·178 工程科学学报，第38卷，增刊1 极影响，基于此优化方案，本研究进行了三个炉次的现 前后LF出站时氮含量差别也不大，由此可知，精炼渣 场工业实验，通过采用“多级取样，系统分析”的方法 的调整并未减弱其隔绝空气，防止钢液吸收气体的作 研究了优化前后精炼工序中钢中气体含量、显微夹杂 用.通过图4和图5可知，总体而言，优化后钢水中气 物和大型夹杂物的演变规律.因各炉次成分数据变化 体含量较低，对于优化去除夹杂具有一定的作用. 不大，故各成分数据均为三个炉次的平均数据， ☑优化前 2.1优化前后钢中气体含量 优化后 由图4可知，LF进站和LF钙处理前由于钢液搅 动幅度较大，工艺操作不稳定，导致所取的样品中氧含 量较高，而在钙处理后，钢中氧含量下降许多.在LF 出站时，因精炼渣成分的调整，提高了精炼渣的碱度， 从热力学角度而言，在精炼渣液相区域内，精炼渣碱度 提高，能够降低钢液中平衡溶解含量.优化前后对比 发现，LF出站时的钢液中氧含量下降了3×I06,这表 明F精炼渣的调整对于吸附夹杂物具有一定的改进 1进站 钙处理前 钙处理后 1F出站 效果 图5优化前后LF精炼钢水中氮含量（质量分数）变化 2 汤优化前 Fig.5 Changes of nitrogen content in steel before and after optimiza- 优化后 tion during LF refining 2.2优化前后夹杂物对比分析 2.2.1显微夹杂物 由表3可知，优化前，各个粒级的夹杂物总数由精 炼前的76.63个/mm2降低至精炼后的33.28个/mm2, 去除率为56.57%：优化后，各个粒径的夹杂物总数由 精炼前的69.68个/mm2降低至精炼后的19.83个/ mm,去除率升高至71.54%.相比于优化前，优化后 L进站 钙处理前 钙处理后 LF出站 LF精炼对夹杂物的去除更加有效.一方面是由于调 图4优化前后LF精炼钢水中氧含量（质量分数）变化 整了精炼渣中Ca0的含量，增强了精炼渣的流动性， Fig.4 Changes of oxygen content in steel before and after optimiza- 有利于精炼渣对夹杂物的吸收：另一方面，提高了精 tion during LF refining 炼渣的碱度，改善了钢渣反应的动力学条件，增强精 图5所示为优化后F精炼前后钢中氮含量的变 炼渣对夹杂物的吸附能力，从而减少钢液中夹杂物 化.由图5可知，在SPHC钢的LF精炼过程中，钢中氮 的数量.表4为优化后LF精炼钢中显微夹杂物的形 含量有所上升，而整体上看，其上升幅度不大.而优化 貌和成分 表3优化前后LF精炼下钢中显微夹杂物尺寸分布 Table 3 Size distribution of micro inclusions in steel before and after optimization during LF refining 优化前后 数量/（个·mm2) 总数/（个mm2) 0~2.5μm 2.5-5.0um 5.0~10.0um >10.0m LF前 43.80 9.54 15.45 7.84 76.63 优化前 LF后 18.40 7.25 6.45 1.18 33.28 LF前 38.56 8.45 14.23 8.44 69.68 优化后 LF后 11.42 4.21 3.45 0.75 19.83 由表4可知，LF进站和钙处理前，钢中夹杂物种 且提高了精炼渣中AL,O,的活度，更利于精炼渣对A1, 类以纯A山，03、AL,0,-Mn0和AL,0,Ca0类为主，夹杂 0,的吸附.另外，夹杂物中Ca0含量增加，说明钙处理 物中AL,0,含量较高，而在LF钙处理后，原有钙处理 变性效果较好，且夹杂物形貌均呈规则圆形.LF出站 后L,0,含量大于70%的钢中夹杂物数量降低，绝大 时的钢中夹杂物与钙处理后夹杂物类似，由于镇静和 部分的夹杂物中山，0，含量小于60%，这是由于精炼 软吹的效果，夹杂物上浮效果良好，总体上钢中夹杂物 渣中CaO含量得到了调整，加强了精炼渣的流动性并 尺寸逐渐降低，圆球形夹杂物所占比例明显升高工程科学学报，第 38 卷，增刊 1 极影响，基于此优化方案，本研究进行了三个炉次的现 场工业实验，通过采用“多级取样，系统分析”的方法 研究了优化前后精炼工序中钢中气体含量、显微夹杂 物和大型夹杂物的演变规律． 因各炉次成分数据变化 不大，故各成分数据均为三个炉次的平均数据． 2. 1 优化前后钢中气体含量 由图 4 可知，LF 进站和 LF 钙处理前由于钢液搅 动幅度较大，工艺操作不稳定，导致所取的样品中氧含 量较高，而在钙处理后，钢中氧含量下降许多． 在 LF 出站时，因精炼渣成分的调整，提高了精炼渣的碱度， 从热力学角度而言，在精炼渣液相区域内，精炼渣碱度 提高，能够降低钢液中平衡溶解含量． 优化前后对比 发现，LF 出站时的钢液中氧含量下降了 3 × 10 － 6，这表 明 LF 精炼渣的调整对于吸附夹杂物具有一定的改进 效果． 图 4 优化前后 LF 精炼钢水中氧含量( 质量分数) 变化 Fig． 4 Changes of oxygen content in steel before and after optimiza￾tion during LF refining 图 5 所示为优化后 LF 精炼前后钢中氮含量的变 化． 由图 5 可知，在 SPHC 钢的 LF 精炼过程中，钢中氮 含量有所上升，而整体上看，其上升幅度不大． 而优化 前后 LF 出站时氮含量差别也不大，由此可知，精炼渣 的调整并未减弱其隔绝空气，防止钢液吸收气体的作 用． 通过图 4 和图 5 可知，总体而言，优化后钢水中气 体含量较低，对于优化去除夹杂具有一定的作用． 图 5 优化前后 LF 精炼钢水中氮含量( 质量分数) 变化 Fig． 5 Changes of nitrogen content in steel before and after optimiza￾tion during LF refining 2. 2 优化前后夹杂物对比分析 2. 2. 1 显微夹杂物 由表 3 可知，优化前，各个粒级的夹杂物总数由精 炼前的 76. 63 个/mm2 降低至精炼后的 33. 28 个/mm2 ， 去除率为 56. 57% ; 优化后，各个粒径的夹杂物总数由 精炼 前 的 69. 68 个/mm2 降低 至 精 炼 后 的 19. 83 个/ mm2 ，去除率升高至 71. 54% ． 相比于优化前，优化后 LF 精炼对夹杂物的去除更加有效． 一方面是由于调 整了精炼渣中 CaO 的含量，增强了精炼渣的流动性， 有利于精炼渣对夹杂物的吸收; 另一方面，提 高 了 精 炼渣的碱度，改善了钢渣反应的动力学条件，增强精 炼渣对夹杂物的吸附能力，从而减少钢液中夹杂物 的数量． 表 4 为优化后 LF 精炼钢中显微夹杂物的形 貌和成分． 表 3 优化前后 LF 精炼下钢中显微夹杂物尺寸分布 Table 3 Size distribution of micro inclusions in steel before and after optimization during LF refining 优化前后 数量/( 个·mm － 2 ) 0 ～ 2. 5 μm 2. 5 ～ 5. 0 μm 5. 0 ～ 10. 0 μm ＞ 10. 0 μm 总数/( 个·mm － 2 ) 优化前 LF 前 43. 80 9. 54 15. 45 7. 84 76. 63 LF 后 18. 40 7. 25 6. 45 1. 18 33. 28 优化后 LF 前 38. 56 8. 45 14. 23 8. 44 69. 68 LF 后 11. 42 4. 21 3. 45 0. 75 19. 83 由表 4 可知，LF 进站和钙处理前，钢中夹杂物种 类以纯 Al2O3、Al2O3 --MnO 和 Al2O3 --CaO 类为主，夹杂 物中 Al2O3含量较高，而在 LF 钙处理后，原有钙处理 后 Al2O3含量大于 70% 的钢中夹杂物数量降低，绝大 部分的夹杂物中 Al2O3含量小于 60% ，这是由于精炼 渣中 CaO 含量得到了调整，加强了精炼渣的流动性并 且提高了精炼渣中 Al2O3的活度，更利于精炼渣对 Al2 O3的吸附． 另外，夹杂物中 CaO 含量增加，说明钙处理 变性效果较好，且夹杂物形貌均呈规则圆形． LF 出站 时的钢中夹杂物与钙处理后夹杂物类似，由于镇静和 软吹的效果，夹杂物上浮效果良好，总体上钢中夹杂物 尺寸逐渐降低，圆球形夹杂物所占比例明显升高． · 871 ·