 163． com ABSTＲACT Slag oxidability，steel composition and inclusions were analyzed by slag sampling and steel sampling from the BOF endpoint to the tundish for studying the influence of ladle slag oxidability on the cleanliness of ultra low carbon steel． The results show that by ladle slag treatment after BOF tapping，T． Fe content in top slag decreases from 19. 18% to 4. 68% when getting in ＲH，indi￾cating that the reduction of slag oxidability is obvious． The reduction of T． Fe content in slag leads to the reduction of ［O］content in steel． For some heats with low T． Fe content，the average oxygen-blowing amount is large，and then the ［O］content before Al deoxi￾dization is relatively high． The relationship between the T． Fe content of ＲH end slag and the number of inclusions is linear，but mean￾while there is no obvious relationship between the number of inclusions after ＲH and the ［O］content before Al deoxidization． The ( CaO) /( Al2O3 ) ratio of ladle slag influences the Al2O3 absorption ability． The number of inclusions will be large if the ( CaO) / ( Al2O3 ) ratio of the slag is not reasonable． The defects of hot rolled sheets significantly decline with the reduction of slag oxidability． KEY WOＲDS steelmaking; low carbon steel; slag; oxidability; inclusions; cleanliness; surface defects 收稿日期: 2016--09--22 超低碳 IF 钢广泛用于汽车面板的生产，为达到卓 越的表面质量，对其钢中洁净度的要求较高［1］． 保护 渣夹杂物和内生的大尺寸簇群状氧化铝夹杂物是造成 此类深冲冷轧薄板表面缺陷的主要原因，其中保护渣 夹杂物尺寸较大，因此危害也较大［2--3］． 保护渣夹杂物 源自结晶器中保护渣的卷入，通过对结晶器流场进行 优化可有效降低保护渣卷入的概率． 国内外学者对结 晶器内流场优化进行了大量研究，现阶段通过优化连

苑鹏等：超低碳钢顶渣氧化性对钢液洁净度的影响 ·1703· 铸参数、浸入式水口设计7、电磁制动或电磁搅 柱状，进行磨抛后使用Aspex自动扫描电镜进行夹杂 拌参数-@等可得到不同条件下的理论最优流场，然 物的检测，每一试样的检测面积约为90mm2,设置检 而受浸入式水口堵塞影响，生产中实际流场与理想流 测的最小尺寸为5um,之后进行自动扫描，对自动检 场有很大差距.改善钢液洁净度是减少水口堵塞的有 测到的夹杂物的形貌、成分、尺寸和数量进行记录，自 效途径，因此无论是从保护渣卷入角度还是从大尺寸 动扫描结束后使用“再定位”功能对大尺寸夹杂物进 簇群状氧化铝夹杂物生成角度，都应对钢液洁净度进 行尺寸的重新复检，同时结合夹杂物的形貌和成分对 行有效控制. 夹杂物进行筛选，排除并非夹杂物的外来物质。 近年来，随着国内生产高品质汽车板炼钢工艺的 表2取样位置和时间 日渐成熟，改善钢液洁净度的主要工作由RH脱碳速 Table 2 Sampling position and time 率的优化四、RH纯循环时吹氩流量及处理时间的优 取样时间 化2-围、镇静时间的优化和中间包流场的优化▣ 取样位置 炉渣样 钢水样 转向转炉终点碳氧积控制、顶渣氧化性控制和全保护 BOF 转炉终点 转炉终点 浇注三个方面，其中顶渣氧化性控制已经成为进一步 RH进站 RH进站 改善超低碳钢洁净度的主要思路.基于此，国内某钢 RH精炼 H结束 RH结束 厂在转炉出钢后对顶渣进行改质，以探究顶渣氧化性 中间包 大包浇注100t时 变化情况，并分析不同阶段顶渣氧化性对钢液活度氧 和夹杂物的影响，为进一步改善钢液洁净度提供理论 2 基础. 实验结果与讨论 1实验及研究方法 2.1顶渣氧化性与轧板缺陷率的关系 保护渣夹杂物和大尺寸的簇群状氧化铝夹杂物是 某钢厂生产超低碳F钢的工艺流程为：顶底复吹 造成冷轧薄板表面缺陷的主要原因6一四.图1是超低 转炉一RH精炼一镇静一板坯连铸.选取3个浇次中 碳F钢热轧板中所发现的一处明显的表面缺陷，图2 20炉进行降低顶渣氧化性工业实验，在转炉出钢后根 是该缺陷在扫描电镜下的形貌，图3为此缺陷的能谱 据终点氧的不同向钢包顶渣加入具有脱氧作用的改质 面扫描图.由图可以看出，缺陷处有Ca、Si和Na元 剂，以降低渣中(FeO),同时调整顶渣成分.进行实验 素，此缺陷应该为保护渣卷入造成.此缺陷尺寸较大， 的20炉为3个浇次的中间炉次，以排除首尾炉的影 若不及时处理，在后续冷轧中会造成十分严重的表面 响.实验炉次中间包钢水的平均化学成分如表1 所示 表1实验炉次中间包钢水化学成分（质量分数） Table 1 Composition of test steel in the tundish % C Si Mn P S Al,Al,Ti 0.00160.00550.120.010.00570.03380.03180.056 10 mm 炉渣试样和钢水试样的取样位置和取样时间如表 图1F钢热轧板表面缺陷的宏观形貌 2所示，其中在RH真空处理结束8min所取钢水提桶 Fig.1 Photograph of surface defects on IF steel hot rolled sheet 样用于夹杂物分析，试样加工成中30mm×15mm的圆 (a) 100 图2热轧板表面缺陷在扫描电镜下的图像 Fig.2 SEM images of the surface defects of hot rolled steel sheets

苑 鹏等: 超低碳钢顶渣氧化性对钢液洁净度的影响 铸参数［4--6］、浸入式水口设计［7--8］、电磁制动或电磁搅 拌参数［9--10］等可得到不同条件下的理论最优流场，然 而受浸入式水口堵塞影响，生产中实际流场与理想流 场有很大差距． 改善钢液洁净度是减少水口堵塞的有 效途径，因此无论是从保护渣卷入角度还是从大尺寸 簇群状氧化铝夹杂物生成角度，都应对钢液洁净度进 行有效控制． 近年来，随着国内生产高品质汽车板炼钢工艺的 日渐成熟，改善钢液洁净度的主要工作由 ＲH 脱碳速 率的优化［11］、ＲH 纯循环时吹氩流量及处理时间的优 化［12--13］、镇静时间的优化［14］和中间包流场的优化［15］ 转向转炉终点碳氧积控制、顶渣氧化性控制和全保护 浇注三个方面，其中顶渣氧化性控制已经成为进一步 改善超低碳钢洁净度的主要思路． 基于此，国内某钢 厂在转炉出钢后对顶渣进行改质，以探究顶渣氧化性 变化情况，并分析不同阶段顶渣氧化性对钢液活度氧 和夹杂物的影响，为进一步改善钢液洁净度提供理论 基础． 1 实验及研究方法 某钢厂生产超低碳 IF 钢的工艺流程为: 顶底复吹 转炉—ＲH 精炼—镇静—板坯连铸． 选取 3 个浇次中 20 炉进行降低顶渣氧化性工业实验，在转炉出钢后根 据终点氧的不同向钢包顶渣加入具有脱氧作用的改质 剂，以降低渣中( FeO) ，同时调整顶渣成分． 进行实验 的 20 炉为 3 个浇次的中间炉次，以排除首尾炉的影 响． 实 验 炉 次 中 间 包 钢 水 的 平 均 化 学 成 分 如 表 1 所示． 表 1 实验炉次中间包钢水化学成分( 质量分数) Table 1 Composition of test steel in the tundish % C Si Mn P S Alt Als Ti 0. 0016 0. 0055 0. 12 0. 01 0. 0057 0. 0338 0. 0318 0. 056 图 2 热轧板表面缺陷在扫描电镜下的图像 Fig． 2 SEM images of the surface defects of hot rolled steel sheets 炉渣试样和钢水试样的取样位置和取样时间如表 2 所示，其中在 ＲH 真空处理结束 8 min 所取钢水提桶 样用于夹杂物分析，试样加工成 30 mm × 15 mm 的圆 柱状，进行磨抛后使用 Aspex 自动扫描电镜进行夹杂 物的检测，每一试样的检测面积约为 90 mm2 ，设置检 测的最小尺寸为 5 μm，之后进行自动扫描，对自动检 测到的夹杂物的形貌、成分、尺寸和数量进行记录，自 动扫描结束后使用“再定位”功能对大尺寸夹杂物进 行尺寸的重新复检，同时结合夹杂物的形貌和成分对 夹杂物进行筛选，排除并非夹杂物的外来物质． 表 2 取样位置和时间 Table 2 Sampling position and time 取样位置 取样时间 炉渣样 钢水样 BOF 转炉终点 转炉终点 ＲH 精炼 ＲH 进站 ＲH 进站 ＲH 结束 ＲH 结束 中间包 ― 大包浇注 100 t 时 2 实验结果与讨论 2. 1 顶渣氧化性与轧板缺陷率的关系 保护渣夹杂物和大尺寸的簇群状氧化铝夹杂物是 造成冷轧薄板表面缺陷的主要原因［16--19］． 图 1 是超低 碳 IF 钢热轧板中所发现的一处明显的表面缺陷，图 2 是该缺陷在扫描电镜下的形貌，图 3 为此缺陷的能谱 面扫描图． 由图可以看出，缺陷处有 Ca、Si 和 Na 元 素，此缺陷应该为保护渣卷入造成． 此缺陷尺寸较大， 若不及时处理，在后续冷轧中会造成十分严重的表面 图 1 IF 钢热轧板表面缺陷的宏观形貌 Fig． 1 Photograph of surface defects on IF steel hot rolled sheet ·1703·

·1704· 工程科学学报，第38卷，第12期 Fe Kal O Kal Na Kal_2 50m 分 Ca Kal Si Kal FKal_2 图3表面缺陷的能谱面扫描图 Fig.3 Elemental mapping of surface defects 缺陷.图4是文献报道的由簇群状氧化铝夹杂物造成 0.20 的冷轧板表面缺陷 0.15 0.10 0.05 930 ☑ 3-6 6-9 RH结束渣中T.Fe质量分数/% 缺陷的宏观形貌 图5不同RH结束渣T.Fe对应的F钢热轧板卷的缺陷率 Fig.5 Relationship between the T.Fe content in slag after RH treat- ment and the number of defects in IF steel hot rolled sheets 进行换水口，将取下水口的剩余面积进行准确测量，结 果如图7所示.可见图6(b)水口出口的堵塞程度更 为严重，剩余面积仅为原来的37%.一般来说，钢液中 夹杂物越多，大尺寸簇群状氧化铝夹杂的数量也就越 多，由此导致浸入式水口的堵塞程度也越严重，浸入式 图4冷轧板中由A山，03夹杂造成的表面缺陷网 水口堵塞会直接影响到结晶器中稳定对称的流场，同 Fig.4 Sliver defects caused by AlO inclusions in cold rolled steel sheets 时造成液面波动过大，这使得保护渣卷入的概率大大 增加.因此，钢液洁净度控制水平直接影响到铸坯中 一般来说，渣中T.Fe含量可完全表征渣的氧化 大尺寸簇群状氧化铝夹杂和保护渣夹杂的数量，而顶 性0-.图5是渣中T.Fe为3%~6%和6%~9%时 渣氧化性则是影响钢液洁净度的重要原因 对应的F钢热轧板卷的缺陷率.可见随着顶渣氧化 2.2顶渣氧化性对钢中活度氧的影响 性降低，对应的热轧板卷缺陷率明显降低 转炉出钢后向钢包顶渣加入一定量的具有脱氧作 对于超低碳钢而言，钢中夹杂物绝大多数为簇群 用的改质剂以降低钢包顶渣氧化性.图8是转炉出钢 状的氧化铝，此类夹杂物熔点较高，很容易造成水口堵 对顶渣进行改质后渣中T.Fe含量的变化情况.通过 塞.图6分别是RH结束渣T.e为4.68%和7.50% 对顶渣改质，T.Fe由转炉终点的19.18%降低至RH (某两个浇次的平均值)时所对应的水口出口的形貌. 进站时的4.68%，RH结束时渣中T.Fe略上升至 当浸入式水口的过钢量为670t时，对这两个浇次同时 6.42%,上升的原因是由于RH深脱碳阶段钢液向渣

工程科学学报，第 38 卷，第 12 期 图 3 表面缺陷的能谱面扫描图 Fig． 3 Elemental mapping of surface defects 缺陷． 图 4 是文献报道的由簇群状氧化铝夹杂物造成 的冷轧板表面缺陷［19］． 图 4 冷轧板中由 Al2O3 夹杂造成的表面缺陷［19］ Fig． 4 Sliver defects caused by Al2O3 inclusions in cold rolled steel sheets ［19］ 一般来说，渣中 T． Fe 含量可完全表征渣的氧化 性［20--21］． 图 5 是渣中 T． Fe 为 3% ～ 6% 和 6% ～ 9% 时 对应的 IF 钢热轧板卷的缺陷率． 可见随着顶渣氧化 性降低，对应的热轧板卷缺陷率明显降低． 对于超低碳钢而言，钢中夹杂物绝大多数为簇群 状的氧化铝，此类夹杂物熔点较高，很容易造成水口堵 塞． 图 6 分别是 ＲH 结束渣 T． Fe 为 4. 68% 和 7. 50% ( 某两个浇次的平均值) 时所对应的水口出口的形貌． 当浸入式水口的过钢量为 670 t 时，对这两个浇次同时 图 5 不同 ＲH 结束渣 T． Fe 对应的 IF 钢热轧板卷的缺陷率 Fig． 5 Ｒelationship between the T． Fe content in slag after ＲH treat￾ment and the number of defects in IF steel hot rolled sheets 进行换水口，将取下水口的剩余面积进行准确测量，结 果如图 7 所示． 可见图 6( b) 水口出口的堵塞程度更 为严重，剩余面积仅为原来的 37% ． 一般来说，钢液中 夹杂物越多，大尺寸簇群状氧化铝夹杂的数量也就越 多，由此导致浸入式水口的堵塞程度也越严重，浸入式 水口堵塞会直接影响到结晶器中稳定对称的流场，同 时造成液面波动过大，这使得保护渣卷入的概率大大 增加． 因此，钢液洁净度控制水平直接影响到铸坯中 大尺寸簇群状氧化铝夹杂和保护渣夹杂的数量，而顶 渣氧化性则是影响钢液洁净度的重要原因． 2. 2 顶渣氧化性对钢中活度氧的影响 转炉出钢后向钢包顶渣加入一定量的具有脱氧作 用的改质剂以降低钢包顶渣氧化性． 图 8 是转炉出钢 对顶渣进行改质后渣中 T． Fe 含量的变化情况． 通过 对顶渣改质，T． Fe 由转炉终点的 19. 18% 降低至 ＲH 进站 时 的 4. 68% ，ＲH 结 束 时 渣 中 T． Fe 略 上 升 至 6. 42% ，上升的原因是由于 ＲH 深脱碳阶段钢液向渣 ·1704·

苑鹏等：超低碳钢顶渣氧化性对钢液洁净度的影响 ·1705 [O]含量的关系.可见随渣中T.Fe含量的降低，钢液 中活度氧的变化趋势并不十分明显。但从整体看，当 渣中T.Fe质量分数为1%~5%时，对应钢中[O]质量 分数的平均值为487×106，当渣中T.Fe质量分数为 5%一10%时，对应钢中0]质量分数的平均值为539× 10-6,说明RH进站时钢中[O]与渣中T.Fe具有一定 关系，只是关系并不十分明显。这是因为RH进站时 钢中[O]受三方面的影响：一是转炉终点O].对转炉 出钢不改质的炉次，终点[O]将决定RH进站[O].二 是转炉终渣T.Fe和RH进站渣T.Fe.这决定了从转 炉终点到RH进站钢中[O]含量的变化：三是钢中碳 含量.由于实验炉次的对应的转炉终点[O]变化较 图6不同炉渣平均T.F浇注结束时浸入式水口出口形貌对 大，同时受改质效果的影响，每一炉△T.Fe(转炉终渣 比.(a)4.68%:(b)7.50% T.Fe与RH进站渣T.fe的差)相差较大，因此RH进 Fig.6 Comparison between the outlet features of submerged entry 站时渣中T.e与钢中[O]虽有规律但并非特别明显. nozzles after casting for different average T.Fe contents:(a) 750 4.68%:(b)7.50% 平均值：487×106 平均值：539x106 700 100 650 80 600H 60 550 g00 500 △ △ ◇ △ ◇ 400 3 4 78 9 10 0 RH进站渣中T.Fc的质量分数/% 468 750 RH结束渣平均T.Fe质量分数/% 图9RH进站渣T.Fe与钢中[O]的关系 图7RH结束渣T.Fe含量对浸入式水口出口堵塞的影响 Fig.9 Relationship between T.Fe content in ladle slag and [O] Fig.7 Influence of T.Fe content in slag after RH treatment on the content in molten steel before RH treatment outlet clogging of submerged entry nozzles 图I0是转炉终点至RH进站顶渣T.Fe减少量与 30 对应的钢中O]的变化.由图可知，渣中T.Fe降低明 25 显的炉次其钢中[O]降低也较为明显.同时发现，改 质效果好、T.Fe降低明显的炉次，其进站[O]未必很 20- 低，这主要是转炉终点[O]有所不同造成.超低碳钢 15 顶渣氧化性控制的思路是降低顶渣氧化性的基础上保 证钢中活度氧，因为RH深脱碳过程需要通过这部分 10 8 氧以达到超低碳的目的，当钢中活度氧不能满足脱碳 要求时，则需要进行吹氧强制脱碳以完成超低碳目标 图11是RH进站渣T.Fe不同时对应的平均吹氧 转炉终渣 RH进站渣 RH结束渣 量以及吹氧炉次所占比例.由图可知，当进站渣T.Fe 工艺阶段 较低时，平均吹氧量较大，同时强制脱碳炉次占实验总 图8钢包顶渣T.Fe变化 炉次的比例也较大，这与图9所述钢中[O]的情况相 Fig.8 Changes of T.Fe content in ladle slag 吻合. 中传氧以及整个H处理过程空气对顶渣氧化造 图12是RH进站渣T.Fe与铝脱氧前钢中[O0]的 成的. 对应关系.从整体看，随着进站渣T.Fe降低，铝脱氧 图9为实验炉次RH进站渣T.Fe含量和钢中 前钢中[O]呈现增加趋势.这和RH进站[O]的分布

苑 鹏等: 超低碳钢顶渣氧化性对钢液洁净度的影响 图 6 不同炉渣平均 T． Fe 浇注结束时浸入式水口出口形貌对 比． ( a) 4. 68% ; ( b) 7. 50% Fig． 6 Comparison between the outlet features of submerged entry nozzles after casting for different average T． Fe contents: ( a ) 4. 68% ; ( b) 7. 50% 图 7 ＲH 结束渣 T． Fe 含量对浸入式水口出口堵塞的影响 Fig． 7 Influence of T． Fe content in slag after ＲH treatment on the outlet clogging of submerged entry nozzles 图 8 钢包顶渣 T． Fe 变化 Fig． 8 Changes of T． Fe content in ladle slag 中传氧 以 及 整 个 ＲH 处理过程空气对顶渣氧化造 成的． 图 9 为 实 验 炉 次 ＲH 进 站 渣 T． Fe 含 量 和 钢 中 ［O］含量的关系． 可见随渣中 T． Fe 含量的降低，钢液 中活度氧的变化趋势并不十分明显． 但从整体看，当 渣中 T． Fe 质量分数为 1% ～ 5% 时，对应钢中［O］质量 分数的平均值为 487 × 10 － 6 ，当渣中 T． Fe 质量分数为 5% ～10% 时，对应钢中［O］质量分数的平均值为 539 × 10 － 6 ，说明 ＲH 进站时钢中［O］与渣中 T． Fe 具有一定 关系，只是关系并不十分明显． 这是因为 ＲH 进站时 钢中［O］受三方面的影响: 一是转炉终点［O］． 对转炉 出钢不改质的炉次，终点［O］将决定 ＲH 进站［O］． 二 是转炉终渣 T． Fe 和 ＲH 进站渣 T． Fe． 这决定了从转 炉终点到 ＲH 进站钢中［O］含量的变化; 三是钢中碳 含量． 由于实验炉次的对应的转炉终点［O］变化较 大，同时受改质效果的影响，每一炉 ΔT． Fe( 转炉终渣 T． Fe 与 ＲH 进站渣 T． Fe 的差) 相差较大，因此 ＲH 进 站时渣中 T． Fe 与钢中［O］虽有规律但并非特别明显． 图 9 ＲH 进站渣 T． Fe 与钢中［O］的关系 Fig． 9 Ｒelationship between T． Fe content in ladle slag and ［O］ content in molten steel before ＲH treatment 图 10 是转炉终点至 ＲH 进站顶渣 T． Fe 减少量与 对应的钢中［O］的变化． 由图可知，渣中 T． Fe 降低明 显的炉次其钢中［O］降低也较为明显． 同时发现，改 质效果好、T． Fe 降低明显的炉次，其进站［O］未必很 低，这主要是转炉终点［O］有所不同造成． 超低碳钢 顶渣氧化性控制的思路是降低顶渣氧化性的基础上保 证钢中活度氧，因为 ＲH 深脱碳过程需要通过这部分 氧以达到超低碳的目的，当钢中活度氧不能满足脱碳 要求时，则需要进行吹氧强制脱碳以完成超低碳目标． 图 11 是 ＲH 进站渣 T． Fe 不同时对应的平均吹氧 量以及吹氧炉次所占比例． 由图可知，当进站渣 T． Fe 较低时，平均吹氧量较大，同时强制脱碳炉次占实验总 炉次的比例也较大，这与图 9 所述钢中［O］的情况相 吻合． 图 12 是 ＲH 进站渣 T． Fe 与铝脱氧前钢中［O］的 对应关系． 从整体看，随着进站渣 T． Fe 降低，铝脱氧 前钢中［O］呈现增加趋势． 这和 ＲH 进站［O］的分布 ·1705·

·1706 工程科学学报，第38卷，第12期 175m 氧前O]的降低越明显，不吹氧时（吹氧量为零），RH ORH进站O= 400x10-b-510x10- 进站至铝脱氧前O]的降低最多.由此图同样可以发 150 ●RH进站O= 510x10-b-710x10-t 现，吹氧量越大，铝脱氧前[O]的值也越大 125 500 b O加铝脱氧前[0-250x10-300x10 100 ①加铝脱氧前0=300x10-6350x106 400F ①加铝脱氧前[0]=350x10--400x10 ●加铝脱氧前O>400x106 50 0● 0 25 、曲 10 121416182022 ①① 转炉终渣T,Fe与RH进站渣T,Fe之差% ① 8 100F 图10顶渣T.Fe变化与钢液[O变化的关系 ● ，●上 Fig.10 Relationship between the change of T.Fe content in ladle 0 1020304050607080 slag and the change of [O]content in molten steel 吹氧量 图13吹氧量和钢中[O)变化的关系 100 35 90 ■平均吹氧量 Fig.13 Relationship between oxygen blowing amount and change in ☑吹氧炉次所占的比例30 [O]content in molten steel 70 60 2.3顶渣氧化性对钢中夹杂物的影响 20 50 根据夹杂物成分和形貌的不同，夹杂物大致分为 40 15 以下四类：块状Al,03夹杂物：簇群状Al,O3夹杂物： AL,0,-Ti,0夹杂物：Ca0-Mg0-Al,03-Ti,0夹杂物 10 图14是这四类夹杂物的典型形貌.图15~图17分别 1-5 5-10 是簇群状Al,0,夹杂物、AL,0,-Ti,0夹杂物和Ca0- RH进站渣中T.Fe的质量分数/% Mg0-A山，0，-Ti,0夹杂物的能谱面扫描图. 图11平均吹氧量和吹氧炉次比例 Fig.11 Average oxygen blowing amount and the ratio of oxygen blo- wing heats % 500 平均值360x106 平均值：297×106 12m 12m 12 um 124m 三450 ◆ 400 12μm 12m 12m 350 300 12m 12m 12m 250 3 6 78 10 RH进站渣中TFe的质量分数/% 图12RH进站渣T.Fe与铝脱氧前钢中[O)的关系 Fig.12 Relationship between T.Fe in ladle slag before RH treat- 12 24m 24m 84m ment and [O]in molten steel before Al deoxidation 图14RH真空处理结束钢中夹杂物的典型形貌.(a)块状 情况密切相关，根据前文可知，当渣中T.Fe较低时，进 A山203夹杂物：(b)簇群状AL203夹杂物：()Al203-Ti,0夹杂 站时钢中[O]也相应较低，因此需要吹氧强制脱碳的 物：(d)Ca0-Mg0-A203-i,0夹杂物 炉次和平均吹氧量也就越大，由此导致铝脱氧前（深 Fig.14 Typical morphologies of inclusions after RH treatment:(a) 脱碳后)钢液中的O]也就越大.图13是吹氧量和钢 Al,03 block inclusions:(b)AlO cluster inclusions:(c)Al20- 中O]变化的关系.可见吹氧量越小，RH进站至铝脱 Ti,O inclusions:(d)CaO-MgO-Al2O3-Ti,O inclusions

工程科学学报，第 38 卷，第 12 期 图 10 顶渣 T． Fe 变化与钢液［O］变化的关系 Fig． 10 Ｒelationship between the change of T． Fe content in ladle slag and the change of ［O］content in molten steel 图 11 平均吹氧量和吹氧炉次比例 Fig． 11 Average oxygen blowing amount and the ratio of oxygen blo￾wing heats 图 12 ＲH 进站渣 T． Fe 与铝脱氧前钢中［O］的关系 Fig． 12 Ｒelationship between T． Fe in ladle slag before ＲH treat￾ment and ［O］in molten steel before Al deoxidation 情况密切相关，根据前文可知，当渣中 T． Fe 较低时，进 站时钢中［O］也相应较低，因此需要吹氧强制脱碳的 炉次和平均吹氧量也就越大，由此导致铝脱氧前( 深 脱碳后) 钢液中的［O］也就越大． 图 13 是吹氧量和钢 中［O］变化的关系． 可见吹氧量越小，ＲH 进站至铝脱 氧前［O］的降低越明显，不吹氧时( 吹氧量为零) ，ＲH 进站至铝脱氧前［O］的降低最多． 由此图同样可以发 现，吹氧量越大，铝脱氧前［O］的值也越大． 图 13 吹氧量和钢中［O］变化的关系 Fig． 13 Ｒelationship between oxygen blowing amount and change in ［O］content in molten steel 图 14 ＲH 真空处理结束钢中夹杂物的典型形貌． ( a) 块 状 Al2O3 夹杂物; ( b) 簇群状 Al2O3 夹杂物; ( c) Al2O3 --Tix O 夹杂 物; ( d) CaO--MgO--Al2O3 --TixO 夹杂物 Fig． 14 Typical morphologies of inclusions after ＲH treatment: ( a) Al2O3 block inclusions; ( b) Al2O3 cluster inclusions; ( c) Al2O3 -- TixO inclusions; ( d) CaO--MgO--Al2O3 --TixO inclusions 2. 3 顶渣氧化性对钢中夹杂物的影响 根据夹杂物成分和形貌的不同，夹杂物大致分为 以下四类: 块状 Al2O3 夹杂物; 簇群状 Al2O3 夹杂物; Al2O3 --TixO 夹杂物; CaO--MgO--Al2O3 --TixO 夹杂物． 图 14 是这四类夹杂物的典型形貌． 图 15 ～ 图 17 分别 是簇群状 Al2O3 夹杂物、Al2O3 --Tix O 夹杂物和 CaO-- MgO--Al2O3 --TixO 夹杂物的能谱面扫描图． ·1706·

苑鹏等：超低碳钢顶渣氧化性对钢液洁净度的影响 ·1707· 0 12m 图15簇群状A山，03夹杂物的能谱面扫描图 Fig.15 Elemental mapping of a cluster alumina inclusion Mg 8 um 图16A山201-T,0夹杂物的能谱面扫描图 Fig.16 Elemental mapping of an Al O:-Ti,O inclusion Ca Mg 8μm 图17Ca0-Mg0-A山203-，0夹杂物的能谱面扫描图 Fig.17 Elemental mapping of a CaO-MgO-Al2O;-Ti,O inclusion 图l8是RH结束渣T.Fe与RH结束8min时钢中 能力较强，脱氧直接生成的夹杂物已不是限制环节，随 夹杂物数量的关系.如图所示，随着渣中T.Fe降低， 着夹杂物的去除，氧由渣中不断向钢液传递而造成氧 钢中夹杂物的数量密度呈减少趋势.图19是这些炉 化铝夹杂源源不断地形成，成为影响RH结束后夹杂 次对应的铝脱氧前钢中[O]含量.由图可知，夹杂物 物数量的关键 的数量受渣中T.Fe影响十分明显，而与脱氧前钢中 600 [O]无明显关系.这是因为该钢厂RH去除夹杂物的 500 450 400 C● o 350 0 O 0 0 300 B● 300- 咒 00 0 250 4● 200 200 D● 150 ● 100 6 8 9 10 100 RH结束渣中TFe的质量分数/% 50 图19RH结束渣T.Fe与对应的铝脱氧前钢中[O的关系 3 4 5 6 7 8 9 10 RH结束渣中T.Fe的质量分数/% Fig.19 Relationship between T.Fe content in slag after RH treat- ment and [O]content in molten steel before Al deoxidation 图18RH结束渣T.Fe与钢中夹杂物的数量关系 Fig.18 Relationship between the number of inclusions and the T.Fe 超低碳钢渣改质的目的除了降低顶渣氧化性外， content in slag after RH treatment 还要求对顶渣的碱度和流动性进行调整，以增强炉渣

苑 鹏等: 超低碳钢顶渣氧化性对钢液洁净度的影响 图 15 簇群状 Al2O3 夹杂物的能谱面扫描图 Fig． 15 Elemental mapping of a cluster alumina inclusion 图 16 Al2O3 --TixO 夹杂物的能谱面扫描图 Fig． 16 Elemental mapping of an Al2O3 --TixO inclusion 图 17 CaO--MgO--Al2O3 --TixO 夹杂物的能谱面扫描图 Fig． 17 Elemental mapping of a CaO--MgO--Al2O3 --TixO inclusion 图 18 ＲH 结束渣 T． Fe 与钢中夹杂物的数量关系 Fig． 18 Ｒelationship between the number of inclusions and the T． Fe content in slag after ＲH treatment 图 18 是 ＲH 结束渣 T． Fe 与 ＲH 结束 8 min 时钢中 夹杂物数量的关系． 如图所示，随着渣中 T． Fe 降低， 钢中夹杂物的数量密度呈减少趋势． 图 19 是这些炉 次对应的铝脱氧前钢中［O］含量． 由图可知，夹杂物 的数量受渣中 T． Fe 影响十分明显，而与脱氧前钢中 ［O］无明显关系． 这是因为该钢厂 ＲH 去除夹杂物的 能力较强，脱氧直接生成的夹杂物已不是限制环节，随 着夹杂物的去除，氧由渣中不断向钢液传递而造成氧 化铝夹杂源源不断地形成，成为影响 ＲH 结束后夹杂 物数量的关键． 图 19 ＲH 结束渣 T． Fe 与对应的铝脱氧前钢中［O］的关系 Fig． 19 Ｒelationship between T． Fe content in slag after ＲH treat￾ment and ［O］content in molten steel before Al deoxidation 超低碳钢渣改质的目的除了降低顶渣氧化性外， 还要求对顶渣的碱度和流动性进行调整，以增强炉渣 ·1707·

·1708 工程科学学报，第38卷，第12期 吸收夹杂物的能力.文献报道，RH进站时钢包顶渣的 350 (Ca0)/(AL,0,)质量比可以表征炉渣吸收AL,0,夹杂 ☑>20um 300 ☐15-20um 物的能力四.根据日本川崎制铁（现为日本FE钢铁 s10-15Hm 250 ☒5-10um 公司)报道，超低碳钢顶渣(Ca0)/(AL,0,)控制在1.6~ 1.8范围内时，炉渣吸收，0，夹杂物的能力最强四 200 根据图18可知，A、B和C三点对应的夹杂物数量密度 150 明显高于趋势线，而D点对应的夹杂物数量密度明显 00 低于趋势线，因此除了分析渣中T.Fe对夹杂物的影响 外，还应该对不同炉次的(Ca0)I(AL,03)进行讨论. 表3为A、B、C和D四个炉次的钙铝比以及其余炉次 3-4 45 56 6-7 7只 RH结束渣中T.Fe的质量分数/% 的平均钙铝比.由表可知，A、B和C三炉距理想的钙 铝比控制范围相差很大，D铝的钙铝比控制在最优范 图20RH结束渣T.Fe与不同尺寸夹杂物数量的关系 Fig.20 Relationship between T.Fe in slag after RH treatment and 围，其余炉次的平均钙铝比略小于最优范围，仍有进一 the number of different size inclusions 步调整的空间 表3RH进站时渣中CaO/(Al2O3)质量比 2.0 Table 3 (CaO)/(Al,O:)mass ratio in slag before RH treatment 1.9 A炉 1.8 B炉 C炉 D炉其余炉次（平均值） 1.7 1.14 2.21 1.40 1.78 1.53 OTV)AO) 1.6 造成以上A、B、C三炉钙铝比控制不合理的原因 是：对于某些改质明显的炉次，改质剂中铝与渣中氧化 1.4 铁反应强烈，渣中氧化铝含量升高明显，如果此时改质 1.3 剂中有效进入炉渣的(Ca0)的量不能有效控制，将导 致(Ca0)1(Al,03)偏高或偏低.相应地，顶渣对钢中 14 45 5-66-7 7-8 X AL,0,夹杂物的吸收能力也将大为下降.为了使顶渣 RH结束渣中T.Fe的质量分数/% 氧化性降低对改善钢液洁净度的作用更为明显，需要 图21RH结束渣T.Fe与进站渣(CaO)/(A山2O,)质量比的关系 保证顶渣对A山，0，夹杂的吸收能力. Fig.21 Relationship between T.Fe content in slag after RH treat- 图20是RH结束渣T.Fe与不同尺寸夹杂物数量 ment and (CaO)/(Al2O3)mass ratio in slag after RH treatment 的关系.图21是RH结束渣T.Fe与(CaO)/(AL,03) 70 45 的关系.两图是多炉次的统计结果，据图可知，当 ■△Als] 60 ●△TiT 40 (Ca0)/(AL,0)为1.4~1.8时，T.Fe降低对减少钢 中夹杂物作用明显，此时的限制因素是渣中T.Fe;当 50 (Ca0)/(AL,03)小于1.4时，渣中(Ca0)/(AL,0,)成 40 25 为影响夹杂物数量的主要因素. 30 20 同时发现，当(Ca0)/(Al,03)控制合理时，小于 20 10μm的夹杂物数量减小趋势最为明显，大于10m 10 10 的夹杂物数量较少且与渣中T.Fe的变化规律无对应 5 关系.因此降低顶渣氧化性对降低H结束后小尺寸 0 34 45566-778 8-9 夹杂物的作用最为明显，这些小于10um的夹杂物在 RH结束渣中TFe的质量分数/% 随后的镇静过程中不容易上浮去除，却容易随着浇注 图22RH结束渣T.Fe与△[Als]、△T]的关系 的进行不断聚集长大，成为大尺寸簇群状氧化铝夹杂 Fig.22 Relations of A [Als]and A [Ti]with T.Fe content in slag after RH treatment 物的来源。 2.4镇静和浇注过程中氧化性顶渣的持续危害 与A[Als]和△T]的关系.由图可知，随渣中T.Fe增 定义RH真空处理结束到中间包过程钢液中酸溶 加，钢中△[ls]和△T]呈增加趋势.这是因为在镇 铝的减少量为酸溶铝损失值，记为△[A1s]:定义RH 静及后续的浇注过程中，钢包顶渣的氧化性依然较高， 真空处理结束到中间包过程钢液中溶解钛的减少量为 顶渣会持续地向钢液中传氧，造成二次氧化，如式(1)~ 钛损失值，记为△Ti].图22是RH结束时渣中T.Fe 式(2)所示，这部分[O]与钢液中[A1s]和T]反应，造

工程科学学报，第 38 卷，第 12 期 吸收夹杂物的能力． 文献报道，ＲH 进站时钢包顶渣的 ( CaO) /( Al2O3 ) 质量比可以表征炉渣吸收 Al2O3 夹杂 物的能力［22］． 根据日本川崎制铁( 现为日本 JFE 钢铁 公司) 报道，超低碳钢顶渣( CaO) /( Al2O3 ) 控制在 1. 6 ～ 1. 8 范围内时，炉渣吸收 Al2O3 夹杂物的能力最强［23］． 根据图 18 可知，A、B 和 C 三点对应的夹杂物数量密度 明显高于趋势线，而 D 点对应的夹杂物数量密度明显 低于趋势线，因此除了分析渣中 T． Fe 对夹杂物的影响 外，还应该对不同炉次的( CaO) /( Al2O3 ) 进行讨论． 表 3 为 A、B、C 和 D 四个炉次的钙铝比以及其余炉次 的平均钙铝比． 由表可知，A、B 和 C 三炉距理想的钙 铝比控制范围相差很大，D 铝的钙铝比控制在最优范 围，其余炉次的平均钙铝比略小于最优范围，仍有进一 步调整的空间． 表 3 ＲH 进站时渣中 CaO/( Al2O3 ) 质量比 Table 3 ( CaO) /( Al2O3 ) mass ratio in slag before ＲH treatment A 炉 B 炉 C 炉 D 炉 其余炉次( 平均值) 1. 14 2. 21 1. 40 1. 78 1. 53 造成以上 A、B、C 三炉钙铝比控制不合理的原因 是: 对于某些改质明显的炉次，改质剂中铝与渣中氧化 铁反应强烈，渣中氧化铝含量升高明显，如果此时改质 剂中有效进入炉渣的( CaO) 的量不能有效控制，将导 致( CaO) /( Al2O3 ) 偏高或偏低． 相应地，顶渣对钢中 Al2O3 夹杂物的吸收能力也将大为下降． 为了使顶渣 氧化性降低对改善钢液洁净度的作用更为明显，需要 保证顶渣对 Al2O3 夹杂的吸收能力． 图 20 是 ＲH 结束渣 T． Fe 与不同尺寸夹杂物数量 的关系． 图 21 是 ＲH 结束渣 T． Fe 与( CaO) /( Al2O3 ) 的关系． 两 图 是 多 炉 次 的 统 计 结 果，据 图 可 知，当 ( CaO) /( Al2O3 ) 为 1. 4 ～ 1. 8 时，T． Fe 降低对减少钢 中夹杂物作用明显，此时的限制因素是渣中 T． Fe; 当 ( CaO) /( Al2O3 ) 小于 1. 4 时，渣中( CaO) /( Al2O3 ) 成 为影响夹杂物数量的主要因素． 同时发现，当( CaO) /( Al2O3 ) 控制合理时，小于 10 μm 的夹杂物数量减小趋势最为明显，大于 10 μm 的夹杂物数量较少且与渣中 T． Fe 的变化规律无对应 关系． 因此降低顶渣氧化性对降低 ＲH 结束后小尺寸 夹杂物的作用最为明显，这些小于 10 μm 的夹杂物在 随后的镇静过程中不容易上浮去除，却容易随着浇注 的进行不断聚集长大，成为大尺寸簇群状氧化铝夹杂 物的来源． 2. 4 镇静和浇注过程中氧化性顶渣的持续危害 定义 ＲH 真空处理结束到中间包过程钢液中酸溶 铝的减少量为酸溶铝损失值，记为 Δ［Als］; 定义 ＲH 真空处理结束到中间包过程钢液中溶解钛的减少量为 钛损失值，记为 Δ［Ti］． 图 22 是 ＲH 结束时渣中 T． Fe 图 20 ＲH 结束渣 T． Fe 与不同尺寸夹杂物数量的关系 Fig． 20 Ｒelationship between T． Fe in slag after ＲH treatment and the number of different size inclusions 图 21 ＲH 结束渣 T． Fe 与进站渣( CaO) /( Al2O3 ) 质量比的关系 Fig． 21 Ｒelationship between T． Fe content in slag after ＲH treat￾ment and ( CaO) /( Al2O3 ) mass ratio in slag after ＲH treatment 图 22 ＲH 结束渣 T． Fe 与 Δ［Als］、Δ［Ti］的关系 Fig． 22 Ｒelations of Δ［Als］and Δ［Ti］ with T． Fe content in slag after ＲH treatment 与 Δ［Als］和 Δ［Ti］的关系． 由图可知，随渣中 T． Fe 增 加，钢中 Δ［Als］和 Δ［Ti］呈增加趋势． 这是因为在镇 静及后续的浇注过程中，钢包顶渣的氧化性依然较高， 顶渣会持续地向钢液中传氧，造成二次氧化，如式( 1) ～ 式( 2) 所示，这部分［O］与钢液中［Als］和［Ti］反应，造 ·1708·

苑鹏等：超低碳钢顶渣氧化性对钢液洁净度的影响 *1709· 成Als]和T]的损失值增大，由此生成较多的A山0 and numerical simulation of flow field in slab casting mold with 夹杂物和A山，0，-T,0夹杂物，因此氧化性顶渣对洁净 different width.Spec Steel,2010,31 (1):14 (张大江，陈登福，王翠娜，等.不同宽度板坯结品器内流场 度的危害会持续至浇注结束.根据图22所示结果，应 的水模型和数值模拟研究.特殊钢，2010,31(1)：14) 进一步采取措施，继续降低RH结束渣T.Fe含量. Ramos I C,Morales R D,Garcia-Hernandez S,et al.Effects of 2[AI]+3[0]=(AL,03), (1) immersion depth on flow turbulence of liquid steel in a slab mold 4[0]+xTi]+2[l]=(AL,0,-Ti,0).(2) using a nozzle with upward angle rectangular ports.IS/J Int, 2014,54(8):1797 3结论 8]Wu D F.Cheng SS.Effect of Sen design on surface fluctuation (1)通过对顶渣改质，顶渣中T.Fe的质量分数由 and solidifying shell in slab mold and its optimization.Acta Metall Sin Engl Lett,2008,21(5):341 转炉终点的19.18%降至RH进站时的4.68%，顶渣 9]Furumai K,Matsui Y,Murai T,et al.Evaluation of defect distri- 氧化性降低明显 bution in continuously-cast slabs by using ultrasonic defect detec- (2)转炉出钢至RH进站过程，钢中[O]的降低 tion system and effect of electromagnetic brake on decreasing un- 与顶渣T.Fe降低呈线性关系.RH进站渣T.Fe较低 balanced flow in mold./S//Int,2015,55(10):2135 的炉次，对应钢中[O]较低，吹氧炉次和RH深脱碳过 [0]Kittaka S,Watanabe K,Kanki T,et al.Nippon steel in-mold 程的平均吹氧量均较多，导致这些炉次铝脱氧前的 electro-magnetic stirrer "M-EMS"for slab caster.Nippon Steel [O]较高. Tech Rep,2002,86:68 [11]Yue F,Cui H,Li P H,et al.Study on the optimum process of (3)除少数炉次外，RH真空处理结束后钢中夹 refining ULC steel by RH degasser.J Univ Sci Technol Beijing, 杂物的数量与结束渣T.Fe呈线性关系，铝脱氧前钢中 2009,30(Suppl1):53 [O]与RH结束后钢中夹杂物的数量无明显关系 (岳蜂，崔衡，李朋欢，等.RH冶炼超低碳钢的最优工艺研 (4)RH进站渣(CaO)/(AL,O3)质量比过高或过 究.北京科技大学学报，2009,31（增刊1）：53) 低都会影响AL03夹杂物被顶渣的吸收，导致这些炉 [12]Ou H L,Bao Y P,Yue F,et al.A study of water modeling on 次夹杂物数量较多 circulation flow rate in RH vacuum refining process.Spec Steel, 2011,32(3):9 (5)镇静和浇注过程氧化性顶渣会持续危害钢液 (欧洪林，包蒸平，岳蜂，等.H真空精炼过程循环流量的 洁净度，导致钢液[Als]和T]的损失值增大 水模型研究.特殊钢，2011,32(3)：9) (6)顶渣氧化性影响钢液洁净度，进而影响浸入 [13]Cui H,Chen B,Wang M.et al.Cleanliness control of IF steel 式水口出口的堵塞.因此，顶渣氧化性较低的炉次，对 during the RH refining process.Unie Sci Technol Beijing, 应的热轧板卷缺陷率较低 2011,32(Suppl1):147 (崔衡，陈斌，王敏，等.RH精炼过程中F钢洁净度控制 参考文献 北京科技大学学报，2011,33（增刊1）：147) [Hanao M,Kawamoto M.Influence of mold flux basicity on surface [14]Cui H,Tian E H,Chen B,et al.Cleanliness study of IF steel quality of ultra-ow carbon steel slabs.IS/Int,2008,48 (9): by holding in ladles after RH vacuum process.J Unir Sci Technol 1210 Beijing,2014,35(Suppl1):32) Li M Y,Zhang H B,Yang J,et al.Analysis and control of hot- (崔衡，田恩华，陈斌，等.RH真空精炼后F钢镇静工艺的 rolled coil surface inclusions of low carbon low silicon aluminium 洁净度研究.北京科技大学学报，2014,36（增刊1）：32) killed steel.Steelmaking,2014,30(6):28 05] Zhang J J,Gao W F,Cao T Y,et al.Research on optimization (李梦英，张洪波，杨杰，等.低碳铝镇静钢热轧板表面夹渣 of flow field in WISCO 60 t two-strand tundish.Steelmaking, 的原因分析与控制.炼钢，2014,30(6)：28) 2013,29(5):61 B]Wang X H.Non-metallic inclusion control technology for high (张剑君，高文芳，曹同友，等.武钢601双流连铸中间包流 quality cold rolled steel sheets.Iron Steel,2013,48(9):1 场优化试验研究.炼钢，2013,29(5)：61) (王新华.高品质冷轧薄板钢中非金属夹杂物控制技术.钢 [16]Yuan P,Deng XX,Jiang M,et al.Investigation of subsurface 铁，2013,48(9)：1) hooks in continuous cast low carbon aluminum-killed steel slab. 4]Chen D F,Zhang X G,Zhang L F,et al.Simulation on the be- Iron Steel,2015,50(8):24 havior of argon bubbles in slab continuous casting mold.Iron (苑鹏，邓小旋，姜敏，等.低碳铝镇静钢铸坯皮下钩状坯 Seel,2010,45(4):20 壳.钢铁，2015,50(8)：24) (陈登福，张献光，张立峰，等.板坯连铸结晶器内氩气泡行 [17]Yuan P,Wang X H,Jiang M,et al.Inclusions in low carbon 为的模拟研究.钢铁，2010,45(4)：20) aluminum killed steel slabs at high casting speed.Chin/Eng, [5]Liu Z Q.Qi FS,Li B K,et al.Vortex flow pattern in a slab con- 2016,38(3):342 tinuous casting mold with argon gas injection.ron Steel Res Int, (苑鹏，王新华，姜敏，等。高拉速连铸低碳铝镇静钢铸坯中 2014,21(12):1081 夹杂物.工程科学学报，2016,38(3)：342) [6]Zhang D J,Chen D F,Wang C N,et al.A study on water model [18]Tsukaguchi Y,Hayashi H,Kurimoto H,et al.Development of

苑 鹏等: 超低碳钢顶渣氧化性对钢液洁净度的影响 成［Als］和［Ti］的损失值增大，由此生成较多的 Al2O3 夹杂物和 Al2O3 --TixO 夹杂物，因此氧化性顶渣对洁净 度的危害会持续至浇注结束． 根据图 22 所示结果，应 进一步采取措施，继续降低 ＲH 结束渣 T． Fe 含量． 2［Al］+ 3［O］= ( Al2O3 ) ， ( 1) 4［O］+ x［Ti］+ 2［Al］= ( Al2O3--TixO) ． ( 2) 3 结论 ( 1) 通过对顶渣改质，顶渣中 T． Fe 的质量分数由 转炉终点的 19. 18% 降至 ＲH 进站时的 4. 68% ，顶渣 氧化性降低明显． ( 2) 转炉出钢至 ＲH 进站过程，钢中［O］的降低 与顶渣 T． Fe 降低呈线性关系． ＲH 进站渣 T． Fe 较低 的炉次，对应钢中［O］较低，吹氧炉次和 ＲH 深脱碳过 程的平均吹氧量均较多，导致这些炉次铝脱氧前的 ［O］较高． ( 3) 除少数炉次外，ＲH 真空处理结束后钢中夹 杂物的数量与结束渣 T． Fe 呈线性关系，铝脱氧前钢中 ［O］与 ＲH 结束后钢中夹杂物的数量无明显关系． ( 4) ＲH 进站渣( CaO) /( Al2O3 ) 质量比过高或过 低都会影响 Al2O3 夹杂物被顶渣的吸收，导致这些炉 次夹杂物数量较多． ( 5) 镇静和浇注过程氧化性顶渣会持续危害钢液 洁净度，导致钢液［Als］和［Ti］的损失值增大． ( 6) 顶渣氧化性影响钢液洁净度，进而影响浸入 式水口出口的堵塞． 因此，顶渣氧化性较低的炉次，对 应的热轧板卷缺陷率较低． 参 考 文 献 ［1］ Hanao M，Kawamoto M． Influence of mold flux basicity on surface quality of ultra-low carbon steel slabs． ISIJ Int，2008，48 ( 9 ) : 1210 ［2］ Li M Y，Zhang H B，Yang J，et al． Analysis and control of hot￾rolled coil surface inclusions of low carbon low silicon aluminium killed steel． Steelmaking，2014，30( 6) : 28 ( 李梦英，张洪波，杨杰，等． 低碳铝镇静钢热轧板表面夹渣 的原因分析与控制． 炼钢，2014，30( 6) : 28) ［3］ Wang X H． Non-metallic inclusion control technology for high quality cold rolled steel sheets． Iron Steel，2013，48( 9) : 1 ( 王新华． 高品质冷轧薄板钢中非金属夹杂物控制技术． 钢 铁，2013，48( 9) : 1) ［4］ Chen D F，Zhang X G，Zhang L F，et al． Simulation on the be￾havior of argon bubbles in slab continuous casting mold． Iron Steel，2010，45( 4) : 20 ( 陈登福，张献光，张立峰，等． 板坯连铸结晶器内氩气泡行 为的模拟研究． 钢铁，2010，45( 4) : 20) ［5］ Liu Z Q，Qi F S，Li B K，et al． Vortex flow pattern in a slab con￾tinuous casting mold with argon gas injection． J Iron Steel Ｒes Int， 2014，21( 12) : 1081 ［6］ Zhang D J，Chen D F，Wang C N，et al． A study on water model and numerical simulation of flow field in slab casting mold with different width． Spec Steel，2010，31( 1) : 14 ( 张大江，陈登福，王翠娜，等． 不同宽度板坯结晶器内流场 的水模型和数值模拟研究． 特殊钢，2010，31( 1) : 14) ［7］ Ｒamos I C，Morales Ｒ D，Garcia-Hernandez S，et al． Effects of immersion depth on flow turbulence of liquid steel in a slab mold using a nozzle with upward angle rectangular ports． ISIJ Int， 2014，54( 8) : 1797 ［8］ Wu D F，Cheng S S． Effect of Sen design on surface fluctuation and solidifying shell in slab mold and its optimization． Acta Metall Sin Engl Lett，2008，21( 5) : 341 ［9］ Furumai K，Matsui Y，Murai T，et al． Evaluation of defect distri￾bution in continuously-cast slabs by using ultrasonic defect detec￾tion system and effect of electromagnetic brake on decreasing un￾balanced flow in mold． ISIJ Int，2015，55( 10) : 2135 ［10］ Kittaka S，Watanabe K，Kanki T，et al． Nippon steel in-mold electro-magnetic stirrer“M--EMS”for slab caster． Nippon Steel Tech Ｒep，2002，86: 68 ［11］ Yue F，Cui H，Li P H，et al． Study on the optimum process of refining ULC steel by ＲH degasser． J Univ Sci Technol Beijing， 2009，30( Suppl 1) : 53 ( 岳峰，崔衡，李朋欢，等． ＲH 冶炼超低碳钢的最优工艺研 究． 北京科技大学学报，2009，31( 增刊 1) : 53) ［12］ Ou H L，Bao Y P，Yue F，et al． A study of water modeling on circulation flow rate in ＲH vacuum refining process． Spec Steel， 2011，32( 3) : 9 ( 欧洪林，包燕平，岳峰，等． ＲH 真空精炼过程循环流量的 水模型研究． 特殊钢，2011，32( 3) : 9) ［13］ Cui H，Chen B，Wang M，et al． Cleanliness control of IF steel during the ＲH refining process． J Univ Sci Technol Beijing， 2011，32( Suppl 1) : 147 ( 崔衡，陈斌，王敏，等． ＲH 精炼过程中 IF 钢洁净度控制． 北京科技大学学报，2011，33( 增刊 1) : 147) ［14］ Cui H，Tian E H，Chen B，et al． Cleanliness study of IF steel by holding in ladles after ＲH vacuum process． J Univ Sci Technol Beijing，2014，35( Suppl 1) : 32) ( 崔衡，田恩华，陈斌，等． ＲH 真空精炼后 IF 钢镇静工艺的 洁净度研究． 北京科技大学学报，2014，36( 增刊 1) : 32) ［15］ Zhang J J，Gao W F，Cao T Y，et al． Ｒesearch on optimization of flow field in WISCO 60 t two-strand tundish． Steelmaking， 2013，29( 5) : 61 ( 张剑君，高文芳，曹同友，等． 武钢 60 t 双流连铸中间包流 场优化试验研究． 炼钢，2013，29( 5) : 61) ［16］ Yuan P，Deng X X，Jiang M，et al． Investigation of subsurface hooks in continuous cast low carbon aluminum-killed steel slab． Iron Steel，2015，50( 8) : 24 ( 苑鹏，邓小旋，姜敏，等． 低碳铝镇静钢铸坯皮下钩状坯 壳． 钢铁，2015，50( 8) : 24) ［17］ Yuan P，Wang X H，Jiang M，et al． Inclusions in low carbon aluminum killed steel slabs at high casting speed． Chin J Eng， 2016，38( 3) : 342 ( 苑鹏，王新华，姜敏，等． 高拉速连铸低碳铝镇静钢铸坯中 夹杂物． 工程科学学报，2016，38( 3) : 342) ［18］ Tsukaguchi Y，Hayashi H，Kurimoto H，et al． Development of ·1709·

·1710· 工程科学学报，第38卷，第12期 swirling-flow submerged entry nozzles for slab casting.IS//Int, Al2O:-Si02-Fe0 and CaO-Al203-CaF2 -Fe0 slags.ISI/Int, 2010,50(5):721 1997,37(10):956 [19]Yasunaka H,Yamanaka R,Inoue T,et al.Pinhole and inclu- 2]Ehara T,Kurose Y,Fujimura T,et al.Mass production of high sion defects formed at the subsurface in ultra low carbon steel. quality if steel at Mizushima Works Serenty Ninth Conference Tetsu-to-Hagane,1995,81(5):529 of the Steelmaking Division of the Iron and Steel Society.Pitts- 20]Espejo V,Iwase M.A thermodynamie study of the system Cao+ burgh,1996:485 Al2 O3 +Fe,O at 1673 K.Metall Mater Trans B,1995,26(2) 23]Suda M,Suitou M,Hasunuma J.The advanced mass production 257 system of ultra low carbon steel at KSC's Mizushima Work / 21]Taniguchi Y,Morita K,Sano N.Activities of FeO in Cao- Steelmaking Conference Proceedings.Toronto,1992.75:229

工程科学学报，第 38 卷，第 12 期 swirling-flow submerged entry nozzles for slab casting． ISIJ Int， 2010，50( 5) : 721 ［19］ Yasunaka H，Yamanaka Ｒ，Inoue T，et al． Pinhole and inclu￾sion defects formed at the subsurface in ultra low carbon steel． Tetsu-to-Hagane，1995，81( 5) : 529 ［20］ Espejo V，Iwase M． A thermodynamic study of the system CaO + Al2O3 + FexO at 1673 K． Metall Mater Trans B，1995，26( 2) : 257 ［21］ Taniguchi Y，Morita K，Sano N． Activities of FeO in CaO-- Al2O3 --SiO2 --FeO and CaO--Al2O3 --CaF2 --FeO slags． ISIJ Int， 1997，37( 10) : 956 ［22］ Ehara T，Kurose Y，Fujimura T，et al． Mass production of high quality if steel at Mizushima Works / / Seventy Ninth Conference of the Steelmaking Division of the Iron and Steel Society． Pitts￾burgh，1996: 485 ［23］ Suda M，Suitou M，Hasunuma J． The advanced mass production system of ultra low carbon steel at KSC’s Mizushima Work / / Steelmaking Conference Proceedings． Toronto，1992，75: 229 ·1710·