冷镦不锈钢中降低非金属夹杂物的措施

2023-06-20 理论教育版权反馈

【摘要】：冷镦不锈钢中，非金属夹杂物的含量和状态，对钢的冷镦裂纹的产生起着重要的影响。因此，欲降低冷镦制品的裂纹率，必须降低D类夹杂在钢中含量。下面介绍降低冷镦不锈钢中非金属夹杂物的措施。总之，采用中性铝镁尖晶石坩埚和中性炉渣来冶炼冷镦不锈钢，会明显地降低钢中D类夹杂物。

冷镦不锈钢中，非金属夹杂物的含量和状态，对钢的冷镦裂纹的产生起着重要的影响。其中危害最大的是D类球状不变形夹杂物，它是产生冷镦裂纹的根源。因此，欲降低冷镦制品的裂纹率，必须降低D类夹杂在钢中含量。下面介绍降低冷镦不锈钢中非金属夹杂物的措施。

1.控制钢中D类夹杂物的来源

D类夹杂物主要是由MgO、CaO和Al₂O₃等组成的复合氧化物。典型的球状复合氧化物的矿物组成为CaO-MgO-Al₂O₃，其中，CaO=12%（质量分数，下同）、Al₂O₃=60%、MgO=25%。这些氧化物分别来自炉衬、炉渣和终脱氧用铝。如果控制这些氧化物的来源，可能会降低其在钢中的含量，达到降低D类夹杂物的目的。为此，应当采取以下措施：

（1）用铝镁尖晶石坩埚替代镁砂坩埚冶炼镁砂坩埚用砂料含MgO＞90%（质量分数，下同），铝镁尖晶石坩埚用砂料含MgO=12%～15%。坩埚砂料中MgO在高碱度CaO渣的侵蚀作用下进入炉渣，并转入钢液，促进了D类夹杂物的形成。当使用铝镁尖晶石坩埚时，会显著地减少MgO对炉渣与钢液的污染，降低了D类夹杂物形成的机会。

（2）用中性渣替代高碱度渣冶炼改变冶炼过程造渣制度，用Al₂O₃-SiO₂-CaF₂中性渣系替代CaO-CaF₂高碱度渣系，减少炉渣对炉衬的侵蚀作用，降低炉渣对钢液的CaO和MgO传递污染，从而降低D类夹杂物的形成机会。

总之，采用中性铝镁尖晶石坩埚和中性炉渣来冶炼冷镦不锈钢，会明显地降低钢中D类夹杂物。因为从源头上控制了形成D类夹杂物的组元。

（3）双渣法操作要点为了降低D类夹杂物的产生，实行中性渣冶炼。但是，为了降低钢中的硫还必须使用熔化期碱性底渣脱硫。因此，就应当采用双渣法操作。

具体操作方法如下：

1）熔化期强碱性渣脱硫。用70%的石灰与30%的萤石配制的渣料作为底渣，在装料前加入坩埚底部，渣量约占钢液质量的1.0%～2.0%。熔清后，用硅钙粉原还渣中Cr₂O₃，随后除去熔化期炉渣，另造新渣。

2）新渣为中性炉渣，其组成为一级粘土砖碎块约占质量的70%，与约占质量30%的萤石组成。一级粘土砖碎块，通常使用浇注用耐火材料精选破碎后备用。一级粘土砖的矿物组成（质量分数）为：Al₂O₃=30%～35%、SiO₂=55%～65%。如条件允许，也可以用高铝耐火材料碎块，矿物组成（质量分数）为：Al₂O₃=50%～70%、SiO₂=30%～40%。

3）换渣时，为促进成渣，应提高钢液温度，用萤石调整炉渣流动性，保持不对炉衬造成明显侵蚀为准。调渣结束后，冶炼转入精炼期。中性渣保持到出钢。

2.钢液的扩散脱氧操作

扩散脱氧是降低钢中非金属夹杂物的主要方法。脱氧效果好坏取决下列操作水平。

（1）对炉渣流动性的调控扩散脱氧的效果，主要取决于炉渣流动性的好坏。中性渣的熔点约为1350℃，钢液温度控制在1550～1580℃时，炉渣应当具有良好的流动性。通过用萤石和钢温的配合调控，中性渣应当能够适应扩散脱氧的要求。

（2）扩散脱氧操作扩散脱氧剂选用硅钙粉或硅铁（Si=70%～75%，质量分数）粉，用量约占钢液质量的0.10%～0.20%。调渣结束，分4～5批加至渣层表面，并点渣促进反应。粉状脱氧剂不得加至裸露的钢液表面，以免引起增硅。每批脱氧剂加入时间间隔为10min左右。钢液在还原渣层下，保持时间不得少于40min（1～2t炉）和60min（3～5t炉），更大容量炉应相应延长保持时间，以利于钢液脱氧。

扩散脱氧期间钢液温度应维持炉渣具有良好流动性为准。

3.钢液的终脱氧操作

为了减少B类氧化铝夹杂的危害，终脱氧不使用铝，改用复合脱氧剂硅钡合金（质量分数：Ba=25%～35%、Si=35%～40%、Fe余量）。加混合稀土合金（（La+Ce）≥98%，质量分数）终脱氧。硅钡合金用量（质量分数）为0.20%左右，稀土合金用量为0.10%～0.20%。出钢时，将终脱氧剂投入钢流中冲熔。

冷镦不锈钢中降低非金属夹杂物的措施

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