RH真空精炼后IF钢镇静工艺的洁净度研究

第36卷增刊1 北京科技大学学报 Vol.36 Suppl.1 2014年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2014 RH真空精炼后F钢镇静工艺的洁净度研究 崔 衡)四，田恩华”，陈斌”，青靓》，王伟) 1)北京科技大学治金工程研究院，北京1000832)首钢技术研究院，北京100043 3)河北省首钢迁安钢铁有限责任公司，迁安0644044)北京首钢自动化信息技术有限公司，北京100041 ☒通信作者，Emai:cuiheng(@usth.cdu.cn 摘要为了优化H处理工艺，提高RH精炼后的F钢水洁净度，通过分析T[O]含量和夹杂物含量的变化研究了钢水镇 静（静置）时间对F钢洁净度的影响。研究表明，随着镇静时间的延长，中间包钢液中TO]含量和夹杂物数量总体呈先下降 后回升的趋势.在30min到40min的镇静时间区间里，中间包内钢液试样T[0]含量基本稳定，所分析炉次中只有4.76%炉 次T[O]超过30×104%.在该厂现行工艺条件下，镇静时间在30min到40min的时段内的钢液洁净度水平较高. 关键词F钢：精炼：洁净度：夹杂物 分类号TF769.4 Cleanliness study of IF steel by holding in ladles after RH vacuum process CUI Heng,TIAN En-hua,CHEN Bin2,QING Jing,WANG Wei) 1)Engineering Research Institute,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Shougang Technology Research Center,Shougang Corporation,Beijing 100043,China 3)Hebei Shougang Qian'an Iron Steel Co.Ltd.Qian'an 064404,China 4)Beijing Shougang Automation Information Technology Co.Ltd.,Beijing 100041,China Corresponding author,E-mail:cuiheng@ustb.edu.cn ABSTRACT The influence of the holding time of molten steel in the ladle after RH vacuum process on the T [O]content and non- metal inclusion content of interstitial-free (IF)steel in the tundish was studied to optimize the RH process parameters and improve the cleanliness of IF steel after RH treatment.Experimental results show that as the holding time increases,the T O]and non-metal inclu- sion contents decrease at first and then increase.The T[O]content is basically steady below 30x104%in the holding time range of 30 min to 40 min except for 4.76%of heats.It is suggested that under current process conditions,the steel mill should control the holding time between 30 min and 40 min. KEY WORDS IF steel;refining:cleanliness:inclusions 目前很多钢材都要求具有较高的洁净度，降低 本0.F钢经过H工艺处理后，一般需要软吹或 钢水中夹杂物的数量可以减少钢材中缺陷的产 将钢水在钢包中镇静（静置）一段时间，然后再开浇 生-).RH作为F钢去除夹杂物最主要的设备，完 以保证夹杂物充分上浮，提高铸坯浇铸时钢液的洁 成了绝大部分脱氧产物的上浮去除任务，决定了F 净度水平.RH真空处理后的镇静时间是指RH真 钢洁净度的基础。随着汽车生产厂商对F钢冷轧 空处理结束至连铸开浇的时间间隔.RH处理后如 板的深冲性能和表面质量的要求越来越高，对RH 采取镇静工艺，镇静时间过长将导致钢液温降过大， 精炼结束钢液洁净度控制水平提出了更加严格的要 且易使钢水发生二次氧化：但镇静处理的时间过短， 求，同时要求尽量缩短RH精炼时间降低精炼成 钢液中未上浮的夹杂物较多，将影响铸坯产品的洁 收稿日期：2013-11-15 基金项目：北京高校青年英才计划资助项目(YETO411):中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(RF-P-12-143A) DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2014.s1.007:http://jourals.ustb.edu.en

第 36 卷 增刊 1 2014 年 4 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 36 Suppl． 1 Apr． 2014 ＲH 真空精炼后 IF 钢镇静工艺的洁净度研究 崔 衡1) ，田恩华1) ，陈 斌2) ，青 靓3) ，王 伟4) 1) 北京科技大学冶金工程研究院，北京 100083 2) 首钢技术研究院，北京 100043 3) 河北省首钢迁安钢铁有限责任公司，迁安 064404 4) 北京首钢自动化信息技术有限公司，北京 100041  通信作者，E-mail: cuiheng@ ustb． edu． cn 摘 要 为了优化 ＲH 处理工艺，提高 ＲH 精炼后的 IF 钢水洁净度，通过分析 T［O］含量和夹杂物含量的变化研究了钢水镇 静( 静置) 时间对 IF 钢洁净度的影响． 研究表明，随着镇静时间的延长，中间包钢液中 T［O］含量和夹杂物数量总体呈先下降 后回升的趋势． 在 30 min 到 40 min 的镇静时间区间里，中间包内钢液试样 T［O］含量基本稳定，所分析炉次中只有 4. 76% 炉 次 T［O］超过 30 × 10 － 4 % ． 在该厂现行工艺条件下，镇静时间在 30 min 到 40 min 的时段内的钢液洁净度水平较高． 关键词 IF 钢; 精炼; 洁净度; 夹杂物 分类号 TF769. 4 Cleanliness study of IF steel by holding in ladles after ＲH vacuum process CUI Heng1)  ，TIAN En-hua1) ，CHEN Bin2) ，QING Jing3) ，WANG Wei 4) 1) Engineering Ｒesearch Institute，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) Shougang Technology Ｒesearch Center，Shougang Corporation，Beijing 100043，China 3) Hebei Shougang Qian'an Iron ＆ Steel Co． Ltd． ，Qian’an 064404，China 4) Beijing Shougang Automation Information Technology Co． Ltd． ，Beijing 100041，China  Corresponding author，E-mail: cuiheng@ ustb． edu． cn ABSTＲACT The influence of the holding time of molten steel in the ladle after ＲH vacuum process on the T［O］content and non￾metal inclusion content of interstitial-free ( IF) steel in the tundish was studied to optimize the ＲH process parameters and improve the cleanliness of IF steel after ＲH treatment． Experimental results show that as the holding time increases，the T［O］and non-metal inclu￾sion contents decrease at first and then increase． The T［O］content is basically steady below 30 × 10 － 4 % in the holding time range of 30 min to 40 min except for 4. 76% of heats． It is suggested that under current process conditions，the steel mill should control the holding time between 30 min and 40 min． KEY WOＲDS IF steel; refining; cleanliness; inclusions 收稿日期: 2013--11--15 基金项目: 北京高校青年英才计划资助项目( YETP0411) ; 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目( FＲF--TP--12--143A) DOI: 10． 13374 /j． issn1001--053x． 2014． s1． 007; http: / /journals． ustb． edu． cn 目前很多钢材都要求具有较高的洁净度，降低 钢水中夹杂物的数量可以减少钢材中缺陷的产 生［1--3］． ＲH 作为 IF 钢去除夹杂物最主要的设备，完 成了绝大部分脱氧产物的上浮去除任务，决定了 IF 钢洁净度的基础． 随着汽车生产厂商对 IF 钢冷轧 板的深冲性能和表面质量的要求越来越高，对 ＲH 精炼结束钢液洁净度控制水平提出了更加严格的要 求，同时要求尽量缩短 ＲH 精炼时间降低精炼成 本［4］． IF 钢经过 ＲH 工艺处理后，一般需要软吹或 将钢水在钢包中镇静( 静置) 一段时间，然后再开浇 以保证夹杂物充分上浮，提高铸坯浇铸时钢液的洁 净度水平． ＲH 真空处理后的镇静时间是指 ＲH 真 空处理结束至连铸开浇的时间间隔． ＲH 处理后如 采取镇静工艺，镇静时间过长将导致钢液温降过大， 且易使钢水发生二次氧化; 但镇静处理的时间过短， 钢液中未上浮的夹杂物较多，将影响铸坯产品的洁

增刊1 崔衡等：RH真空精炼后F钢镇静工艺的洁净度研究 ·33· 净度，因此选择合理的静置时间对F钢生产具有一 0.0060 定意义.本文主要通过对不同镇静时间的钢液取样 进行全氧分析以及夹杂物金相分析，以期得到合理 0.0050 的RH精炼镇静时间. 0.0040 。 1 研究方法 0.030 . 本实验针对RH处理工艺参数相同的不同镇静 0.0020 时间的正常浇铸炉次，用提桶取样器在中间包浇铸 0.0010 稳定后取中包钢水样，冷却取出试样后，采用线切割 10 20 30405060 镇静时间min 方法在试样高度1/2处切取中5mm×30mm棒状 图1中间包钢液T[0]含量与镇静时间的关系 样，抛光后采用红外吸收法(GB/T11261一2006)分 Fig.1 Relationship between T[O]content in the tundish and hold- 析T[0];切取尺寸为15mm×15mm×15mm的金 ing time after RH treatment 相样观察夹杂物，选取镇静时间为14、18、24、29、 34、39、44、49和54min的试样，经粗磨、细磨和抛光 间可使更多、更小尺寸的夹杂物得以去除 后，在扫描电镜下观察夹杂物形貌和成分，并对各类 镇静时间在30min到40min的区间里，中间包 夹杂物的数量和尺寸进行统计，每块金相样取100 内钢液试样T[O]基本稳定，21炉钢液TO]平均含 个视场，视场范围为227um×155μm 量是27.5×10-4%，只有40min时的1炉的T[0] 含量超过30×10-4%，达到32×10-4%，占所分析 2实验结果与讨论 炉次的4.76%.从生产数据中得知，该炉RH顶渣 2.1T[0]含量分析 T.Fe含量略高于其他炉次.因此，在考虑RH镇静 生产F钢时，钢液的全氧含量对冷轧板的表面 工艺时要注意控制合适的顶渣氧化性，顶渣氧化性 质量有着重要影响.有文献报道，当结晶器中的全 对F钢液洁净度的影响在文献4]中已详细讨论， 氧量（质量分数）低于0.0020%时，冷轧钢板表面缺 本文不再赘述.该镇静时段内，钢包钢液中夹杂物 陷（线形缺陷和鼓包缺陷）的数量将显著减少. 上浮去除速率基本与钢渣氧化钢液的速率相等，接 随着钢中全氧含量的增加，钢中宏观夹杂物的数量 近平衡状态.因此，在该时段内，中间包钢液的洁净 也显著增加.钢液中的全氧含量T[O]为钢中溶 度水平趋于稳定，较适于浇铸 解氧与夹杂物结合氧之和，F钢在RH精炼过程中 从镇静40min后试样的T[O]含量数据可明显 使用铝脱氧，钢液中与溶解在钢中的铝元素相平衡 看出，中间包内钢液T[O]随镇静时间的延长呈上 的溶解氧很低（其质量分数约0.0003%）而且波动 升趋势.该镇静时段内，钢液与钢渣和钢包耐火材 不大，因此可以用全氧含量来表征钢中显微夹杂物 料的反应对钢液洁净度的影响开始显现，造成钢液 的水平 T[O]含量的上升，致使中间包钢液洁净度水平下 选取RH脱碳结束后钢液溶解氧含量相近的72 降.此外，镇静时间延长会导致钢液温度下降，要保 炉次的分析数据，不同炉次中间包钢液的T[O]含 证连铸浇铸温度需提高转炉出钢温度，此举会影响 量与镇静时间的关系如图1所示 转炉炉衬寿命；而且经过一定的镇静时间，大尺寸的 由图1可知，随着镇静时间的延长，中间包内钢 A山O,夹杂物得到有效去除，且钢液温度下降过程 液测得的T[O]含量总体呈先下降后回升的趋势. 中，其黏度不断增大，A山，O3夹杂物的去除效率亦不 RH精炼过程结束后的镇静时间在30min之内，中 断下降.因此，在该厂现行操作工艺下，镇静时间不 间包钢液洁净度水平随镇静时间的延长而呈上升趋 宜超过40min. 势，该时段内，T[0]的快速下降尤其显著，从46× 川崎Mizushima厂通过实验找出了冷轧薄板缺 10-4%下降至30×10-4%.该时段内，钢液中未在 陷与中间包钢水T[0]的关系，认为：中间包钢 RH处理过程中去除的夹杂物断续长大，并通过集 T[O]<30×104%时，冷轧薄板缺陷极少，产品不 聚来降低表面能，以脱氧产物A山203为主的夹杂物 需要经任何检验；中间包钢T[0]在30×104%~ 在钢液中不断上浮至渣/钢界面并被吸附.根据 50×10-4%范围内，冷轧薄板可能会产生缺陷，因此 Stocks定律，在静止钢液中脱氧产物上浮到渣/钢界 必须经过检验；当中间包T[0]>55×10-4%时，冷 面所需的时间与脱氧产物尺寸成反比，延长镇静时 轧薄板自动降级使用.因此，就T[O]评价F钢洁

增刊 1 崔 衡等: ＲH 真空精炼后 IF 钢镇静工艺的洁净度研究 净度，因此选择合理的静置时间对 IF 钢生产具有一 定意义． 本文主要通过对不同镇静时间的钢液取样 进行全氧分析以及夹杂物金相分析，以期得到合理 的 ＲH 精炼镇静时间． 1 研究方法 本实验针对 ＲH 处理工艺参数相同的不同镇静 时间的正常浇铸炉次，用提桶取样器在中间包浇铸 稳定后取中包钢水样，冷却取出试样后，采用线切割 方法在试样高度 1 /2 处切取 5 mm × 30 mm 棒状 样，抛光后采用红外吸收法( GB /T11261—2006) 分 析 T［O］; 切取尺寸为 15 mm × 15 mm × 15 mm 的金 相样观察夹杂物，选取镇静时间为 14、18、24、29、 34、39、44、49 和 54 min 的试样，经粗磨、细磨和抛光 后，在扫描电镜下观察夹杂物形貌和成分，并对各类 夹杂物的数量和尺寸进行统计，每块金相样取 100 个视场，视场范围为 227 μm × 155 μm． 2 实验结果与讨论 2. 1 T［O］含量分析 生产 IF 钢时，钢液的全氧含量对冷轧板的表面 质量有着重要影响． 有文献报道，当结晶器中的全 氧量( 质量分数) 低于 0. 0020% 时，冷轧钢板表面缺 陷( 线形缺陷和鼓包缺陷) 的数量将显著减少［5］． 随着钢中全氧含量的增加，钢中宏观夹杂物的数量 也显著增加［6］． 钢液中的全氧含量 T［O］为钢中溶 解氧与夹杂物结合氧之和，IF 钢在 ＲH 精炼过程中 使用铝脱氧，钢液中与溶解在钢中的铝元素相平衡 的溶解氧很低( 其质量分数约 0. 0003% ) 而且波动 不大，因此可以用全氧含量来表征钢中显微夹杂物 的水平． 选取 ＲH 脱碳结束后钢液溶解氧含量相近的 72 炉次的分析数据，不同炉次中间包钢液的 T［O］含 量与镇静时间的关系如图 1 所示． 由图 1 可知，随着镇静时间的延长，中间包内钢 液测得的 T［O］含量总体呈先下降后回升的趋势． ＲH 精炼过程结束后的镇静时间在 30 min 之内，中 间包钢液洁净度水平随镇静时间的延长而呈上升趋 势，该时段内，T［O］的快速下降尤其显著，从 46 × 10 － 4 % 下降至 30 × 10 － 4 % ． 该时段内，钢液中未在 ＲH 处理过程中去除的夹杂物断续长大，并通过集 聚来降低表面能，以脱氧产物 Al2 O3 为主的夹杂物 在钢液中不断上浮 至 渣/钢界面并被吸附． 根 据 Stocks 定律，在静止钢液中脱氧产物上浮到渣/钢界 面所需的时间与脱氧产物尺寸成反比，延长镇静时 图 1 中间包钢液 T［O］含量与镇静时间的关系 Fig． 1 Ｒelationship between T［O］content in the tundish and hold￾ing time after ＲH treatment 间可使更多、更小尺寸的夹杂物得以去除． 镇静时间在 30 min 到 40 min 的区间里，中间包 内钢液试样 T［O］基本稳定，21 炉钢液 T［O］平均含 量是 27. 5 × 10 － 4 % ，只有 40 min 时的 1 炉的 T［O］ 含量超过 30 × 10 － 4 % ，达到 32 × 10 － 4 % ，占所分析 炉次的 4. 76% ． 从生产数据中得知，该炉 ＲH 顶渣 T． Fe 含量略高于其他炉次． 因此，在考虑 ＲH 镇静 工艺时要注意控制合适的顶渣氧化性，顶渣氧化性 对 IF 钢液洁净度的影响在文献［4］中已详细讨论， 本文不再赘述． 该镇静时段内，钢包钢液中夹杂物 上浮去除速率基本与钢渣氧化钢液的速率相等，接 近平衡状态． 因此，在该时段内，中间包钢液的洁净 度水平趋于稳定，较适于浇铸． 从镇静 40 min 后试样的 T［O］含量数据可明显 看出，中间包内钢液 T［O］随镇静时间的延长呈上 升趋势． 该镇静时段内，钢液与钢渣和钢包耐火材 料的反应对钢液洁净度的影响开始显现，造成钢液 T［O］含量的上升，致使中间包钢液洁净度水平下 降． 此外，镇静时间延长会导致钢液温度下降，要保 证连铸浇铸温度需提高转炉出钢温度，此举会影响 转炉炉衬寿命; 而且经过一定的镇静时间，大尺寸的 Al2O3夹杂物得到有效去除，且钢液温度下降过程 中，其黏度不断增大，Al2O3夹杂物的去除效率亦不 断下降． 因此，在该厂现行操作工艺下，镇静时间不 宜超过 40 min． 川崎 Mizushima 厂通过实验找出了冷轧薄板缺 陷与 中 间 包 钢 水 T［O］的 关 系，认 为: 中 间 包 钢 T［O］＜ 30 × 10 － 4 % 时，冷轧薄板缺陷极少，产品不 需要经任何检验; 中间包钢 T［O］在 30 × 10 － 4 % ～ 50 × 10 － 4 % 范围内，冷轧薄板可能会产生缺陷，因此 必须经过检验; 当中间包 T［O］＞ 55 × 10 － 4 % 时，冷 轧薄板自动降级使用． 因此，就 T［O］评价 IF 钢洁 ·33·

·34· 北京科技大学学报 第36卷 净度而言，在该厂现行工艺条件下，镇静时间在 间的增加呈先变好后又恶化的趋势，与全氧含量变 30min到40min的时段内的钢液较适于浇铸，生产 化规律是吻合的，这进一步验证了浇铸前的镇静时 的冷轧薄板缺陷也较少.所以企业要综合考虑自身 间对中间包钢液洁净度的影响规律 的实际操作工艺，确定合理的镇静时间. 35 2.2夹杂物尺寸和数量分析 不同镇静时间下的夹杂物统计分析结果如图2 所示.由图2可知，钢中夹杂物尺寸大部分小于3 254 μm,占总数的70%.夹杂物数量随着镇静时间的增 为 20 加呈先减小后增大的趋势，夹杂物总数在镇静34 min时最少.除了5~7m和10~20um两个范围， 15 镇静34min时的夹杂物数量在其他尺寸范围内都 19615202店3035404的505 是最小值，10~20um范围内，镇静39min时最少， 镇静时间/min 34min次之.对夹杂物数量进行统计分析，采用直 图3单位面积夹杂物数量与镇静时间的关系 线法计算单位面积上夹杂物的数量，即采用如下 Fig.3 Relationship between inclusion content and holding time after 公式： RH treatment I=- ∑d,n: (1) 2.3夹杂物种类和形貌分析 BSN 在扫描电镜下观察到的典型夹杂物形貌如图4 式中：I是单位面积上当量直径为B的夹杂物的个 如示，其成分如表1所示. 数，mm2;d是不同尺寸范围夹杂物的平均直径，对 从扫描电镜下观察到的钢中夹杂物主要以 0~3μm、3~5μm、5~7μm、7~10μm、10~20m Al,0,夹杂为主，粒径大多小于3um,IF钢中A山，03 和>20μm各级夹杂的平均直径分别取1.5m、 夹杂物多为RH处理时的脱氧产物，并呈团簇分布 4μm、6m、8.5μm、15m和30m;n:是不同尺寸 (如图4(a)、(b)所示)和块状弥散分布（如图4(c) 范围夹杂物的个数；B是夹杂物的当量直径，7μm;S 所示)形式. 是视场面积，227um×155μm;N是视场数，100. 除A1,O3夹杂物外，所取试样中还发现有部分 280 TN夹杂物，多存在于AL,O3异质形核核心周围，因 260 <3m710m -54mm10-20um 而与AL203形成Al203-TiN复合夹杂物.以往的研 240 85-7um>20μm 220 究认为，IF钢治炼过程中，A,O,一TN复合夹杂物是 200 中间包钢液中溶解的T和N在降温凝固过程中依 180 靠原有的A山，0，夹杂物形核长大形成的，如图4(d) 160 140 所示. 120 图4(a)为镇静14min时在中间包钢液试样中 100 发现的簇状夹杂物，其成分主要为A山，03，表明镇静 15 20 25 303540455055 时间过短时，中间包钢液中大型夹杂物还没有充分 镇静时间/min 上浮，在镇静18min的试样中也发现了同类夹杂 图2不同镇静时何下的夹杂物尺寸分布 物，如图4(b)所示.此类夹杂物的存在将对连铸产 Fig.2 Relationship between inclusion size distribution and holding time after RH treatment 品的质量产生不利影响，镇静时间超过l8min的试 样中均未发现类似的大型夹杂物，说明镇静处理前 用式(1)及图2数据可计算单位面积上当量直 期，钢液中A山，03夹杂物之间碰撞、聚集和界面张力 径为7μm的夹杂物的个数，得到中间包钢液夹杂物 作用下夹杂物上浮效果显著，钢液洁净度水平随着 数量与镇静时间关系，如图3所示.由图3可知，随 大型夹杂物的迅速上浮而变好 着镇静时间的增加，单位面积夹杂物数量总体呈现 先下降后增加的趋势，即由14min的26.63mm-2降 3结论 至34min时的18.13mm-2,又上升至54min的 (1)随着镇静时间的延长，测得的中间包内钢 25.72mm-2,说明中间包钢液洁净度水平随镇静时 液TO]含量总体呈先下降后回升的趋势，镇静时

北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 净度 而 言，在该厂现行工艺条件下，镇 静 时 间 在 30 min到 40 min 的时段内的钢液较适于浇铸，生产 的冷轧薄板缺陷也较少． 所以企业要综合考虑自身 的实际操作工艺，确定合理的镇静时间． 2. 2 夹杂物尺寸和数量分析 不同镇静时间下的夹杂物统计分析结果如图 2 所示． 由图 2 可知，钢中夹杂物尺寸大部分小于 3 μm，占总数的 70% ． 夹杂物数量随着镇静时间的增 加呈先减小后增大的趋势，夹杂物总数在镇静 34 min 时最少． 除了 5 ～ 7 μm 和 10 ～ 20 μm 两个范围， 镇静 34 min 时的夹杂物数量在其他尺寸范围内都 是最小值，10 ～ 20 μm 范围内，镇静 39 min 时最少， 34 min 次之． 对夹杂物数量进行统计分析，采用直 线法计算单位面积上夹杂物的数量，即采用如下 公式: I = ∑dini BSN ． ( 1) 式中: I 是单位面积上当量直径为 B 的夹杂物的个 数，mm － 2 ; di是不同尺寸范围夹杂物的平均直径，对 0 ～ 3 μm、3 ～ 5 μm、5 ～ 7 μm、7 ～ 10 μm、10 ～ 20 μm 和 ＞ 20 μm 各级夹杂的平均直径分别取 1. 5 μm、 4 μm、6 μm、8. 5 μm、15 μm 和 30 μm; ni是不同尺寸 范围夹杂物的个数; B 是夹杂物的当量直径，7 μm; S 是视场面积，227 μm × 155 μm; N 是视场数，100． 图 2 不同镇静时间下的夹杂物尺寸分布 Fig． 2 Ｒelationship between inclusion size distribution and holding time after ＲH treatment 用式( 1) 及图 2 数据可计算单位面积上当量直 径为 7 μm 的夹杂物的个数，得到中间包钢液夹杂物 数量与镇静时间关系，如图 3 所示． 由图 3 可知，随 着镇静时间的增加，单位面积夹杂物数量总体呈现 先下降后增加的趋势，即由 14 min 的 26. 63 mm － 2 降 至 34 min 时 的 18. 13 mm － 2 ，又 上 升 至 54 min 的 25. 72 mm － 2 ，说明中间包钢液洁净度水平随镇静时 间的增加呈先变好后又恶化的趋势，与全氧含量变 化规律是吻合的，这进一步验证了浇铸前的镇静时 间对中间包钢液洁净度的影响规律． 图 3 单位面积夹杂物数量与镇静时间的关系 Fig． 3 Ｒelationship between inclusion content and holding time after ＲH treatment 2. 3 夹杂物种类和形貌分析 在扫描电镜下观察到的典型夹杂物形貌如图 4 如示，其成分如表 1 所示． 从扫描电镜下 观 察 到 的 钢 中 夹 杂 物 主 要 以 Al2O3夹杂为主，粒径大多小于 3 μm，IF 钢中 Al2O3 夹杂物多为 ＲH 处理时的脱氧产物，并呈团簇分布 ( 如图 4( a) 、( b) 所示) 和块状弥散分布( 如图 4( c) 所示) 形式． 除 Al2O3夹杂物外，所取试样中还发现有部分 TiN 夹杂物，多存在于 Al2O3异质形核核心周围，因 而与 Al2O3形成 Al2O3--TiN 复合夹杂物． 以往的研 究认为，IF 钢冶炼过程中，Al2O3--TiN 复合夹杂物是 中间包钢液中溶解的 Ti 和 N 在降温凝固过程中依 靠原有的 Al2O3夹杂物形核长大形成的，如图 4( d) 所示． 图 4( a) 为镇静 14 min 时在中间包钢液试样中 发现的簇状夹杂物，其成分主要为 Al2O3，表明镇静 时间过短时，中间包钢液中大型夹杂物还没有充分 上浮，在镇静 18 min 的试样中也发现了同类夹杂 物，如图 4( b) 所示． 此类夹杂物的存在将对连铸产 品的质量产生不利影响，镇静时间超过 18 min 的试 样中均未发现类似的大型夹杂物，说明镇静处理前 期，钢液中 Al2O3夹杂物之间碰撞、聚集和界面张力 作用下夹杂物上浮效果显著，钢液洁净度水平随着 大型夹杂物的迅速上浮而变好． 3 结论 ( 1) 随着镇静时间的延长，测得的中间包内钢 液 T［O］含量总体呈先下降后回升的趋势，镇静时 ·34·

增刊1 崔衡等：RH真空精炼后F钢镇静工艺的洁净度研究 ·35· (a) b 50μm Electron imaget 504m Electron image 1 Spectrum 8um gloctron lmage1 3 pm Elactron image1 图4镇静处理后中间包钢液的典型夹杂物形貌 Fig.4 Typical morphologies of inclusions in IF steel in the tundish after RH holding process 表1典型夹杂物化学成分（质量分数） 参考文献 Table 1 Chemical composition of inclusions [1]International Iron and Steel Institute.IISI Study on Clean Steel: 夹杂物C N 0A1 Si S Ti Fe State of the Art and Process Technology in Clean Steelmaking.The 图4(a)2.21 41.4938.43 Chinese Society For Metals,translated.Beijing:Metallurgical In- 一 一17.87 dustry Press,2006:54 图4(b)2.27 47.8348.60- 一1.30 (国际钢铁协会，洁净钢：洁净钢生产工艺技术.中国金属学 图4(d)2.80- 49.9844.431.33-0.471.00 会，译.北京：治金工业出版社，2006：54) 22]Wuennenberg K.Oxide cleanness:a strong challenge for high 图4(d)2.656.5217.3810.25一1.1831.6330.38 quality steel products /Proceedings of 2008 International Sympo- sium on clean Steel.Anshan,2008:10 间在30min到40min的区间内，中间包内钢液试样 B]Tang F P,Li D C.Liao X W,et al.Reviews and prospects of T[0]含量基本稳定，所分析炉次中只有4.76%炉 clean steel production practices in Ansteel.J Iron Steel Res Int 次TO]超过30×10-4%，在考虑RH镇静工艺时 2011,18(Suppl2):9 要注意控制合适的RH顶渣氧化性，在该厂现行工 4]Cui H,Chen B,Wang M,et al.Cleanliness control of IF steel during the RH refining process.J Univ Sci Technol Beijing,2011, 艺条件下，镇静时间不宜超过40min. 33(Suppl1):147 (2)随着镇静时间的增加，单位面积夹杂物数 (崔衡，陈斌，王敏，等.RH精炼过程中F钢洁净度的控制 量总体呈现先下降后增加的趋势，即由l4min的 北京科技大学学报，2011,33(Suppl1):147) 26.63mm-2降至34min时的18.13mm-2,又上升至 [5]Huang ZZ,Zheng YY,Jiang X F,et al.Overview:development 54min的25.72mm-2,与全氧含量变化规律基本 of clean steel production at Baosteel.J Iron Steel Res Int,2011, 18(Suppl2):36 吻合 [6]Nakamura H.Kohira S,Kubota T,et al.Technology for produc- (3)在该厂现行工艺条件下，镇静时间在 tion of high quality slab at high speed casting /1992 Steelmaking 30min到40min时段内的钢液洁净度水平较高. Conference Proceedings.Warrendale,1992:409

增刊 1 崔 衡等: ＲH 真空精炼后 IF 钢镇静工艺的洁净度研究 图 4 镇静处理后中间包钢液的典型夹杂物形貌 Fig． 4 Typical morphologies of inclusions in IF steel in the tundish after ＲH holding process 表 1 典型夹杂物化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of inclusions % 夹杂物 C N O Al Si S Ti Fe 图 4( a) 2. 21 ! 41. 49 38. 43 ! ! ! 17. 87 图 4( b) 2. 27 ! 47. 83 48. 60 ! ! ! 1. 30 图 4( c) 2. 80 ! 49. 98 44. 43 1. 33 ! 0. 47 1. 00 图 4( d) 2. 65 6. 52 17. 38 10. 25 ! 1. 18 31. 63 30. 38 间在 30 min 到 40 min 的区间内，中间包内钢液试样 T［O］含量基本稳定，所分析炉次中只有 4. 76% 炉 次 T［O］超过 30 × 10 － 4 % ，在考虑 ＲH 镇静工艺时 要注意控制合适的 ＲH 顶渣氧化性，在该厂现行工 艺条件下，镇静时间不宜超过 40 min． ( 2) 随着镇静时间的增加，单位面积夹杂物数 量总体呈现先下降后增加的趋势，即由 14 min 的 26. 63 mm － 2 降至 34 min 时的 18. 13 mm － 2 ，又上升至 54 min 的 25. 72 mm － 2 ，与全氧含量变化规律基本 吻合． ( 3) 在该厂现行工艺条件下，镇 静 时 间 在 30 min到 40 min 时段内的钢液洁净度水平较高． 参 考 文 献 ［1］ International Iron and Steel Institute． IISI Study on Clean Steel: State of the Art and Process Technology in Clean Steelmaking． The Chinese Society For Metals，translated． Beijing: Metallurgical In￾dustry Press，2006: 54 ( 国际钢铁协会． 洁净钢: 洁净钢生产工艺技术． 中国金属学 会，译． 北京: 冶金工业出版社，2006: 54) ［2］ Wuennenberg K． Oxide cleanness: a strong challenge for high quality steel products / / Proceedings of 2008 International Sympo￾sium on clean Steel． Anshan，2008: 10 ［3］ Tang F P，Li D G，Liao X W，et al． Ｒeviews and prospects of clean steel production practices in Ansteel． J Iron Steel Ｒes Int， 2011，18( Suppl 2) : 9 ［4］ Cui H，Chen B，Wang M，et al． Cleanliness control of IF steel during the ＲH refining process． J Univ Sci Technol Beijing，2011， 33( Suppl 1) : 147 ( 崔衡，陈斌，王敏，等． ＲH 精炼过程中 IF 钢洁净度的控制． 北京科技大学学报，2011，33( Suppl 1) : 147) ［5］ Huang Z Z，Zheng Y Y，Jiang X F，et al． Overview: development of clean steel production at Baosteel． J Iron Steel Ｒes Int，2011， 18( Suppl 2) : 36 ［6］ Nakamura H，Kohira S，Kubota T，et al． Technology for produc￾tion of high quality slab at high speed casting / / 1992 Steelmaking Conference Proceedings． Warrendale，1992: 409 ·35·