Vol.29 Suppl.1 杨伶俐等：X70钢的清洁度在精炼与连铸过程中的变化 99 卷渣或结晶器保护渣对钢液的二次氧化有关，也可 中分布在0-5μm之间，并且从LF精炼处理前开始， 能与中间包中钢液的二次氧化有关. 到以后的各工序，<2.5um的小颗粒夹杂有增加的 3.6铸坯中非金属夹杂物的类型及来源 趋势，同时10-20μm以及20~100um的较大颗粒 铸坯中的夹杂物大致可分为4类：主要为：钙 夹杂则有明显降低的趋势，说明经过各道工序之后 铝酸盐夹杂物（图2(c),主要呈球状： 夹杂物的粒径在逐步变小，有利于钢水质量的提高. Al2O,-MgO-CaO复合夹杂物，其大小及形貌均与钙 140 ☐<2.5μm▣10-20um 铝酸盐相似：(Al2O3-CaO)MnS/CaS复合夹杂物（图 ■2.5-54m■20-100Hm 120 a5-10μm 2(e),主要呈球块状：少量三角及长条状Al203夹 100 杂.其中前两类夹杂为铸坯中的主相夹杂，尺寸较 小，且大多呈球状，为钙处理较理想的产物，有利 60 于铸坯质量的提高，然而在部分夹杂中还含有 % 20 MnS,说明MnS还未完全变性为CaS:部分纯Al2O; 0 夹杂的存在，表明中间包或是结晶器的钢液还存在 F前LF后VD中间包结品器转坏 一定程度的二次氧化.后两类夹杂虽然数量较少， 图4各工序钢中显微夹杂物粒径分布的变化 但对铸坯质量的影响却很大.因此应加强Ca处理 效果，尽量将MS夹杂变性去除，同时还应尽量避 5 夹杂物变性效果 免钢液的二次氧化 通过对低碳铝镇静钢进行钙处理，可使棱角分 4各工序钢显微夹杂 明的Al2O3夹杂变性，变性效果与钢中w(Ca)hw(AI) 比有关.根据钢中w(Ca)/hw(AI)比的大小可分别变性 4.1显微夹杂物的数量 为CA6、CA2、CA、C12A7、C3A(其中C代表Ca, 图3为各工序显微夹杂物数量1的变化. A代表Al2O3),如将固态Al2O3变性为液态夹杂 6.5I 12Ca07Al2O3,不仅可保证铸坯中Al2O3夹杂变性 6 4.73 为球状夹杂，显著改善钢的冲击韧性，还将有利于 4.53 4 夹杂物的碰撞长大，有利于降低钢中夹杂物数量和 2.36 2.42 2.4 T[O]. 能谱分析表明鞍钢X70在VD喂SiCa线以后 LF前LF后VD中间包结晶器铸坯 的各工序中，夹杂物中w(CaO)hw(Al2O3)在0.11~1.93 之间，平均值为0.85，低于A120;完全变性为低熔 图3各工序钢中显微夹杂物数量的变化 点钙铝酸盐7Al2O312Ca0时w(CaO)/hr(Al2O)的 由图3可知： 1.71,对应的夹杂物相为2Al2O3Ca0 (1)LF精炼前后钢水中显微夹杂物数量去除率 (w(CaO)hw(AlO3)为0.5)与Al203Ca0 为27.3%，说明LF炉对显微夹杂物的去除效果较为 (w(CaO)hw(Al2O)为1)共存的钙铝酸盐夹杂物，其 显著： 熔点较高，为钙处理所应避免的产物.这与钢中 (2)VD精炼处理后，钢中的显微非金属夹杂物 w(Ca)hr(AI)比较低有关，见表2. 数量显著降低，去除率达到了50%. (3)中间包钢液中显微非金属夹杂物的数量较 表2VD精炼后钢液中[%CaI%A与%Ca%S] 高，为4.53mm2,与前面所分析的中间包钢水存在 编号%Als]%S]V10-6[%Cay10%CaI%Alsl[%CaI%s】 着一定程度的二次氧化有关. 1 0.037 30 14 0.038 0.47 2 0.033 20 0.070 1.15 (4)结晶器钢液中与铸坯中的显微夹杂物数量 23 3 0.034 30 27 0.079 0.90 较为稳定，分别为为2.42和2.40mm2,低于武钢 4 0.038 30 19 0.050 0.63 管线钢X60铸坯中的平均值2.78mm-22),钢液具 5 0.036 20 15 0.042 0.75 有较高的清洁度水平. 6 0.033 20 14 0.042 0.70 4.2显微夹杂物粒径分布的综合对比 平均0.035 25 18.66 0.053 0.75 由图4可知，各工序钢水中的显微夹杂物都集 Faulring等在分析水口堵塞原因时指出，为减Vol.29 Suppl.1 杨伶俐等：X70 钢的清洁度在精炼与连铸过程中的变化 • 99 • 卷渣或结晶器保护渣对钢液的二次氧化有关，也可 能与中间包中钢液的二次氧化有关． 3.6 铸坯中非金属夹杂物的类型及来源 铸坯中的夹杂物大致可分为 4 类：主要为：钙 铝酸盐夹杂物 ( 图 2(c)) ，主要呈球状； Al2O3-MgO-CaO 复合夹杂物，其大小及形貌均与钙 铝酸盐相似； (Al2O3-CaO)MnS/CaS 复合夹杂物(图 2(e))，主要呈球块状；少量三角及长条状 Al2O3 夹 杂．其中前两类夹杂为铸坯中的主相夹杂，尺寸较 小，且大多呈球状，为钙处理较理想的产物，有利 于铸坯质量的提高．然而在部分夹杂中还含有 MnS，说明 MnS 还未完全变性为 CaS；部分纯 Al2O3 夹杂的存在，表明中间包或是结晶器的钢液还存在 一定程度的二次氧化．后两类夹杂虽然数量较少， 但对铸坯质量的影响却很大．因此应加强 Ca 处理 效果，尽量将 MnS 夹杂变性去除，同时还应尽量避 免钢液的二次氧化． 4 各工序钢显微夹杂 4.1 显微夹杂物的数量 图 3 为各工序显微夹杂物数量 I 的变化． 图 3 各工序钢中显微夹杂物数量的变化 由图 3 可知： (1) LF 精炼前后钢水中显微夹杂物数量去除率 为 27.3%，说明 LF 炉对显微夹杂物的去除效果较为 显著； (2) VD 精炼处理后，钢中的显微非金属夹杂物 数量显著降低，去除率达到了 50%． (3) 中间包钢液中显微非金属夹杂物的数量较 高，为 4.53 mm-2，与前面所分析的中间包钢水存在 着一定程度的二次氧化有关． (4) 结晶器钢液中与铸坯中的显微夹杂物数量 较为稳定，分别为为 2.42 和 2.40 mm−2 ，低于武钢 管线钢 X60 铸坯中的平均值 2.78 mm−2 [2]，钢液具 有较高的清洁度水平． 4.2 显微夹杂物粒径分布的综合对比 由图 4 可知，各工序钢水中的显微夹杂物都集 中分布在 0~5 µm 之间，并且从 LF 精炼处理前开始， 到以后的各工序，<2.5 µm 的小颗粒夹杂有增加的 趋势，同时 10~20 µm 以及 20~100 µm 的较大颗粒 夹杂则有明显降低的趋势，说明经过各道工序之后 夹杂物的粒径在逐步变小，有利于钢水质量的提高． 图 4 各工序钢中显微夹杂物粒径分布的变化 5 夹杂物变性效果 通过对低碳铝镇静钢进行钙处理，可使棱角分 明的 Al2O3 夹杂变性，变性效果与钢中 w(Ca)/w(Al) 比有关．根据钢中 w(Ca)/w(Al)比的大小可分别变性 为 CA6、CA2、CA、C12A7、C3A(其中 C 代表 Ca， A 代表 Al2O3)，如将固态 Al2O3 变性为液态夹杂 12CaO·7Al2O3，不仅可保证铸坯中 Al2O3 夹杂变性 为球状夹杂，显著改善钢的冲击韧性，还将有利于 夹杂物的碰撞长大，有利于降低钢中夹杂物数量和 T[O]． 能谱分析表明鞍钢 X70 在 VD 喂 SiCa 线以后 的各工序中，夹杂物中 w(CaO)/w(Al2O3)在 0.11~1.93 之间，平均值为 0.85，低于 Al2O3 完全变性为低熔 点钙铝酸盐 7Al2O3·12CaO 时 w(CaO)/w(Al2O3)的 1.71 ，对应的夹杂物相为 2Al2O3·CaO (w(CaO)/w(Al2O3) 为 0.5) 与 Al2O3·CaO (w(CaO)/w(Al2O3)为 1)共存的钙铝酸盐夹杂物，其 熔点较高，为钙处理所应避免的产物．这与钢中 w(Ca)/w(Al)比较低有关，见表 2． 表 2 VD 精炼后钢液中[%Ca]/[%Al]与[%Ca]/[%S] 编号 [%Als] [%S]/10−6 [%Ca]/10−6 [%Ca]/[%AlS] [%Ca]/[%S] 1 0.037 30 14 0.038 0.47 2 0.033 20 23 0.070 1.15 3 0.034 30 27 0.079 0.90 4 0.038 30 19 0.050 0.63 5 0.036 20 15 0.042 0.75 6 0.033 20 14 0.042 0.70 平均 0.035 25 18.66 0.053 0.75 Faulring 等[4]在分析水口堵塞原因时指出，为减