D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2004.01.008 第26卷第1期 北京科技大学学报 VoL26 No.1 2004年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.2004 低碱度顶渣控制帘线钢中Ca0-S0z一Az03 MgO类夹杂物成分的实验研究 王立峰 张炯明王新华 王万军 北京科技大学冶金学院，北京100083 摘要在实验室中用高温管式炉对用工业纯铁配制的帘线钢进行脱氧和顶渣熔炼，研究 了炉渣成分对夹杂物成分的影响.在炉渣碱度一定的情况下，随着炉渣中A1,O含量的增加， 夹杂物中的AO,含量也随之增加.当炉渣中的AO,含量低于8%时，夹杂物中的成分在塑性 区.通过控制脱氧条件和顶渣成分可以把夹杂物的成分控制在塑性区内， 关键词帘线钢：夹杂物：顶渣：脱氧 分类号TF703.6 帘线钢、弹簧钢和重轨钢等钢种经常在交变 段将工业纯铁在电磁感应炉中熔炼，目的是将工 应力作用的工作环境下工作，容易出现疲劳裂 业纯铁中的酸溶铝含量降低；第二阶段是将第一 纹，疲劳裂纹的繁殖和长大引起钢材的断裂.同 阶段熔炼好的纯铁在真空电磁感应炉中熔炼，真 时在帘线钢拉拔的过程中经常拉断现象.这一切 空度为6.67kPa,加入碳粉、单晶硅和工业纯的单 都与钢中的AlO,和尖晶石类夹杂物有关，以往 质锰来调整钢液的C,Si和M血的含量，调整后的 人们总把注意力集中在夹杂物的数量、大小、形 钢液成分（质量分数）为：C,0.65%0.78%;Si, 状和分布上，而对夹杂物的成分重视不够，认为 0.13%-0.24%:Mn,0.60%-0.63:S,0.0086%> 夹杂物越小越少最好，夹杂物的数量水平反映在 0.012%:P,0.0084%-0.012%;A1,0.0002%~ 钢中的总氧上，认为总氧越低越好，如果从控制 0.0007%. 夹杂物成分的角度来说，总氧很低不一定得到最 1.2渣料的配制 佳的钢的质量.为了得到塑性区夹杂物，国外做 实验用顶渣的配比如表1所示，本次实验总 了大量的较为详细的研究，日本水渡英昭教授四 共进行了28炉实验，配渣的原则是碱度的4个因 进行了较为详细的热力学计算，法国Gaye-也 素与AlO,含量（质量分数）的7个因素总共28种 建立了热力学模型对夹杂物的成分进行预测，但 全排列组合.渣料中所用的CaO,SiO2和AlO,都 相关的实验结果作为技术机密，在国内外还未见 采用分析纯氧化物，其中CaO进行了粉碎和预脱 详细地报道，本文是在实验室中用高温管式炉使 水处理 用低碱度渣熔炼高碳帘线钢，通过大量统计夹杂 表1顶渣的配渣方案 物的成分研究了炉渣中AlO,含量对帘线钢夹杂 Table 1 Composition of the top slag 物成分的影响，并得到了较好的结果 因素 1234567 w(Ca0)/w(Si0)0.81.01.21.5 1原料及处理 wAl0,)/% 5101520253040 1.1实验用钢的配制 实验用钢的配制过程分为两个阶段：第一阶 2实验设备及方法 收稿日期2003-03-03王立蜂男，29岁，博士研究生 本实验是在SGO216-B1型高温管式炉中进 ★国家自然科学基金资助课题No.50274006) 行，如图1所示.高温管式炉由硅钼棒加热，炉子第 2 6卷 第 1期 2 0 0 4年 2 月 北 京 科 技 大 学 学 报 oJ u几 a l of U l加 e sr ytl of S c ei n沈 a n d Te e h n o】o yg B eij 恤 g V bL 2 6 N O 一 1 F e b 。 20 04 低碱度顶渣控制帘线钢 中 C a o 一 51 0 2 , A 1 2 0 -3 M g o 类夹杂物成分 的实验研究 王 立 峰 张 炯 明 王 新 华 王 万 军 北京 科技大 学冶金 学 院 , 北 京 10 0 0 83 摘 要 在实 验室 中用 高温 管式 炉对用 工业 纯铁 配制 的帘 线钢进 行脱 氧 和顶渣 熔炼 , 研究 了炉渣 成分对 夹 杂物成分 的影 响 . 在 炉渣碱 度一 定 的情况 下 , 随 着炉渣 中 lA 必 , 含 量 的增加 , 夹 杂物 中的 1A 2O 3 含量 也随之 增加 . 当炉渣 中 的 lA Oz 3含 量低 于 8% 时 , 夹 杂物 中 的成分在 塑性 区 . 通过 控制 脱氧 条件 和顶渣 成 分可 以把 夹杂物 的成 分控 制在 塑性 区 内 . 关键词 帘 线钢 ; 夹 杂物 : 顶 渣 ; 脱 氧 分 类号 甘 7 0 3 . 6 帘 线钢 、 弹 簧钢 和 重轨 钢等 钢种 经 常在 交变 应 力 作 用 的工 作 环境 下 工 作 , 容 易 出现 疲 劳裂 纹 , 疲 劳裂 纹 的繁殖 和 长大 引起 钢 材 的 断裂 . 同 时在 帘线钢 拉拔的过程 中经 常 拉断现 象 . 这 一切 都 与钢 中的 A LO , 和尖 晶石 类 夹杂 物 有关 . 以往 人 们 总把注 意 力集 中在 夹 杂物 的数量 、 大 小 、 形 状 和分 布上 , 而对 夹 杂物 的成分 重 视不 够 , 认 为 夹杂 物越 小越 少最 好 . 夹杂 物 的数量 水平 反 映在 钢 中的总氧 上 , 认 为 总氧 越低 越 好 . 如 果 从控 制 夹杂 物成 分 的角度 来说 , 总 氧很 低不 一定 得到 最 佳 的钢 的质 量 . 为 了得到 塑性 区 夹 杂 物 , 国外 做 了大 量 的较 为详 细 的研 究 , 日本水 渡 英 昭教授 `1 进行 了较 为 详细 的热力 学计 算 , 法 国 G盯e 价川 也 建立 了热 力学模 型对 夹杂 物的成分 进行 预测 , 但 相关 的实验 结 果作 为技术 机密 , 在 国内外还 未见 详细地 报道 . 本 文是 在实验 室中用 高温 管式炉使 用 低碱 度渣 熔炼 高碳 帘线钢 , 通过 大量 统计 夹杂 物 的 成分研 究 了炉渣 中 A 儿0 3 含量 对帘 线 钢夹 杂 物成 分 的影 响 , 并得 到 了较 好 的结 果 . 1 原 料及 处 理 L l 实验 用钢 的 配制 实验 用钢 的配 制过 程 分为 两个 阶段 : 第一 阶 收稿 日期 2 0 03 刁3刁 3 王 立峰 男 , 29 岁 , 博士 研究生 * 国家 自然科学基 金资助 课题 州 。 . 5 02 74 0 0 6) 段 将 工业 纯铁 在 电磁感应 炉 中熔 炼 , 目的是将 工 业 纯 铁 中的酸 溶铝 含量 降低 ; 第 二阶 段是 将第 一 阶 段熔炼好 的纯 铁在 真 空 电磁感应 炉 中熔炼 , 真 空 度 为 .6 67 沙 a , 加入 碳粉 、 单 晶硅 和工 业纯 的单 质 锰 来调 整钢 液 的 C , is 和 M n 的含 量 , 调整 后 的 钢 液 成分 (质量 分 数 ) 为 : C , 0 . 6 5% 一0 . 7 8% : 5 1 , 0 . 13 %一 0 . 2 4 % ; M n , 0 . 6 0% 一 0 . 6 3 : S , 0 . 0 0 8 6% 一 0 . 0 12 % ; P , 0 . 0 0 8 4 % 一 0 . 0 1 2% ; A I , 0 . 0 0 0 2 % 一 0 0 0 0 7% . 1.2 渣料 的配 制 实验 用 顶渣 的配 比如表 1 所 示 , 本 次 实验 总 共进 行 了 28 炉实 验 , 配渣 的原则 是碱度 的 4 个 因 素 与 A LO , 含 量 (质 量 分数 )的 7 个 因素 总共 28 种 全排 列 组合 . 渣料 中所用 的 C ao , 51 0 : 和 A LO , 都 采用 分析 纯氧 化物 , 其 中 C aO 进行 了粉碎和 预脱 水处 理 . 表 1 项渣 的配 渣方案 aT b le I OC 口 OP , i如 n o f ht e ot P s al g 因素 1 2 3 4 5 6 7 w ( C a o )w/ ( Si 0 ) 0 . 8 1 . 0 1 . 2 1 . 5 w (A h o , )肠 5 10 1 5 2 0 2 5 3 0 4 0 2 实验设 备及 方 法 本实 验是在 S G O 2 16 es B ll 型高 温 管式 炉 中进 行 , 如 图 1所 示 . 高温 管式 炉 由硅 钥棒加 热 , 炉 子 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2004. 01. 008