·2 工程科学学报，第38卷，增刊1 的二次氧化现象及氧化物的钙处理工艺进行讨论，并 及铬铁并进行吹氧，电炉终点碳控制在质量分数 通过热力学计算得到不锈钢精炼二次氧化控制的关键 0.4%~0.6%.在V0D炉中通过真空吹氧脱碳进一 工艺参数. 步脱碳。脱碳后使用铝锭、硅铁进行沉淀脱氧，钢中酸 溶铝质量分数大于0.015%，硅质量分数大于0.2%. 1生产工艺及研究方法 脱氧后加入石灰、精炼渣及萤石等渣料并通过真空搅拌 TP347H不锈钢工业试验中生产流程为“401电弧 进行造渣.脱氧精炼及成分调整后通过喂入C一Si线进 炉(EF)+VOD炉+模铸(IC)”,试验共进行3炉次， 行钙处理，静吹氩时间控制在l0~15min.钢锭采用下注 TP347H不锈钢成分如表1所示.电炉中熔化返回料 法进行浇注.试验中VOD精炼终渣成分如表2所示 表1TP347H不锈钢化学成分表（质量分数） Table 1 Chemical composition of TP347H stainless steel 号 C Mn Cr Ni Nb 0.04-0.10 ≤0.75 ≤2.00 ≤0.030 ≤0.015 17.00~19.00 9.00~13.00 8×[%C~1.10 表2VOD精炼终渣成分（质量分数） Table 2 Composition of VOD refining slag % 炉次 Ca0 SiOz Al203 Mgo C03 MnO Fe0 46.76 24.16 21.10 4.41 0.63 0.53 0.18 55.61 16.41 21.23 4.29 0.52 0.31 0.27 52.13 16.86 23.30 5.96 0.19 0.14 0.30 试验中在VOD脱氧后、吹氩10min及吊包前使用 搅拌化渣的影响，大气量的搅拌促进了钢渣间的接触， 提桶取样器（中60mm×100mm)进行取样.钢中全氧、 可使脱氧产物迅速进入炉渣中并与炉渣发生反应后吸 碳、硫含量采用红外线吸收法检测（全氧试样为5 附.当沉淀脱氧效果较差时，则需要保证钢液中A1含 mm×50mm柱状样，碳硫试样为屑样)，活度氧通过定 量，活度氧也会在后续工艺中降低到该水平.T.0在 氧探头检测，钢中其他元素采用光谱法检测.加工15 VOD软吹过程中变化较为平缓，试验炉次中T.O在吹 mm立方体金相抛光后采用SEM+EDS观察分析钢中 氩I0min后不再随吹氩时间的延长而降低，所以保证 夹杂物形貌及成分.浇注前取终渣试样，通过荧光分 软吹时间大于l0min即可达到精炼效果. 析检测钢渣成分 表3V0D脱氧后不锈钢成分（质量分数） 2试验结果与分析 Table 3 Composition of stainless steel after deoxidation in VOD % 2.1不锈钢全氧及氮含量变化 炉次C Mn Si P S Cr Ni Al VOD精炼脱氧工艺后钢中成分如表3所示.此 10.0361.560.270.0280.00517.109.060.019 时，不锈钢中硅质量分数大于0.2%，铝质量分数大于 20.0371.550.260.0290.00417.449.800.021 0.015%,达到脱氧控制要求.第1炉Cr、Ni含量接近 30.0401.440.330.0310.00417.439.340.015 控制下限，后续精炼通过补加合金进行调整.钢中活 度氧及全氧变化如图1所示.VOD破空后不锈钢脱碳 第1炉中T.0在软吹过程中逐渐升高，主要原因 过程结束，钢中活度氧质量分数可控制在0.01%以 为：(1)吊包前钢液温度较低，炉渣及钢液流动性降 下，在图1(b)中活度氧含量控制在0.002%~0.005% 低，取样过程中炉渣带入取样器中产生的误差：(2)软 范围内，经过VOD真空脱碳工艺后钢中活度氧含量明 吹流量过大或者炉渣氧化产生的二次氧化：(3)成分 显小于非真空脱碳工艺.而由于VOD吹氧脱碳， 调整过程中加入合金引起的钢液污染.根据图2所示 钢液中产生大量氧化物，所以钢中全氧含量较高.化 钢液氮含量变化可知，各炉次钢液中氮含量差距明显， 渣后钢液经过铝、硅脱氧，钢中活度氧由平均3.5× 而各工位变化趋势一致.VOD脱氧造渣过程中加入大 105降低到平均2.9×10-6，钢中T.0由平均2.43× 量的渣料及合金使钢液氮含量升高，后续精炼过程中 104降低到平均3.4×105.经过脱氧造渣工艺后活 钢液氮质量分数在0.001%范围内波动.因此，通过钢 度氧及T.0降幅分别为92%和86%，活度氧的降低是 液氮含量变化可知，第1炉软吹过程中没有发生明显 由强脱氧剂A1产生的而钢中T.O的下降则受到真空 的大气二次氧化现象.对比表2中精炼终渣成分，第1工程科学学报，第 38 卷，增刊 1 的二次氧化现象及氧化物的钙处理工艺进行讨论，并 通过热力学计算得到不锈钢精炼二次氧化控制的关键 工艺参数． 1 生产工艺及研究方法 TP347H 不锈钢工业试验中生产流程为“40 t 电弧 炉( EF) + VOD 炉 + 模铸( IC) ”，试验共进行 3 炉次， TP347H 不锈钢成分如表 1 所示． 电炉中熔化返回料 及铬铁 并 进 行 吹 氧，电 炉 终 点 碳 控 制 在 质 量 分 数 0. 4% ～ 0. 6% ． 在 VOD 炉中通过真空吹氧脱碳进一 步脱碳． 脱碳后使用铝锭、硅铁进行沉淀脱氧，钢中酸 溶铝质量分数大于 0. 015% ，硅质量分数大于 0. 2% ． 脱氧后加入石灰、精炼渣及萤石等渣料并通过真空搅拌 进行造渣． 脱氧精炼及成分调整后通过喂入 Ca--Si 线进 行钙处理，静吹氩时间控制在 10 ～ 15 min． 钢锭采用下注 法进行浇注． 试验中 VOD 精炼终渣成分如表2 所示． 表 1 TP347H 不锈钢化学成分表( 质量分数) Table 1 Chemical composition of TP347H stainless steel % C Si Mn P S Cr Ni Nb 0. 04 ～ 0. 10 ≤0. 75 ≤2. 00 ≤0. 030 ≤0. 015 17. 00 ～ 19. 00 9. 00 ～ 13. 00 8 ×［% C］ ～ 1. 10 表 2 VOD 精炼终渣成分( 质量分数) Table 2 Composition of VOD refining slag % 炉次 CaO SiO2 Al2O3 MgO Cr2O3 MnO FeO 1 46. 76 24. 16 21. 10 4. 41 0. 63 0. 53 0. 18 2 55. 61 16. 41 21. 23 4. 29 0. 52 0. 31 0. 27 3 52. 13 16. 86 23. 30 5. 96 0. 19 0. 14 0. 30 试验中在 VOD 脱氧后、吹氩 10 min 及吊包前使用 提桶取样器( Φ 60 mm × 100 mm) 进行取样． 钢中全氧、 碳、硫含量采用红外线吸收法检测( 全氧试样为 Φ5 mm × 50 mm 柱状样，碳硫试样为屑样) ，活度氧通过定 氧探头检测，钢中其他元素采用光谱法检测． 加工 15 mm 立方体金相抛光后采用 SEM + EDS 观察分析钢中 夹杂物形貌及成分． 浇注前取终渣试样，通过荧光分 析检测钢渣成分． 2 试验结果与分析 2. 1 不锈钢全氧及氮含量变化 VOD 精炼脱氧工艺后钢中成分如表 3 所示． 此 时，不锈钢中硅质量分数大于 0. 2% ，铝质量分数大于 0. 015% ，达到脱氧控制要求． 第 1 炉 Cr、Ni 含量接近 控制下限，后续精炼通过补加合金进行调整． 钢中活 度氧及全氧变化如图 1 所示． VOD 破空后不锈钢脱碳 过程结束，钢中活度氧质量分数可控制在 0. 01% 以 下，在图 1( b) 中活度氧含量控制在 0. 002% ～ 0. 005% 范围内，经过 VOD 真空脱碳工艺后钢中活度氧含量明 显小于非真空脱碳工艺［8--9］． 而由于 VOD 吹氧脱碳， 钢液中产生大量氧化物，所以钢中全氧含量较高． 化 渣后钢液经过铝、硅脱氧，钢中活度氧由平均 3. 5 × 10 － 5降低到平均 2. 9 × 10 － 6，钢中 T. O 由平均 2. 43 × 10 － 4降低到平均 3. 4 × 10 － 5 ． 经过脱氧造渣工艺后活 度氧及 T. O 降幅分别为 92% 和 86% ，活度氧的降低是 由强脱氧剂 Al 产生的而钢中 T. O 的下降则受到真空 搅拌化渣的影响，大气量的搅拌促进了钢渣间的接触， 可使脱氧产物迅速进入炉渣中并与炉渣发生反应后吸 附． 当沉淀脱氧效果较差时，则需要保证钢液中 Al 含 量，活度氧也会在后续工艺中降低到该水平． T. O 在 VOD 软吹过程中变化较为平缓，试验炉次中 T. O 在吹 氩 10 min 后不再随吹氩时间的延长而降低，所以保证 软吹时间大于 10 min 即可达到精炼效果． 表 3 VOD 脱氧后不锈钢成分( 质量分数) Table 3 Composition of stainless steel after deoxidation in VOD % 炉次 C Mn Si P S Cr Ni Al 1 0. 036 1. 56 0. 27 0. 028 0. 005 17. 10 9. 06 0. 019 2 0. 037 1. 55 0. 26 0. 029 0. 004 17. 44 9. 80 0. 021 3 0. 040 1. 44 0. 33 0. 031 0. 004 17. 43 9. 34 0. 015 第 1 炉中 T． O 在软吹过程中逐渐升高，主要原因 为: ( 1) 吊包前钢液温度较低，炉渣及钢液流动性降 低，取样过程中炉渣带入取样器中产生的误差; ( 2) 软 吹流量过大或者炉渣氧化产生的二次氧化; ( 3) 成分 调整过程中加入合金引起的钢液污染． 根据图 2 所示 钢液氮含量变化可知，各炉次钢液中氮含量差距明显， 而各工位变化趋势一致． VOD 脱氧造渣过程中加入大 量的渣料及合金使钢液氮含量升高，后续精炼过程中 钢液氮质量分数在 0. 001% 范围内波动． 因此，通过钢 液氮含量变化可知，第 1 炉软吹过程中没有发生明显 的大气二次氧化现象． 对比表 2 中精炼终渣成分，第 1 ·2·