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第8期 范光伟等：0Cr18Ni9不锈钢中非金属夹杂物来源 .779. 形成铬、锰氧化物的量应极少，或不会生成铬、锰氧 渣剂或合金，因此可以判断这是由于镁铝尖晶石质 化物，在不锈钢连铸过程中，从大包至结晶器采取 大包衬被侵蚀进入渣中造成的，还可由此判断，少 了各种措施，以实现钢水的完全保护浇注，基本避免 量被侵蚀的镁铝尖晶石质耐材会残留在钢水中，形 了二次氧化，但由于各种原因，每月还是有个别炉 成镁铝尖晶石夹杂物，这也应是夹杂物中A1203含 次不能实现大包自动开浇，需要用吹氧管将大包水 量明显高于AOD还原渣的一个原因. 口吹开，在这些不能自动开浇的炉次上取连铸坯样 中间包的镁质涂料也被侵蚀进入铸坯中，形成 进行夹杂物分析后发现，不仅这些连铸坯中的非金 MgO夹杂物，但对浇注后的中间包内表面损毁情 属夹杂物总量明显高于普通连铸坯，而且其中铬、锰 况进行观察后发现，除渣线部位有宽度<80mm、深 氧化物夹杂的比例也明显高于普通连铸坯，也就是 约4~9mm的侵蚀凹陷外，其他部位基本完好.所 说，大包吹氧开浇会对连铸坯中非金属夹杂物的数 以推断中间包镁质涂料对连铸坯中夹杂物的影响 量及类型造成较大影响， 不大. 此外，在AOD治炼过程中被侵蚀的炉衬耐材 综上所述，可以说0Cr18Ni9不锈钢中的夹杂物 大部分进入渣中，少部分残留在钢液中，炉衬耐材 主要应来源于AOD还原期生成的还原产物及其与 包括镁质喷补料和镁钙质炉衬材料.这些氧化物在 熔渣反应生成的Ca0SiO2一Al2O3一Mg0系复合夹 高温下也会与炉渣或钢液中的还原产物发生反应形 杂物和出钢时进入钢水中的小渣滴，其次为脱氧不 成复合氧化物，但由于AOD炉渣的成分包含了这 完全而残留在钢液中的Cr、Mn氧化物及脱硫产物， 些氧化物成分，因此也很难将其从其他夹杂物来源 中区分出来， 4结论 在出钢后的钢包吹氩过程中，钢液中的夹杂物 (1)0Cr18Ni9不锈钢中非金属夹杂物主要为 会不断聚合、上浮，同时示踪实验2的结果表明，由 CaO Si02一Al203一Mg0系复合夹杂物，还有少量镁 于底吹氩气流量很小，钢水循环流的流速很小，不会 铝尖晶石夹杂物、铬锰氧化物及硫化物， 将炉渣卷入钢水下部 (2)0Cr18Ni9不锈钢中夹杂物主要来自于 连铸过程中，大包在浇铸时，其内的钢水大部分 AOD还原期产生的复合脱氧产物、脱硫产物及出钢 时间处于镇静状态，夹杂物会继续上浮，示踪实验3 时混入钢水中的小渣滴 的结果也可证明，钢水从大包进入中间包后，不会对 (③)AOD出钢后至连铸过程中，大包顶渣、中 中间包熔池造成剧烈扰动，也不会将中间包覆盖剂 间包覆盖剂和结晶器保护渣不会对钢液造成污染， 卷入钢水内，同时，由于中间包治金的作用，钢水内 的夹杂物会不断上浮进入渣中，使钢水得到进一步 参考文献 的净化 [1]Kim J W,Kim S K,Lee Y D.Formation mechanism of Ca Si- 连铸坯中的Ca0Si02一Alz03一Mg0系复合夹 AlMg-Ti-O inclusions in type 304 stainless steel.ISIJ Int, 1996,36(Suppl):140 杂物及镁铝尖晶石夹杂物除来自AOD还原渣的影 [2]Mapelli C,Paolo N.Formation mechanism of non metallic inclu- 响外，还原期加入的硅铁及少量低碳铬铁也会带入 sions in different stainless steel grades.ISIJ Int.2003.43(8): 一定量的金属铝，这些金属铝大部分会参与还原反 1191 应生成A12O3,并在高温下与钢液中的渣滴或含 [3]Hojo M.Nakao R.Umezaki T.Oxide inclusion control in ladle Mg0的耐火材料微粒发生反应，生成复合氧化物或 and tundish for producing clean stainless steel.ISIJ Int,1996.36 镁铝尖晶石，同时钢液中会溶解微量的铝，这些溶 (Suppl):128 [4]Todoroki H.Mizuno K.Effect of silica in slag on inclusion com- 解铝在出钢后至连铸坯凝固的整个过程中，会随着 positions in 304 stainless steel deoxidized with aluminum.ISIJ 钢水温度的逐步降低，不断与钢液中的溶解氧及周 Int,2004,44(8):1350 围氧化物夹杂发生反应，生成Al203或A203一Mg0 [5]Mizuno K,Todoroki H,Noda M.Effects of Al and Ca in fer- 尖晶石，这就造成连铸坯中夹杂物的A12O3含量高 rosilicon alloys for deoxidation on inclusion composition in type 于AOD还原渣中的含量，另外，对出钢后的大包顶 304 stainless steel.1&SM.2001 (8):93 渣与吹氩站处理后的大包顶渣分析后发现，吹氩后 [6]Kaw akami M,Nishimura T,Takenaka T.Characterization of re- lieved non metallic inclusions in stainless steel by image processing 大包顶渣中的A1203质量分数分别比吹氩前升高了 of micrographs.ISIJ Int,1999.39():164 0.2%~1.3%,Mg0质量分数也分别升高了 [7]Mizuno K,Todoroki H,Noda M.Effects of Al and Ca in fer- 0.1%~1.6%.由于在吹氩站处理过程并未加入造 rosilicon alloys for deoxidation on inclusion composition in type形成铬、锰氧化物的量应极少或不会生成铬、锰氧 化物．在不锈钢连铸过程中从大包至结晶器采取 了各种措施以实现钢水的完全保护浇注基本避免 了二次氧化．但由于各种原因每月还是有个别炉 次不能实现大包自动开浇需要用吹氧管将大包水 口吹开．在这些不能自动开浇的炉次上取连铸坯样 进行夹杂物分析后发现不仅这些连铸坯中的非金 属夹杂物总量明显高于普通连铸坯而且其中铬、锰 氧化物夹杂的比例也明显高于普通连铸坯．也就是 说大包吹氧开浇会对连铸坯中非金属夹杂物的数 量及类型造成较大影响． 此外在 AOD 冶炼过程中被侵蚀的炉衬耐材 大部分进入渣中少部分残留在钢液中．炉衬耐材 包括镁质喷补料和镁钙质炉衬材料．这些氧化物在 高温下也会与炉渣或钢液中的还原产物发生反应形 成复合氧化物．但由于 AOD 炉渣的成分包含了这 些氧化物成分因此也很难将其从其他夹杂物来源 中区分出来． 在出钢后的钢包吹氩过程中钢液中的夹杂物 会不断聚合、上浮．同时示踪实验2的结果表明由 于底吹氩气流量很小钢水循环流的流速很小不会 将炉渣卷入钢水下部． 连铸过程中大包在浇铸时其内的钢水大部分 时间处于镇静状态夹杂物会继续上浮．示踪实验3 的结果也可证明钢水从大包进入中间包后不会对 中间包熔池造成剧烈扰动也不会将中间包覆盖剂 卷入钢水内．同时由于中间包冶金的作用钢水内 的夹杂物会不断上浮进入渣中使钢水得到进一步 的净化． 连铸坯中的 CaO－SiO2－Al2O3－MgO 系复合夹 杂物及镁铝尖晶石夹杂物除来自 AOD 还原渣的影 响外还原期加入的硅铁及少量低碳铬铁也会带入 一定量的金属铝．这些金属铝大部分会参与还原反 应生成 Al2O3并在高温下与钢液中的渣滴或含 MgO 的耐火材料微粒发生反应生成复合氧化物或 镁铝尖晶石．同时钢液中会溶解微量的铝这些溶 解铝在出钢后至连铸坯凝固的整个过程中会随着 钢水温度的逐步降低不断与钢液中的溶解氧及周 围氧化物夹杂发生反应生成 Al2O3 或 Al2O3－MgO 尖晶石这就造成连铸坯中夹杂物的 Al2O3 含量高 于 AOD 还原渣中的含量．另外对出钢后的大包顶 渣与吹氩站处理后的大包顶渣分析后发现吹氩后 大包顶渣中的 Al2O3 质量分数分别比吹氩前升高了 0∙2％～1∙3％MgO 质 量 分 数 也 分 别 升 高 了 0∙1％～1∙6％．由于在吹氩站处理过程并未加入造 渣剂或合金因此可以判断这是由于镁铝尖晶石质 大包衬被侵蚀进入渣中造成的．还可由此判断少 量被侵蚀的镁铝尖晶石质耐材会残留在钢水中形 成镁铝尖晶石夹杂物这也应是夹杂物中 Al2O3 含 量明显高于 AOD 还原渣的一个原因． 中间包的镁质涂料也被侵蚀进入铸坯中形成 MgO 夹杂物．但对浇注后的中间包内表面损毁情 况进行观察后发现除渣线部位有宽度＜80mm、深 约4～9mm 的侵蚀凹陷外其他部位基本完好．所 以推断中间包镁质涂料对连铸坯中夹杂物的影响 不大． 综上所述可以说0Cr18Ni9不锈钢中的夹杂物 主要应来源于 AOD 还原期生成的还原产物及其与 熔渣反应生成的 CaO－SiO2－Al2O3－MgO 系复合夹 杂物和出钢时进入钢水中的小渣滴其次为脱氧不 完全而残留在钢液中的 Cr、Mn 氧化物及脱硫产物． 4 结论 （1） 0Cr18Ni9不锈钢中非金属夹杂物主要为 CaO－SiO2－Al2O3－MgO 系复合夹杂物还有少量镁 铝尖晶石夹杂物、铬锰氧化物及硫化物． （2） 0Cr18Ni9 不锈钢中夹杂物主要来自于 AOD 还原期产生的复合脱氧产物、脱硫产物及出钢 时混入钢水中的小渣滴． （3） AOD 出钢后至连铸过程中大包顶渣、中 间包覆盖剂和结晶器保护渣不会对钢液造成污染． 参 考 文 献 ［1］ Kim J WKim S KLee Y D．Formation mechanism of Ca－Si－ Al－Mg－Ti－O inclusions in type 304 stainless steel．ISIJ Int 199636（Suppl）：140 ［2］ Mapelli CPaolo N．Formation mechanism of non-metallic inclusions in different stainless steel grades．ISIJ Int200343（8）： 1191 ［3］ Hojo MNakao RUmezaki T．Oxide inclusion control in ladle and tundish for producing clean stainless steel．ISIJ Int199636 （Suppl）：128 ［4］ Todoroki HMizuno K．Effect of silica in slag on inclusion compositions in 304 stainless steel deoxidized with aluminum．ISIJ Int200444（8）：1350 ［5］ Mizuno KTodoroki HNoda M．Effects of Al and Ca in ferrosilicon alloys for deoxidation on inclusion composition in type 304stainless steel．I＆SM2001（8）：93 ［6］ Kawakami MNishimura TTakenaka T．Characterization of relieved non-metallic inclusions in stainless steel by image processing of micrographs．ISIJ Int199939（2）：164 ［7］ Mizuno KTodoroki HNoda M．Effects of Al and Ca in ferrosilicon alloys for deoxidation on inclusion composition in type 第8期 范光伟等：0Cr18Ni9不锈钢中非金属夹杂物来源 ·779·