仅用Si Mn脱氧,铸坯易形成皮下针孔,除采用LF白渣精炼降低钢中[O]D外,还可用Si Mn 少量铝脱氧。但假如既要保持连铸的可浇性又要防止铸坯产生皮下针孔,应用Si Mn 少量铝脱氧,形成的脱氧产物可能有:①蔷薇辉石(2MnO·2Al2O3·5SiO2);②锰铝榴石(3MnO·Al2O3·3SiO2);③纯(Al2O3>25%)。
要把夹杂物成分控制在相图中锰铝榴石的阴影区,这样就可达到:①夹杂物熔点低(1400℃),球形易上浮;②热轧时夹杂物可塑性好(800~1300℃);③锰铝榴石夹杂物中Al2O3接近20%左右,变形性最好;④无单独Al2O3的析出,钢水可浇性好,不堵水口;⑤脱氧良好,不天生气孔。
理论计算指出,在钢中Si=0.2%,Mn=0.4%,温度为1550℃条件下,若钢中酸溶铝[Al]s≤0.005%,则钢中[O]<20×10-6,天生锰铝榴石而无Al2O3析出,钢水可浇性好,铸坯又不产生皮下气孔。
这对连铸生产是非常重要的。对于高碳硬线钢,用Si Mn脱氧控制好钢中的[Al]s来得到易变形的锰铝榴石而防止脆性Al2O3夹杂析出,这对于防止拉拔脆断是非常重要的。
铝镇静钢
对于中低碳细晶粒钢,要求钢中酸溶铝[Al]s≥0.01%;对于低碳铝镇静钢,为改善薄板深冲性能,要求钢中[Al]s=0.02%~0.05,为此要求用过剩铝脱氧。这样,需要解决两个题目。
(1)加铝方法
如何把铝加到钢水中达到目标值,且铝的回收率尽可能高。
(2)如何避免Al2O3夹杂的有害作用
对于加铝方法,将一部法加铝改为两部法加铝:
①出钢时加铝量脱除钢水中超出C—O平衡的过剩氧量:
②精炼加铝量为脱除C相平衡的氧 目标铝含量(喂铝线)。
钢水中与酸溶铝[Al]s相平衡的[O]D很低,为(2~6)×10-6,脱氧产物全部为Al2O3,其害处是:①Al2O3熔点高(2050℃),钢水中呈固态;②可浇性差,堵水口;③Al2O3可塑性差,不变形,影响钢材性能,尤其是深冲薄板的表面缺陷。
为此,采用钙处理(喂Si-Ca线或Ca线)来改变Al2O3形态。
(1)加铝较少,[Al]s较低,采用轻钙处理
轻钙处理后天生钙长石CaO·Al2O3·2SiO2(CaO20%~25%,Al2O337%,SiO244%)或钙黄长石2CaO·Al2O3·SiO2(CaO40%,Al2O337%,SiO222%)。希看把夹杂物成分控制在CaO-SiO2-Al2O3相图中的阴影区。
夹杂物钙长石熔点低(1200~1400℃),在钢液中易上浮,可浇性好,不堵水口;热轧时夹杂物易变形不会发生拉拔脆断现象。
(2)加铝较多,[Al]s较高,采用重钙处理
溶解钙与钢水中固相Al2O3天生不同组成的铝酸钙(CaO-Al2O3)夹杂,CaO和Al2O3天生五个中间相,其组成与熔点见表2。应控制钢中钙含量,避免天生中间相CA6、CA2、CA而天生液相的12CaO·7Al2O3,有利于夹杂物上浮,也能够防止水口堵塞。
天生的铝酸钙夹杂中富集CaO,具有高的硫容量,能吸收足够的硫,当钢水凝固时,夹杂物中硫的溶解度降低,硫化物沉淀形成中心为铝酸钙CaO-Al2O3,外壳为CaS的双相夹杂。
钢中加进的Ca除与反应外,还能与硫反应天生CaS。
CaS也会引起水口堵塞。为进步钙处理转变Al2O3为12CaO·7Al2O3的效率,应控制钢水中的硫含量小于0.01%。若S=0.010%~0.015%,钙处理后有CaS天生;S=0.030%~0.040%时,钙处理首先天生CaS,CaS堵塞水口严重。
钙处理铝镇静钢,判定钢水中Al2O3向球化转变的指标,文献中有不同的说法:①Ca/Al>0.14;②Ca/T[O]=0.7~1.2。
对于铝镇静钢,钙处理后:①解决了可浇性,不堵水口;②夹杂物易上浮往除;③消除了Al2O3不变形夹杂物对钢性能的有害作用。