汽車大梁鋼(B510L)精煉過程鋼中全氧含量研究

2021-03-23 00:50:36李立民劉軍威

新疆鋼鐵 2021年4期

李立民，劉軍威

(新疆八一鋼鐵股份有限公司煉鋼廠)

引言

汽車大梁鋼通常被用于各種汽車車架的橫梁、縱梁以及其它結構件，材質厚度一般為3.0 mm～8.0 mm，主要起到承載作用，因此對大梁鋼材質的內在質量和性能指標要求很高。汽車大梁鋼生產工藝過程通常經過LF精煉爐處理，LF精煉爐的功能是在還原氣氛下通過鋼包底吹氬達到調整鋼水溫度、調整鋼水成分和去除夾雜物。文章主要探討八鋼生產汽車大梁鋼(B510L)在LF精煉過程鋼液中全氧含量變化規律，通過工藝優化，改善鋼液的潔凈度，提高八鋼生產汽車大梁鋼產品質量。

1 LF精煉爐鋼中全氧控制工藝

1.1 鋼液中氧的來源

鋼中全氧指鋼液中游離氧和各類氧化物夾雜，主要來源：(1)鐵水轉變為鋼水過程中吹氧脫碳，產生的大量游離氧；(2)各類鋼生產過程，去除鋼中游離氧產生的大量氧化物(包括穩定氧化物和不穩定氧化物)；(3)鋼液的二次氧化；(4)各類耐材侵蝕進入到鋼液中。

1.2 鋼中酸溶鋁對鋼液中全氧的影響

對于采用鋁脫氧鎮靜鋼來說，由于鋁的脫氧能力遠大于C、Si、Mn，目前精煉環節采用鋁質脫氧劑較多。冶煉低碳鋁鎮靜鋼采用鋁脫氧，在1600℃時，鋼液中酸溶鋁[Al]s含量為0.02%～0.05%，熱力學平衡狀態下溶解氧≤5×10-6，因此鋼液中全氧含量的多少直接與氧化物夾雜物含量相關。

圖1為單一用鋁脫氧，實測鋼中鋁含量與鋼水中游離氧趨勢圖。

由圖1可知，鋼水中酸溶鋁含量在0.020%～0.030%時，鋼水中游離氧含量基本在4×10-6。

圖1 鋼中鋁含量與游離氧含量趨勢圖

1.3 鋼包頂渣對去除鋼液中氧化物的影響

鋼包頂渣吸附鋼中夾雜物的主要途徑[1]：

(1)鋼中原有的夾雜通過與渣滴或渣面的接觸、碰撞被渣吸收，隨渣滴上浮而去除。在精煉過程中乳化的渣與鋼液的強烈的攪拌，使渣滴與鋼中夾雜(特別是大顆粒夾雜)接觸機會急劇增加，渣和夾雜物界面張力遠小于鋼液于夾雜間的界面張力，所以鋼中夾雜很容易被與它接觸的渣滴所吸收。

(2)采用CaO-A1203-SiO2-MgO-CaF2渣系均為氧化物熔體，而夾雜物大多數也是氧化物，所以被渣吸附的夾雜比較容易溶解于渣中，并使乳化渣表面可以作為二次脫氧反應新相形成晶核，從而加速脫氧反應進行，使脫氧產物比較容易被渣滴同化并隨渣滴一起上浮排除。

良好的精煉渣粘度下，隨著精煉渣堿度的升高，鋼液中全氧含量隨之減少。對于冶煉鋁脫氧鎮靜鋼，鋼液全氧含量與精煉渣中A1203含量有一定關系。精煉渣系中隨著渣中CaO/A1203比值升高，精煉渣的粘度隨CaO/A1203比值升高由降低逐步變為增加，精煉渣吸附A1203夾雜的能力由增強轉變為減弱；故精煉渣中合適的A1203含量或者一定量的螢石含量，可減少精煉渣與A1203夾雜之間的界面張力，改善精煉渣吸收A1203夾雜的能力。

1.4 鈣處理對去除鋼液中氧化物的影響

鋼水鈣處理主要是將鋼水中的較小的夾雜物(固態)變性成液態夾雜物，有利于夾雜物聚合長大被氣泡捕捉上浮。通常12CaO·7A1203和3CaO·A1203在鋼液溫度下是液態。影響鈣處理效果主要因素有鋼水中氧含量的多少、鋼中硫含量及鋼水中夾雜物的多少。查閱相關文獻資料，普遍認為鋼中[Ca]/[Al]≥0.08較合適。