潘明等：RH精炼过程中吹氧量对F钢洁净度的影响 847. cleanliness in a tundish had little correlation with the oxygen blowing rate during RH treatment,but had a great correlation with the oxygen content in the molten steel before Al deoxidation.The higher the oxygen content before Al deoxidation,the worse the steel cleanliness in the tundish.To improve the cleanliness in the tundish,the oxygen content in molten steel before Al addition should be decreased as much as possible.The T.O and the inclusions amount in the steel showed a downward trend as the production proceeded, which indicates that the steel cleanliness was gradually improved. KEY WORDS IF steel:RH refining:cleanliness;nonmetallic inclusions;oxygen blowing rate;content of oxygen before deoxidation F钢主要用于汽车、家电等行业，要求具有优 氧进行强制脱碳.与传统RH精炼相比，RH顶吹 异的深冲性能，因此，该钢种要求极低的C、N含 氧工艺可提高脱碳速率；同时，CO的二次燃烧及 量，再加入一定量的Ti、Nb等元素，将钢中的C、 加A升温能对钢液进行温度补偿，从而降低转炉 N等间隙原子完全固定为碳氮化合物.该钢种除 出钢温度]国内外学者对H顶吹氧工艺开展 了对成分有严格要求外，对最终产品的表面质量 了一些研究，主要集中在脱碳机理和脱碳速率方 也有很高的要求. 面.根据脱碳机理，建立脱碳数学模型，描述RH F钢最终产品，即冷轧板表面缺陷主要有：条 的脱碳反应规律，预测熔池C含量变化，优化 状缺陷、翘皮、孔洞等，其中条状缺陷占比最大， RH设备和工艺操作，如：改进浸渍管内径、增大 造成该缺陷的主要成因是钢中的非金属夹杂物山 吹Ar流量网，降低真空室压力2心-2等，提高脱碳 为此，学者们对F钢的洁净度进行了较多的研究， 速率.关于RH顶吹氧工艺对F钢洁净度的影响 主要包括精炼过程中夹杂物的行为、RH精炼过程 很少报道， 的工艺控制及非稳态浇注下的铸坯质量研究 综上，F钢除需要极低的C、N含量外，对最 RH精炼过程中，IF钢中夹杂物主要为A12O3类和 终产品的表面质量也有非常严格的要求.钢中 Al-Ti-O复合类.Matsuura等I、Basu等B认为 O含量对钢的洁净度以及最终产品的表面质量影 Al-Ti-O类夹杂是由于局部Ti浓度较高而产生 响很大，因此，RH吹氧量对钢液洁净度的影响和 的，此类夹杂物与钢液的润湿性较好，容易造成后 控制非常重要.本文对实际生产中RH不同吹氧 续连铸过程的水口堵塞.RH精炼过程中对工艺控 量情况下精炼到连铸过程钢液的洁净度进行研 制的研究主要包括T合金化、炉渣氧化性、纯循 究，以期为RH吹氧强制脱碳工艺生产F钢提供 环时间、镇静时间等对钢液洁净度的影响.研究 一定的指导 认为，Al、Ti合金的加入需要间隔一定时间以保 1 实验方法 证Al2O3能充分上浮：降低RH进站炉渣的氧化 性有利于钢液洁净度的提高5-：适当延长纯循环 试验钢种为IF钢(SDC04),工艺流程为：铁水 及镇静时间有利于钢液洁净度的提高6-刀非稳态 预脱硫一→顶底复吹转炉→RH真空精炼→板坯连 浇铸包括头坯、尾坯、交接坯等，与正常铸坯相 铸，转炉公称容量为300t.采用实验专用取样器 比，非稳态浇注情况下铸坯洁净度变差⑧-夹杂 在H真空精炼和连铸过程不同时刻对钢水密集 物在铸坯表皮下一定距离内有聚集趋势，并据此 取样，以加A1时刻为计时起点，破空在加T后 确定表面清理的最佳深度等-12， 6~8min,镇静时间为10~15min,同时对炉次对 随着冶金技术的进步，IF钢的C、N含量控制 应的铸坯取样.实验共开展6个炉次，取样明细如 已不是限制性问题，关键是如何快速降低钢中 图1所示，取样器试样和铸坯样加工如图2所示. C含量、同时保证钢的高洁净度，即高效、低成本 切取的钢样经研磨、抛光后制成标准的金相 地生产高品质F钢.为此，很多企业采用RH顶吹 试样，采用ASPEX扫描电镜对非金属夹杂物进行 Vacuum Add Al 2 min Add Al 4 min Add Al 6 min broken Holding Tundish Casting Sampling Sampling Sampling Sampling Sampling Sampling Slab sample 图1取样明细 Fig.1 Sampling during processcleanliness in a tundish had little correlation with the oxygen blowing rate during RH treatment, but had a great correlation with the oxygen  content  in  the  molten  steel  before  Al  deoxidation.  The  higher  the  oxygen  content  before  Al  deoxidation,  the  worse  the  steel cleanliness in the tundish. To improve the cleanliness in the tundish, the oxygen content in molten steel before Al addition should be decreased as much as possible. The T.O and the inclusions amount in the steel showed a downward trend as the production proceeded, which indicates that the steel cleanliness was gradually improved. KEY WORDS    IF steel；RH refining；cleanliness；nonmetallic inclusions；oxygen blowing rate；content of oxygen before deoxidation IF 钢主要用于汽车、家电等行业，要求具有优 异的深冲性能，因此，该钢种要求极低的 C、N 含 量，再加入一定量的 Ti、Nb 等元素，将钢中的 C、 N 等间隙原子完全固定为碳氮化合物. 该钢种除 了对成分有严格要求外，对最终产品的表面质量 也有很高的要求. IF 钢最终产品，即冷轧板表面缺陷主要有：条 状缺陷、翘皮、孔洞等，其中条状缺陷占比最大， 造成该缺陷的主要成因是钢中的非金属夹杂物[1] . 为此，学者们对 IF 钢的洁净度进行了较多的研究， 主要包括精炼过程中夹杂物的行为、RH 精炼过程 的工艺控制及非稳态浇注下的铸坯质量研究. RH 精炼过程中，IF 钢中夹杂物主要为 Al2O3 类和 Al ‒Ti ‒ O 复合类 . Matsuura 等 [2]、 Basu 等 [3] 认 为 Al‒Ti‒O 类夹杂是由于局部 Ti 浓度较高而产生 的，此类夹杂物与钢液的润湿性较好，容易造成后 续连铸过程的水口堵塞. RH 精炼过程中对工艺控 制的研究主要包括 Ti 合金化、炉渣氧化性、纯循 环时间、镇静时间等对钢液洁净度的影响. 研究 认为，Al、Ti 合金的加入需要间隔一定时间以保 证 Al2O3 能充分上浮[4] ；降低 RH 进站炉渣的氧化 性有利于钢液洁净度的提高[5−6] ；适当延长纯循环 及镇静时间有利于钢液洁净度的提高[6−7] . 非稳态 浇铸包括头坯、尾坯、交接坯等，与正常铸坯相 比，非稳态浇注情况下铸坯洁净度变差[8−11] ；夹杂 物在铸坯表皮下一定距离内有聚集趋势，并据此 确定表面清理的最佳深度等[11−12] . 随着冶金技术的进步，IF 钢的 C、N 含量控制 已不是限制性问题 ，关键是如何快速降低钢中 C 含量、同时保证钢的高洁净度，即高效、低成本 地生产高品质 IF 钢. 为此，很多企业采用 RH 顶吹 氧进行强制脱碳. 与传统 RH 精炼相比，RH 顶吹 氧工艺可提高脱碳速率；同时，CO 的二次燃烧及 加 Al 升温能对钢液进行温度补偿，从而降低转炉 出钢温度[13] . 国内外学者对 RH 顶吹氧工艺开展 了一些研究，主要集中在脱碳机理和脱碳速率方 面. 根据脱碳机理，建立脱碳数学模型，描述 RH 的脱碳反应规律，预测熔池 C 含量变化[14−18] ；优化 RH 设备和工艺操作，如：改进浸渍管内径[16]、增大 吹 Ar 流量[19] ，降低真空室压力[20−21] 等，提高脱碳 速率. 关于 RH 顶吹氧工艺对 IF 钢洁净度的影响 很少报道. 综上，IF 钢除需要极低的 C、N 含量外，对最 终产品的表面质量也有非常严格的要求. 钢中 O 含量对钢的洁净度以及最终产品的表面质量影 响很大，因此，RH 吹氧量对钢液洁净度的影响和 控制非常重要. 本文对实际生产中 RH 不同吹氧 量情况下精炼到连铸过程钢液的洁净度进行研 究，以期为 RH 吹氧强制脱碳工艺生产 IF 钢提供 一定的指导. 1    实验方法 试验钢种为 IF 钢（SDC04），工艺流程为：铁水 预脱硫→顶底复吹转炉→RH 真空精炼→板坯连 铸，转炉公称容量为 300 t. 采用实验专用取样器 在 RH 真空精炼和连铸过程不同时刻对钢水密集 取样 ，以加 Al 时刻为计时起点 ，破空在加 Ti 后 6～8 min，镇静时间为 10～15 min，同时对炉次对 应的铸坯取样. 实验共开展 6 个炉次，取样明细如 图 1 所示，取样器试样和铸坯样加工如图 2 所示. 切取的钢样经研磨、抛光后制成标准的金相 试样，采用 ASPEX 扫描电镜对非金属夹杂物进行 Add Al 2 min Add Al Add Ti Add Al 4 min Add Al 6 min Holding Vacuum broken Tundish Casting Sampling Sampling Sampling Sampling Sampling Sampling Slab sample 图 1    取样明细 Fig.1    Sampling during process 潘    明等： RH 精炼过程中吹氧量对 IF 钢洁净度的影响 · 847 ·