根据脱氧程度不同,模铸时分为:①沸腾钢;②半镇静钢;③镇静钢。而连铸时,基本为镇静钢,根据钢种和产品质量,脱氧分为3种模式:
①硅镇静钢(用Si+Mn脱氧);
②硅铝镇静钢(Si+Mn+少量Al脱氧);
③铝镇静钢(用过剩Al>0.01%)。
1. 硅镇静钢
用Si+Mn脱氧,形成的脱氧产物有:①纯SiO2(固体);②MnO•SiO2(液体);③MnO•FeO(固溶体)。
对于硅镇静钢,控制Mn/Si,使其生成液态的MnO•SiO2,钢水可浇性好,但与Si、Mn相平衡的[O]D较高((40~60)×10-6),在结晶器内钢水凝固时易生成皮下针孔或气泡,影响铸坯质量。
采用Si+Mn脱氧后,使钢水可浇性好(不堵水口),又不使铸坯产生针孔或皮下气泡,要控制钢水中溶解氧[O]D在(10~20)×10-6。
对于含碳较高的硅镇静钢(如高碳硬线钢、弹簧钢),为避免Al2O3夹杂的有害作用,一般不加铝脱氧,而是用低铝的铁合金脱氧,钢水中的酸溶铝[Al]s极低(<0.002%),则钢中溶解氧[O]D较高。为降低钢中[O]D,在LF精炼采用白渣操作+氩气搅拌,钢渣精炼扩散脱氧,既能把钢水中[O]D降到<20×10-6,也能有效地脱硫([S]<0.01%)。
硅镇静钢(C0.29%,Mn0.8%~1.2%,Si0.15%~0.40%),LF精炼后钢水中[O]D与水口堵塞和针孔的关系可知:
钢水中[O]D控制在(10~20)×10-6,既可防止水口堵塞,铸坯又无皮下气孔生成。但钢水中[O]D<10×10-6,水口堵塞的可能性增加,因此应控制好:
(1)合适的Mn/Si
① Mn/Si低时形成SiO2夹杂,增加了水口堵塞的可能性;
② Mn/Si高(>2.5)时生成典型的MnO•SiO2(MnO54.1%,SiO245.9%),夹杂物容易上浮。
(2)铁合金中铝含量。如果铁合金中带入的铝使钢水中[Al]s>0.003%,就会形成固态Al2O3。
(3)控制LF白渣精炼时间,减少MnO•Al2O3生成。
2. 硅铝镇静钢
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。但如果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,不生成气孔。
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,生成锰铝榴石而无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。
——本文摘自《钢铁百科》