3 鋼中顯微夾雜物的影響因素
鋼材中最終存在的顯微夾雜的粒徑、數(shù)量和種類，受鋼水冶煉工藝、鋼水脫氧操作的初始氧含量、脫氧劑種類、鋼水精煉結(jié)束后的全氧含量、冷卻速率以及變質(zhì)處理等因素的影響。
3.1 冶煉工藝對鋼中顯微夾雜物數(shù)量的影響
轉(zhuǎn)爐出鋼后，鋼水通常需要經(jīng)過二次精煉以控制鋼中的成分及夾雜物，并通過中間包、結(jié)晶器和連鑄機澆鑄成坯。精煉操作一般選用鋼包吹氬、LF、RH、VD中的一種或幾種，精煉工藝、中間包及結(jié)晶器對鋼水中顯微夾雜物數(shù)量的影響有所差別。
3.1.1 鋼包吹氬和LF精煉對鋼中顯微夾雜物數(shù)量的影響
在LF精煉過程中，氬氣通過安置于鋼包底部的透氣磚形成氣泡進入鋼包而起到攪拌鋼水的作用。同時，由于氣泡的上浮速率大于鋼中顯微夾雜物的上浮速率，氣泡在上浮的過程中與鋼中的固態(tài)夾雜物碰撞吸附并將夾雜物帶到渣鋼界面使其被熔渣吸收。氣泡上浮引起的鋼水流動和氣泡本身均有助于去除鋼中的夾雜物。生產(chǎn)實踐表明：鋼包吹氬和LF精煉對于鋼中顯微夾雜物的去除效果明顯。例如：①通過改變鋼包底透氣磚的安放位置及氣體流量，鋼中粒徑在0-2.5μm、2.5-5μm、5-10μm以及＞10μm的夾雜物數(shù)鞋均有不同程度的減少，減少程度隨夾雜物粒徑的變大而加劇；②LF精煉后，所取鋼樣中單位面積內(nèi)顯微夾雜物數(shù)量也有所減少。
3.1.2 RH處理對鋼中顯微夾雜物數(shù)量的影響
RH是將真空精煉與鋼水循環(huán)流動相結(jié)合的精煉設備。在精煉過程中，上升管支管中吹入的氬氣促進真空室內(nèi)鋼水的流動，并捕獲、去除鋼水中的夾雜物。RH在一定程度上可以起到去除鋼中顯微夾雜物的目的，且RH脫氧去除鋼中顯微夾雜物的效率與處理時間有關。在RH精煉后，鋼中顯微夾雜物數(shù)量密度有所減小。吳華杰等的研究結(jié)果表明：RH真空處理開始后的14min，顯微夾雜物的數(shù)量急劇減少，與初始值相比夾雜物數(shù)量減少了28.87個/mm2，去除率達45.7%；處理25min后，鋼中顯微夾雜物數(shù)量減少了37.23/mm2，去除率是59%，與14min相比，顯微夾雜物數(shù)量多去除13.3%，去除效率減弱。
3.1.3 中間包中顯微夾雜物數(shù)量變化情況
高質(zhì)量潔凈鋼的生產(chǎn)要求中間包功能多樣化，改變中間包的形狀或加大中間包的容積均可以延長鋼水的停留時間；安裝擋渣墻(壩)來控制鋼水的流動狀況有利于鋼中顯微夾雜物的碰撞、長大和上浮。在正常澆注條件下，鋼水在中間包內(nèi)停留時間需達到8-10min，中間包才能起到促進夾雜物上浮和穩(wěn)定注流的作用。衡陽鋼管廠連鑄圓坯生產(chǎn)過程中，從LF到中間包夾雜物增加了5.71個/mm2。武鋼管線鋼LF精煉結(jié)束到中間包時顯微夾雜增加了0.84個/mm2，但鑄坯中夾雜物含量有所降低。天津鋼管廠高壓鍋爐鋼從VD到中間包顯微夾雜物減少了2.29個/mm2。津西H型鋼在經(jīng)過中間包后，顯微夾雜物減少了6.82個/mm2。結(jié)合文獻分析可以得出：中間包具有良好的顯微夾雜物去除效果，部分鋼廠中間包內(nèi)夾雜物數(shù)量增加是由于鋼水上邊氣氛保護措施不完善，操作不規(guī)范所致。鋼水進入中間包前需要有良好的保護氣氛，以避免鋼水被氧化而造成夾雜物數(shù)量增加，進而影響鋼材質(zhì)量。此外，各鋼廠中間包去除夾雜物的效果有所差別，這與進入中間包的鋼水質(zhì)量、中間包形狀以及鋼水在中間包內(nèi)的停留時間均有關。中間包位于鋼水冶煉處理流程末端，加強中間包流場優(yōu)化和夾雜物去除方面的研究對于鋼中顯微夾雜物的控制有重要意義。
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