Vol.31 Suppl.1 宋延琦等：气瓶钢精炼过程中的Mg0A2O3夹杂物 ,131 气瓶钢的工艺流程为：原料（废钢、海绵铁、铁水等） 过程中钢液中铝含量基本保持不变；LF精炼前期钢 →100t超高功率电弧炉(EBT一EAF)→喂CaSi线 液中钙含量升高，质量分数由0.0014%升高到 (WF)→炉外精炼(LF)→真空处理(VD)→圆坯连 0.0025%,LF精炼后期钢液中钙含量略有下降，到 铸机(CC)·电炉出钢时加入硅钙钡(230kg)、铝块 VD就位时钢液中钙的质量分数为0.0021%，VD (300kg)、硅猛(800kg)和高锰(400kg)进行脱氧合 精炼过程中钢液中钙含量明显下降，其质量分数只 金化.LF处理30min后加入约60kg铝丝、56kg高 有0.0005%；在整个二次精炼过程中钢液中的镁含 锰合金、113kg钼铁和180kg铬铁进行精调成分， 量变化不大，其质量分数在0.0005%~0.0009% 钢包到中间包采用全程吹氩保护浇铸，中间包到结 之间 晶器采用浸入式水口保护浇铸，连铸机为6流弧形 圆坯连铸机 0.020 Ca Mg 1.2取样及分析方法 0.015 对一个浇次的连续3炉钢进行工业实验（炉号 0.010 为59,60,61)，本次实验在LF炉就位(301)、LF处 理30min后(302)、VD就位(401)及VD真空处理 0.005 结束后(402)4个工位进行取样，在每个工位取圆 LF前 LF过程中VD前 VD后 饼样. 对所取圆饼样进行钢液成分分析和夹杂物的分 图1精炼过程中钢液中铝、钙和镁质量分数的变化 析观察，其中钢液成分采用化学分析法，夹杂物采用 在精炼过程中钢液中的氧含量较高，铝会继续 扫描电镜观察，用电子探针确定其成分，为了观察到 脱氧生成夹杂物，大部分夹杂物上浮被除去，所以 夹杂物的三维形貌，观察前将准备好的金相样在 LF精炼前期钢液中铝含量降低；在LF精炼后为了 36.5%的盐酸内侵蚀90s· 对钢液进行终脱氧和调节钢液中铝的成分向钢液中 2实验结果及讨论 加入了60kg铝丝，所以LF精炼后期钢液中铝的含 量会升高；由于在VD精炼过程中钢液中氧含量己 2.1钢液成分变化 经较低，钢液中的铝很难继续脱氧，所以VD精炼过 精炼过程中各取样炉次钢液成分如表1所示， 程中铝的含量基本保持不变，本实验过程中钙处理 图1给出了精炼过程中各工序Al,Ca和Mg的平均 是在LF就位后立即完成的，301样是在钙处理结束 含量.由图1可知：LF精炼前期钢液中A1含量减 后所取，所以301样中的钙含量应该是最高的，随着 小，质量分数由0.019%下降到0.016%，VD就位 喂入的钙与钢液和夹杂物反应，钢液中的钙含量逐 时钢液中的A1质量分数上升到0.0217%，VD精炼 渐降低，但实验结果表明在LF精炼前期钢液中钙 表1精炼过程中钢液成分（质量分数） % 的含量是升高的，原因可能是取301样时喂入钢液 炉次 C Si Mn Ca Mg 中的钙尚没有扩散均匀造成的，在LF精炼后期钢 593010.2320.270.910.0190.0350.00090.0005 液中钙的含量仍没有明显下降，这可能是喂入的铝 593020.2520.270.0110.0110.0270.00160.0006 丝与渣中的Ca0发生反应，产生的钙进入钢液弥补 594010.2490.250.0040.0040.0230.0010.0006 了钢液中钙的消耗；VD过程中钢液中的钙含量明 59402 -0.0220.00050.0005 显下降是因为VD精炼过程中钢液中的钙与钢液和 603010.2050.210.900.0250.0250.00120.0006 夹杂物充分反应，生成的夹杂物上浮被去除， 603020.2330.200.950.0020.0180.0030.0010 2.2精炼过程中钢中夹杂物存在类型 604010.2660.230.950.0030.0210.0010.0006 在精炼过程中夹杂物主要包括两类：钙铝酸盐 60402 0.0210.00050.0005 夹杂物和含Mg0·Al2O3的夹杂物，本研究主要研 613010.2380.270.890.0130.0170.0020.0006 究含Mg0Al203的夹杂物，含Mg0·AlO3的夹杂 613020.2370.270.940.0030.0130.0030.0010 物主要包括3类：纯Mg0·Al203夹杂物、Mg0一 Al203Ca0三元复合夹杂物和Mg0一Al203Ca0 2614010.2470.260.950.0020.0210.00440.0008 261402 0.020.00050.0005 Si02四元复合夹杂物，图2~图4分别为这3类夹 杂物的形貌和能谱分析，由于对试样进行了酸浸，气瓶钢的工艺流程为：原料（废钢、海绵铁、铁水等） →100t 超高功率电弧炉（EBT－EAF）→喂 CaSi 线 （WF）→炉外精炼（LF）→真空处理（VD）→圆坯连 铸机（CC）．电炉出钢时加入硅钙钡（230kg）、铝块 （300kg）、硅锰（800kg）和高锰（400kg）进行脱氧合 金化．LF 处理30min 后加入约60kg 铝丝、56kg 高 锰合金、113kg 钼铁和180kg 铬铁进行精调成分． 钢包到中间包采用全程吹氩保护浇铸‚中间包到结 晶器采用浸入式水口保护浇铸‚连铸机为6流弧形 圆坯连铸机． 1∙2 取样及分析方法 对一个浇次的连续3炉钢进行工业实验（炉号 为59‚60‚61）‚本次实验在 LF 炉就位（301）、LF 处 理30min 后（302）、VD 就位（401）及 VD 真空处理 结束后（402）4个工位进行取样‚在每个工位取圆 饼样． 对所取圆饼样进行钢液成分分析和夹杂物的分 析观察‚其中钢液成分采用化学分析法‚夹杂物采用 扫描电镜观察‚用电子探针确定其成分‚为了观察到 夹杂物的三维形貌‚观察前将准备好的金相样在 36∙5％的盐酸内侵蚀90s． 2 实验结果及讨论 2∙1 钢液成分变化 精炼过程中各取样炉次钢液成分如表1所示‚ 图1给出了精炼过程中各工序 Al、Ca 和 Mg 的平均 含量．由图1可知：LF 精炼前期钢液中 Al 含量减 小‚质量分数由0∙019％下降到0∙016％‚VD 就位 时钢液中的 Al 质量分数上升到0∙0217％‚VD 精炼 表1 精炼过程中钢液成分（质量分数） ％ 炉次 C Si Mn S Al Ca Mg 59301 0∙232 0∙27 0∙91 0∙019 0∙035 0∙00090∙0005 59302 0∙252 0∙27 0∙011 0∙011 0∙027 0∙00160∙0006 59401 0∙249 0∙25 0∙004 0∙004 0∙023 0∙001 0∙0006 59402 － － － － 0∙022 0∙00050∙0005 60301 0∙205 0∙21 0∙90 0∙025 0∙025 0∙00120∙0006 60302 0∙233 0∙20 0∙95 0∙002 0∙018 0∙003 0∙0010 60401 0∙266 0∙23 0∙95 0∙003 0∙021 0∙001 0∙0006 60402 － － － － 0∙021 0∙00050∙0005 61301 0∙238 0∙27 0∙89 0∙013 0∙017 0∙002 0∙0006 61302 0∙237 0∙27 0∙94 0∙003 0∙013 0∙003 0∙0010 261401 0∙247 0∙26 0∙95 0∙002 0∙021 0∙00440∙0008 261402 － － － － 0∙02 0∙00050∙0005 过程中钢液中铝含量基本保持不变；LF 精炼前期钢 液中钙含量升高‚质量分数由 0∙0014％ 升高到 0∙0025％‚LF 精炼后期钢液中钙含量略有下降‚到 VD 就位时钢液中钙的质量分数为0∙0021％‚VD 精炼过程中钢液中钙含量明显下降‚其质量分数只 有0∙0005％；在整个二次精炼过程中钢液中的镁含 量变化不大‚其质量分数在0∙0005％～0∙0009％ 之间． 图1 精炼过程中钢液中铝、钙和镁质量分数的变化 在精炼过程中钢液中的氧含量较高‚铝会继续 脱氧生成夹杂物‚大部分夹杂物上浮被除去‚所以 LF 精炼前期钢液中铝含量降低；在 LF 精炼后为了 对钢液进行终脱氧和调节钢液中铝的成分向钢液中 加入了60kg 铝丝‚所以 LF 精炼后期钢液中铝的含 量会升高；由于在 VD 精炼过程中钢液中氧含量已 经较低‚钢液中的铝很难继续脱氧‚所以 VD 精炼过 程中铝的含量基本保持不变．本实验过程中钙处理 是在 LF 就位后立即完成的‚301样是在钙处理结束 后所取‚所以301样中的钙含量应该是最高的‚随着 喂入的钙与钢液和夹杂物反应‚钢液中的钙含量逐 渐降低．但实验结果表明在 LF 精炼前期钢液中钙 的含量是升高的‚原因可能是取301样时喂入钢液 中的钙尚没有扩散均匀造成的．在 LF 精炼后期钢 液中钙的含量仍没有明显下降‚这可能是喂入的铝 丝与渣中的 CaO 发生反应‚产生的钙进入钢液弥补 了钢液中钙的消耗；VD 过程中钢液中的钙含量明 显下降是因为 VD 精炼过程中钢液中的钙与钢液和 夹杂物充分反应‚生成的夹杂物上浮被去除． 2∙2 精炼过程中钢中夹杂物存在类型 在精炼过程中夹杂物主要包括两类：钙铝酸盐 夹杂物和含 MgO·Al2O3 的夹杂物．本研究主要研 究含 MgO·Al2O3 的夹杂物．含 MgO·Al2O3 的夹杂 物主要包括3类：纯 MgO·Al2O3 夹杂物、MgO－ Al2O3－CaO 三元复合夹杂物和 MgO－Al2O3－CaO－ SiO2 四元复合夹杂物．图2～图4分别为这3类夹 杂物的形貌和能谱分析．由于对试样进行了酸浸‚ Vol．31Suppl．1 宋延琦等： 气瓶钢精炼过程中的 MgO·Al2O3 夹杂物 ·131·