复合脱氧剂对430不锈钢脱氧行为的影响.pdf_大学文库

D0I:10.13374/1.issnl00103.2009.s1.017 第31卷增刊1 北京科技大学学报 Vol.31 Suppl.1 2009年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dee.2009 复合脱氧剂对430不锈钢脱氧行为的影响李阳李伟坚姜周华李双江东北大学材料与治金学院，沈阳110004 摘要在MSi2护和Mg0坩埚内用复合脱氧剂对430不锈钢液进行了脱氧实验研究.以A1和FSi作为对比脱氧剂，考察了SiCaBa,SiCaBaAl,.SiCaBaMg,SiCaBaAlSr四种复合脱氧剂对430不锈钢中的全氧含量及脱氧产物的分布、尺寸和形貌的影响·实验表明，用SiCaBa对430不锈钢液脱氧，可获得较低的氧含量，其脱氧产物易于上浮，钢中的夹杂物尺寸明显减小且形态发生改善呈球形关键词脱氧；复合脱氧剂：430不锈钢：夹杂物 Infection for deoxidation behavior in 430 stainless steel with complex deoxidizers LI Yang,LI Wei-jian,JIA NG Zhou-hua,LI Shuang -jiang School of Materials and Metallurgy,Northeastern University,Shenyang 110004,China ABSTRACT Molten 430 stainless steel deoxidized by complex deoxidizers was studied in a MoSi2 furnace and an Mgo crucible.The SiCaBa.SiAlBaCa.SiCaBaAl.SiCaBaMg and SiCaBaAlSr alloys were used as the deoxidizers,and Al and FeSi were used as the de- oxidizers for contrasting.The total oxygen content in steel,the distribution.size and morphology of deoxidation products were stud- ied.The results show that when deoxidized by SiCaBa alloy,a lower total oxygen content of 430 stainless steel can be obtained,the deoxidation products can easily float out from the steel and the size of inclusions in the steel can be significantly decreased.the mor- phology of which is changed to spheric shape KEY WORDS deoxidation:complex deoxidizer:430 stainless steel:inclusion 常用的400系不锈钢中有含铬18%（质量分为430不锈钢，成分（质量分数）为：0.05%C, 数)的430型及含铬13%（质量分数）的410型和 0.28%Si,0.29%Mm,18.1%Cr.实验精炼渣碱度 420型，其中430型不锈钢使用量最大[].随着冶为R=2.5,所用渣料的质量为钢样质量的10%，成金技术的不断改进，400系现代铁素体不锈钢在全分（质量分数）为：35.7%Ca0,14.3%Si02,10% 球主要不锈钢企业，如：蒂森克虏伯、安赛乐、浦项、 Mg0,30%Al203,10%CaF2,实验选择SiCaBa、新日铁等企业得到了广泛生产与应用] SiCaBaAl、SiCaBaMg、SiCaBaAlSr四种复合脱氧剂目前，400系铁素体不锈钢已大量用于汽车制并对比A!和SiFe脱氧，共进行六组模拟实验，实验造业、家电行业和以厨房为主的家用设施门.本研过程中加入的复合脱氧剂的量为2.5kgt1钢，各究进行了不同脱氧剂的脱氧实验，考察了其在430 脱氧剂成分见表1. 不锈钢中的脱氧行为实验时将1kg的430不锈钢放入高纯Mg0质坩埚中，外套石墨保护坩埚，装入MoSi2炉内随炉升 1实验材料与方法温，900℃以前保护气体氩流量为1Lmim-1,900℃ 实验在MoSi2炉内进行，采用高纯MgO坩埚，以后氩流量调整为5Lmim1,实验温度达到1600 测温采用双铂铑热电偶，实验温度为1873K,实验 ℃后，恒温10min,取0号钢样.再向钢液中加入精过程中通Ar气保护，流量为5Lmin1,实验钢种炼渣并吹氧20s,取1号钢样，待渣熔化后（约收稿日期：2006-08-01 基金项目：国家自然科学基金资助项目(N。.50704010) 作者简介：李阳(1973一)），男，讲师，博士，E mail:iy@smm-neu:ed:cm

复合脱氧剂对430不锈钢脱氧行为的影响李阳李伟坚姜周华李双江东北大学材料与冶金学院沈阳110004 摘要在 MoSi2 炉和 MgO 坩埚内用复合脱氧剂对430不锈钢液进行了脱氧实验研究．以 Al 和 FeSi 作为对比脱氧剂考察了 SiCaBa、SiCaBaAl、SiCaBaMg、SiCaBaAlSr 四种复合脱氧剂对430不锈钢中的全氧含量及脱氧产物的分布、尺寸和形貌的影响．实验表明用 SiCaBa 对430不锈钢液脱氧可获得较低的氧含量其脱氧产物易于上浮钢中的夹杂物尺寸明显减小且形态发生改善呈球形．关键词脱氧；复合脱氧剂；430不锈钢；夹杂物 Infection for deoxidation behavior in430stainless steel with complex deoxidizers LI Y angLI We-i jianJIA NG Zhou-huaLI Shuang-jiang School of Materials and MetallurgyNortheastern UniversityShenyang110004China ABSTRACT Molten430stainless steel deoxidized by complex deoxidizers was studied in a MoSi2furnace and an MgO crucible．T he SiCaBaSiAlBaCaSiCaBaAlSiCaBaMg and SiCaBaAlSr alloys were used as the deoxidizersand Al and FeSi were used as the deoxidizers for contrasting．T he total oxygen content in steelthe distributionsize and morphology of deoxidation products were studied．T he results show that when deoxidized by SiCaBa alloya lower total oxygen content of 430stainless steel can be obtainedthe deoxidation products can easily float out from the steel and the size of inclusions in the steel can be significantly decreasedthe morphology of which is changed to spheric shape． KEY WORDS deoxidation；complex deoxidizer；430stainless steel；inclusion 收稿日期：2006-08-01 基金项目：国家自然科学基金资助项目（No．50704010）作者简介：李阳（1973—）男讲师博士E-mail：liy＠smm．neu．edu．cn 常用的400系不锈钢中有含铬18％（质量分数）的430型及含铬13％（质量分数）的410型和 420型其中430型不锈钢使用量最大［1—3］．随着冶金技术的不断改进400系现代铁素体不锈钢在全球主要不锈钢企业如：蒂森克虏伯、安赛乐、浦项、新日铁等企业得到了广泛生产与应用［4—6］．目前400系铁素体不锈钢已大量用于汽车制造业、家电行业和以厨房为主的家用设施［7］．本研究进行了不同脱氧剂的脱氧实验考察了其在430 不锈钢中的脱氧行为． 1 实验材料与方法实验在 MoSi2 炉内进行采用高纯 MgO 坩埚测温采用双铂铑热电偶实验温度为1873K实验过程中通 Ar 气保护流量为5L·min —1．实验钢种为430 不锈钢成分（质量分数）为：0∙05％ C 0∙28％ Si0∙29％ Mn18∙1％ Cr．实验精炼渣碱度为 R＝2∙5所用渣料的质量为钢样质量的10％成分（质量分数）为：35∙7％ CaO14∙3％ SiO210％ MgO30％ Al2O310％ CaF2．实验选择 SiCaBa、 SiCaBaAl、SiCaBaMg、SiCaBaAlSr 四种复合脱氧剂并对比 Al 和 SiFe 脱氧共进行六组模拟实验．实验过程中加入的复合脱氧剂的量为2∙5kg·t —1钢各脱氧剂成分见表1．实验时将1kg 的430不锈钢放入高纯 MgO 质坩埚中外套石墨保护坩埚装入 MoSi2 炉内随炉升温900℃以前保护气体氩流量为1L·min —1900℃ 以后氩流量调整为5L·min —1．实验温度达到1600 ℃后恒温10min取0号钢样．再向钢液中加入精炼渣并吹氧20s取1号钢样．待渣熔化后（约第31卷增刊1 2009年 12月北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．31Suppl．1 Dec．2009 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2009．s1．017

Vol.31 Suppl.I 李阳等：复合脱氧剂对430不锈钢脱氧行为的影响 101. 3min),用插入法将脱氧剂(Al、Sife、SiCaBa、 2~8号钢样，停炉，断电，将所取钢样加工后，进行 SiCaBaAl,SiCaBaMg、SiCaBaAlSr)插至钢液底部，开氧含量分析和夹杂物检测. 始计时.在5、10、20、30、40、60及90min时分别取表1 各脱氧剂相关元素的质量分数质量分数/% 序号脱氧剂 Si Ca Al Mg Ba Fe P 1 形一 ≥99.5 余量 ≤0.03 ≤0.03 2 SiFe 45~55 、余量 ≤0.03 ≤0.03 3 SiCaBa 45~50 10-15 1315 余量 ≤0.03 0.03 4 SiCaBaAl 45~50 1015 8~13 1015 余量 ≤0.03 ≤0.03 SiCaBaMg 45-50 2030 510 1015 余量 ≤0.03 ≤0.03 SiCaBaAlSr 45-50 10-15 813 3-8 1015 余量 ≤0.03 0.03 扫描电镜和能谱仪对其进行形貌和成分分析，结果 2实验结果及讨论如图2所示， 2.1钢中全氧含量的变化由图2可以看出，A1脱氧时夹杂物以含尖晶石在每组实验过程中，六组实验的初始全氧含量相的AlzO3复合夹杂物为主；FeSi脱氧时终点试样在0.0085%~0.0091%之间，可以认为各组实验吹中夹杂物大部分为硅酸盐的球状复合夹杂物；氧前的状态基本一致，分别在脱氧开始，脱氧开始后 SiCaBa脱氧时终点试样中夹杂物多为SiO2CaO 5、10、20、30、40、60、90min时的钢样测得的全氧含 Al2O3球状复合夹杂；SiCaBaAl脱氧时终点试样中量如图1所示. 夹杂物多为Si0zAl203-Ca0球状复合夹杂； 250 -=-A1 SiCaBaMg脱氧时终点试样中夹杂物多数为SiO2 -·-FcSi MgO-Al2O3球状复合夹杂；SiCaBaAlSr脱氧时终点 200 -SiCaBa --SiCaBaAl 试样中夹杂物多为SiO2-Al203和Si02-Mn0球状复 -◆-SiCaBaMg 150 -SiCaBaAlSr 合夹杂，在含Ba的脱氧剂脱氧时均未发现含Ba的夹杂物 100 2.3终点夹杂物尺寸分布情况 50 将实验取得的所有试样进行研磨和抛光后，用 40 60 80 100 t/min 光学显微镜选取2.88mm2的观察面积对每个试样在放大200倍情况下进行观察，用图像处理系统对图1全氧含量随不同脱氧剂和精炼时间的变化有夹杂物的视场进行自动与半自动处理.终点试样由图1可以看出，大体上在实验的前5min内中夹杂物尺寸分布见图3和表2. 全氧含量急剧降低，l0min过后缓慢下降.在实验由表2可以看出，终点试样中夹杂物的总数在室条件下进行的AOD还原期的模拟中，由于模拟 SiCaBa脱氧时是最少的，SiCaBaAlSr、Al、SiCaBaMg 的动力学条件比工业生产差（无侧吹气体搅拌、实验和SiFe次之，而SiCaBaAl脱氧时夹杂物总数是最温度偏低等)，导致多组实验氧含量在实验终点时多的，平均直径在SiCaBa脱氧时也是最少的，Al和 (90min)高于现场生产条件下的全氧含量 SiCaBaMg次之，其余三种相差不多. (<0.004%~0.006%),且未完全达到平衡从图3可以看出小于5m的夹杂物比例最高从实验过程和终点全氧来看，使用SiCaBa脱氧的为SiCaBa脱氧，比例最低的为SiCaBaAlSr和时钢液中全氧含量是最低的，为0.004%，其次为 SFe脱氧，其余三种相差不大 Sife脱氧(T[0]=0.0049%),其余按脱氧效果排 3结论序为Al,SiCaBaMg、SiCaBaAl和SiCaBaAlSr 2.2终点夹杂物形貌和成分 (1)从六组实验的全氧含量对比可以看出，在使将六组不同脱氧剂脱氧情况下的终点试样通过用SiCaBa脱氧时终点钢液中全氧含量是最低的，虽

3min）用插入法将脱氧剂（Al、SiFe、SiCaBa、 SiCaBaAl、SiCaBaMg、SiCaBaAlSr）插至钢液底部开始计时．在5、10、20、30、40、60及90min 时分别取 2～8号钢样停炉断电．将所取钢样加工后进行氧含量分析和夹杂物检测．表1 各脱氧剂相关元素的质量分数序号脱氧剂质量分数／％ Si Ca Al Mg Ba Fe S P 1 Al — — ≥99∙5 — — 余量 ≤0∙03 ≤0∙03 2 SiFe 45～55 — — — — 余量 ≤0∙03 ≤0∙03 3 SiCaBa 45～50 10～15 — — 13～15 余量 ≤0∙03 ≤0∙03 4 SiCaBaAl 45～50 10～15 8～13 — 10～15 余量 ≤0∙03 ≤0∙03 5 SiCaBaMg 45～50 20～30 — 5～10 10～15 余量 ≤0∙03 ≤0∙03 6 SiCaBaAlSr 45～50 10～15 8～13 3～8 10～15 余量 ≤0∙03 ≤0∙03 2 实验结果及讨论 2∙1 钢中全氧含量的变化在每组实验过程中六组实验的初始全氧含量在0∙0085％～0∙0091％之间可以认为各组实验吹氧前的状态基本一致分别在脱氧开始脱氧开始后 5、10、20、30、40、60、90min 时的钢样测得的全氧含量如图1所示．图1 全氧含量随不同脱氧剂和精炼时间的变化由图1可以看出大体上在实验的前5min 内全氧含量急剧降低10min 过后缓慢下降．在实验室条件下进行的 AOD 还原期的模拟中由于模拟的动力学条件比工业生产差（无侧吹气体搅拌、实验温度偏低等）导致多组实验氧含量在实验终点时（90 min ）高于现场生产条件下的全氧含量（＜0∙004％～0∙006％）且未完全达到平衡．从实验过程和终点全氧来看使用 SiCaBa 脱氧时钢液中全氧含量是最低的为0∙004％其次为 SiFe 脱氧（T ［O］＝0∙0049％）其余按脱氧效果排序为 Al、SiCaBaMg、SiCaBaAl 和 SiCaBaAlSr． 2∙2 终点夹杂物形貌和成分将六组不同脱氧剂脱氧情况下的终点试样通过扫描电镜和能谱仪对其进行形貌和成分分析．结果如图2所示．由图2可以看出Al 脱氧时夹杂物以含尖晶石相的 Al2O3 复合夹杂物为主；FeSi 脱氧时终点试样中夹杂物大部分为硅酸盐的球状复合夹杂物； SiCaBa脱氧时终点试样中夹杂物多为 SiO2-CaOAl2O3球状复合夹杂；SiCaBaAl 脱氧时终点试样中夹杂物多为 SiO2-Al2O3-CaO 球状复合夹杂； SiCaBaMg 脱氧时终点试样中夹杂物多数为 SiO2- MgO-Al2O3 球状复合夹杂；SiCaBaAlSr 脱氧时终点试样中夹杂物多为 SiO2-Al2O3 和 SiO2-MnO 球状复合夹杂在含 Ba 的脱氧剂脱氧时均未发现含 Ba 的夹杂物． 2∙3 终点夹杂物尺寸分布情况将实验取得的所有试样进行研磨和抛光后用光学显微镜选取2∙88mm 2 的观察面积对每个试样在放大200倍情况下进行观察用图像处理系统对有夹杂物的视场进行自动与半自动处理．终点试样中夹杂物尺寸分布见图3和表2．由表2可以看出终点试样中夹杂物的总数在 SiCaBa 脱氧时是最少的SiCaBaAlSr、Al、SiCaBaMg 和 SiFe 次之而 SiCaBaAl 脱氧时夹杂物总数是最多的．平均直径在 SiCaBa 脱氧时也是最少的Al 和 SiCaBaMg 次之其余三种相差不多．从图3可以看出小于5μm 的夹杂物比例最高的为 SiCaBa 脱氧比例最低的为 SiCaBaAlSr 和 SiFe 脱氧其余三种相差不大． 3 结论（1）从六组实验的全氧含量对比可以看出在使用 SiCaBa 脱氧时终点钢液中全氧含量是最低的虽 Vol．31Suppl．1 李阳等：复合脱氧剂对430不锈钢脱氧行为的影响 ·101·