钢洁净度的评定和控制(二)
作者:张银环   来源:技术中心 发布时间:2010年02月09日 点击数:

2.2 间接方法
  根据成本、时间要求和取样的难度,钢铁工业通常采用检测钢中总氧、吸氮和其他的间接方法测量钢的洁净度。
2.2.1 定氧
  钢的总氧含量是溶解氧和非金属氧化物夹杂结合的氧之和。用定氧传感器很容易测定溶解氧[O],用脱氧元素(如铝)化学反应平衡热力学控制钢中的总氧。铝和氧反应平衡条件如下:
  logK=log([Al]2[O]3)=-62780/T(K)+20.54 (1)
  例如:1873K(1600℃)时,K=1.05×10-13,如果[Al]=0.03%~0.06%,溶解氧[O]为(0.0003%~0.0005%)。由于溶解氧含量不是很多,可间接地测定钢中氧化物夹杂的氧含量,以其代替总氧含量。钢中大夹杂物占少数,且定氧用钢样尺寸太小(约20g),样品内几乎无大的夹杂物,既使一个样品内有一个大夹杂物,由于读数异常地高,数据很可能大打折扣。因此,总氧含量实际上代表小型氧化物夹杂中的氧含量,而不是大型氧化物夹杂含量。然而,总氧含量低会降低大型氧化物夹杂存在的可能性,如图2所示。可见,总氧含量指标仍非常重要,且通常标志着钢的洁净度。
  检测到的钢水样内的总氧含量与产品的裂纹发生率明显有关。尤其是中间包取样成分标志着处理板坯的洁净度。如日本川崎钢公司要求中间包钢水样T.[O]低于0.003%的条件下,可保证冷轧薄板供货免检;0.003%~0.0055%为要求检验的临界值;0.0055%以上的炉次要改判。
  通过研究,得出下述结论:
  (1)随着新技术的实现,低碳铝镇静钢中T.[O]含量逐年降低。例如,新日铁钢中T.[O]从1970年的0.004%~0.005%降低到1990年的0.002%。
  (2)RH处理的钢水T.[O](0.001%~0.003%)比钢包气体搅拌T.[O](0.0035%~0.0045%)含量低。
  (3)随着工序的进行,T.[O]逐步降低,依次为:钢包0.004%、中间包0.0025%、结晶器0.002%及板坯内0.0015%。
2.2.2 吸氮检测
  不同炼钢容器内(尤其是钢包和中间包),钢中含氮量不同说明倒包过程吸氮。例如,Weiton钢厂洁净钢生产要求从钢包到中间包吸氮上限为0.001%。脱氧后,钢中溶解的氧含量低使其迅速吸氮,因此,通过检测吸氮,可以间接粗略检测吸氧。值得注意的是,硫是减少吸氮和氧化的表面活性元素。
  通过进一步研究,得出如下结论:
  (1)通过采用新技术和改进操作,吸氮逐年降低。如法国索拉克钢公司敦刻尔克厂,中间包到结晶器钢水吸氮从1988年的0.0009%降低到1992年的0.0001%。
  (2)一般而言,钢包到结晶器钢水吸氮可控制在0.0001%~0.0003%,通过优化倒包操作可减少浇铸期间吸入的空气,将吸入空气控制在0.0001%以下,保护浇铸对吸氮的作用将在下文讨论。
  (3)多数钢厂将低碳铝镇静钢的氮含量控制在0.003%~0.004%,主要靠炼钢转炉或电炉操作加以控制,但也受炉外精炼和保护浇铸操作的影响。
2.2.3 溶解铝减少值的检测
  对低碳铝镇静钢而言,钢中溶解铝的减少意味着发生了二次氧化。然而,由于铝也能被炉渣二次氧化,所以检测溶解铝的降低值比检测吸氮精度低。
2.2.4 炉渣成分检测
  分析每项操作前后炉渣成分的变化,可检测出夹杂物被炉渣吸收的情况。另外,通过观测渣中痕量元素变化和夹杂物成分,可检测出每炉钢炉渣中夹杂物。
2.2.5 检测浸入式水口结瘤
  因结瘤引起的浸入式水口寿命缩短,一般说明钢水的洁净度低。众所周知,低碳铝镇静钢内少量Al2O3夹杂就能引起水口堵塞。连铸低碳铝镇静钢结瘤物典型成分为:Al2O3-51.7%,Fe-44%,MnO-2.3%,SiO2-1.4%,CaO-0.6%。

                       ——摘自《中国金相分析网》