潘明等：RH精炼过程中吹氧量对F钢洁净度的影响 851· 当2<Re<500,为过渡区(Allen), 达到了较高的洁净度，仅第1炉次（吹氧量35m3) V= 4(PFe-Pi)2.82 在中包时出现异常，是因为该炉次在中包发生了 225μpFe (5) 二次氧化 当Re>500,为紊流区，符合牛顿定律(Newton), ■Oxygen blowing:35m3 3.03g·pFe-pi)-d 克 ◆Oxygen blowing:I60m V= (6) A Oxygen blowing:295 m3 μ'PFe 式中，v为夹杂物的平均速度，mspe和P分别 为钢液和夹杂物颗粒的密度，kgm;g为重力加 速度，ms2;4为钢水的动力黏度，Pas;d为夹杂物 40 的当量直径，m 20 在RH精炼过程中，夹杂物在钢液中的运动主 0 ◆ 要处于过渡区(Allen)范围.本研究中钢液深度 H大约为4.5m,钢液密度pme=7.0×103kgm, Add Al 4 min Add Al 2 min Vacuum broken Add Al 6 min Al203夹杂物密度p,=3.97×103kgm,钢水的动 Sampling time 力黏度=5×103Pas7,代入(5)式计算，结果如图10 图11不同RH吹氧量与簇群状夹杂物面积比关系 所示 Fig.11 Relation between different oxygen blowing in RH and area ratio of cluster inclusions Depth from steel surface:4.0 m ---Depth from steel surface:3.0 m 40 Depth from steel surface:2.0 m 2.4中间包洁净度的影响因素 -.-Depth from steel surface:1.0 m 从上文看，随着生产的进行，不同吹氧量下钢 30 液的洁净度均逐渐提高，铸坯的洁净度最高且各 220 炉次差别不大，为了进一步分析吹氧量对近终产 号10 品洁净度的影响，本小节研究了中间包钢液洁净 4 度与吹氧量及加A1脱氧前钢液中O含量的关系 0 50 100150200 250 图12为中间包夹杂物面积比与吹氧量的关 Size of Al,O,/um 系，图13为中间包夹杂物面积比与加A1脱氧前钢 图10钢包不同深度夹杂物上浮时间 液中O含量的关系.可以发现，中间包钢液洁净度 Fig.10 Removal time of inclusions in different depths of ladle 与吹氧量相关性不大，但与加A!脱氧前钢液中 可以发现，夹杂物尺寸越大，距离钢液面越 O含量有比较明显的相关性.即加A!脱氧前钢液 近，去除时间越短.但是，如2.1小节所述，该实验 中O含量越高，中间包内夹杂物面积比越高，钢液 条件下夹杂物尺寸主要分布在5~10um之间，不 洁净度就越差 可能在加A1后4min内上浮去除，而如图8和图9 所示，在加Al4min时夹杂物的数量显著降低，故 60 可以推断在加A1后4min内小尺寸Al2O3会不断 聚集形成大尺寸的簇群状A12O3夹杂物，进而从钢 50 中快速上浮去除 图11为吹氧量与簇群夹杂物面积比的关系， 吹氧量越大，在加Al2min时簇群夹杂物面积比越 ■ 大，这也证明了上述说法，在精炼前期（加A1后 4min内)夹杂物的数量会随吹氧量的增加而增 多，但会快速聚集形成大尺寸的簇群状Al2O3.另 0 50 100150200250300 Oxygen blowing/m' 外，随着生产的进行，簇群状夹杂物面积比呈下降 图12中包内夹杂物面积比与RH吹氧量关系 趋势，而且簇群状夹杂物主要出现在破空之前，真 Fig.12 Relation between area ratio of inclusions in the tundish and the 空精炼结束后钢中很难发现簇群状夹杂物，钢液 amount of oxygen blowing当 2<Re<500，为过渡区（Allen）， v = [ 4(ρFe−ρi) 2 · g 2 225µ · ρFe ] 1 3 · d （5） 当 Re>500，为紊流区，符合牛顿定律（Newton）， v = [ 3.03g ·(ρFe−ρi)· d µ · ρFe ] 1 2 （6） 式中，v 为夹杂物的平均速度，m·s−1 ；ρFe 和 ρi 分别 为钢液和夹杂物颗粒的密度，kg·m−3 ；g 为重力加 速度，m·s−2 ；μ 为钢水的动力黏度，Pa·s；d 为夹杂物 的当量直径，m. 在 RH 精炼过程中，夹杂物在钢液中的运动主 要处于过渡区（Allen）范围[4] . 本研究中钢液深度 H 大 约 为 4.5  m， 钢 液 密 度 ρFe=7.0×103 kg·m−3[26] ， Al2O3 夹杂物密度 ρi=3.97×103 kg·m−3[4] ，钢水的动 力黏度 μ=5×10−3 Pa·s[27] ，代入（5）式计算，结果如图 10 所示. 可以发现，夹杂物尺寸越大，距离钢液面越 近，去除时间越短. 但是，如 2.1 小节所述，该实验 条件下夹杂物尺寸主要分布在 5～10 μm 之间，不 可能在加 Al 后 4 min 内上浮去除，而如图 8 和图 9 所示，在加 Al 4 min 时夹杂物的数量显著降低，故 可以推断在加 Al 后 4 min 内小尺寸 Al2O3 会不断 聚集形成大尺寸的簇群状 Al2O3 夹杂物，进而从钢 中快速上浮去除. 图 11 为吹氧量与簇群夹杂物面积比的关系， 吹氧量越大，在加 Al 2 min 时簇群夹杂物面积比越 大，这也证明了上述说法，在精炼前期（加 Al 后 4 min 内）夹杂物的数量会随吹氧量的增加而增 多，但会快速聚集形成大尺寸的簇群状 Al2O3 . 另 外，随着生产的进行，簇群状夹杂物面积比呈下降 趋势，而且簇群状夹杂物主要出现在破空之前，真 空精炼结束后钢中很难发现簇群状夹杂物，钢液 达到了较高的洁净度，仅第 1 炉次（吹氧量 35 m3 ） 在中包时出现异常，是因为该炉次在中包发生了 二次氧化. 2.4    中间包洁净度的影响因素 从上文看，随着生产的进行，不同吹氧量下钢 液的洁净度均逐渐提高，铸坯的洁净度最高且各 炉次差别不大. 为了进一步分析吹氧量对近终产 品洁净度的影响，本小节研究了中间包钢液洁净 度与吹氧量及加 Al 脱氧前钢液中 O 含量的关系. 图 12 为中间包夹杂物面积比与吹氧量的关 系，图 13 为中间包夹杂物面积比与加 Al 脱氧前钢 液中 O 含量的关系. 可以发现，中间包钢液洁净度 与吹氧量相关性不大，但与加 Al 脱氧前钢液中 O 含量有比较明显的相关性. 即加 Al 脱氧前钢液 中 O 含量越高，中间包内夹杂物面积比越高，钢液 洁净度就越差. 50 40 30 20 10 4 0 Size of Al2O3/μm Removal time of inclusions/min Depth from steel surface: 4.0 m Depth from steel surface: 3.0 m Depth from steel surface: 2.0 m Depth from steel surface: 1.0 m 0 50 100 150 200 250 图 10    钢包不同深度夹杂物上浮时间 Fig.10    Removal time of inclusions in different depths of ladle 120 100 80 60 20 40 0 Add Al 2 min Add Al 4 min Add Al 6 min Vacuum broken Holding Tundish Slab Sampling time Area ratio of cliuster inclusions/10−6 Oxygen blowing: 35 m3 Oxygen blowing: 160 m3 Oxygen blowing: 295 m3 图 11    不同 RH 吹氧量与簇群状夹杂物面积比关系 Fig.11    Relation between different oxygen blowing in RH and area ratio of cluster inclusions 60 55 50 45 40 35 Oxygen blowing/m3 Area ratio of inclusions in the tundish/10−6 0 50 100 150 200 250 300 图 12    中包内夹杂物面积比与 RH 吹氧量关系 Fig.12    Relation between area ratio of inclusions in the tundish and the amount of oxygen blowing 潘    明等： RH 精炼过程中吹氧量对 IF 钢洁净度的影响 · 851 ·