72A钢非金属夹杂物行为

D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2003.01.008 第25卷第1期 北京科技大学学。报 Vol.25 No.1 23年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.2003 72A钢非金属夹杂物行为 顾克井》魏军》蔡开科”王春怀) 1)北京科技大学冶金学院，北京1000832)酒泉钢铁公司，嘉峪关735100 摘要采用多种方法对酒钢72钢中非金属夹杂物进行了调查，对夹杂物的类型、来源、 数量及尺寸进行了讨论.实验证明，铸坯中夹杂物有60%外来夹杂物，40%为脱氧产物：引起 线材拉拔脆断的主要原因是外来大颗粒脆性夹杂，而控制好脱氧产物和外来夹杂物的组成、 形貌、大小及分布，是解决线材拉拔脆断的关键 关键词T2A钢；非金属夹杂物；线材；拉拔脆断；外来夹杂物 分类号 T℉703.54 72A高碳钢线材中的夹杂物缺陷易造成钢丝 采用金相分析法，对小于50m的夹杂进行分析； 拉拔脆断，同时造成拉拔后产品的强度、韧性等 另一种是采用大样电解的方法，对大于50m的 指标波动范围大，成品合格率低.由于72A高碳 大颗粒夹杂进行分析.对典型的夹杂物进行扫描 钢中的夹杂物对钢的性能有很大的影响，净化钢 电镜成分分析.铸坯中典型夹杂物形貌和组成见 液，改进钢中夹杂物的形态、尺寸和分布是改善 表1.将10个金相样和8个电解大样所得的57个 产品质量的重要措施之一)本文通过实验分析 夹杂物分别表示在图1和图2中6”.由图1的 了72A钢俦坯和线材的夹杂物类型、来源、数量 MnO-SiO2AlO,相图可知，夹杂物主要组成是： 和尺寸，及其对拉拔性能的影响.该研究对72A 刚玉（以AlO,为主），锰铝榴石(3MnO·AlO 高碳钢的生产具有指导意义 3Si02),莫来石（2Mn0-2Al0,-5Si02),方石英 (以SiO2为主)和蔷薇辉石(2Mn0·2Al20,·5SiO2). 1实验方法 由图2的CaO-SiO2-AlO,相图可知，夹杂物 主要组成是：方石英（以Si02为主），莫来石(2Ca0 1172A钢生产工艺 2AlO5SiO2,钙长石(CaO·AlO,2SiO)和假硅 生产72A钢采用的工艺流程为：转炉→吹 灰石(2Ca0-A1,0,2Si0). A→连铸→高速线材工艺.脱氧合金化采用硅 铁+锰铁.连铸钢包一中间包采用散开浇注.150 表1铸还中的典型非金属夹杂物图像及化学成分 Table 1 Photograp the and chemical composition of the mm×150mm方坯经高速线材轧机轧制成6.5mm inclusions in the bloom 的线材供用户使用. 夹杂物形貌 主要成分% 夹杂类型 12研究方法 Fe0.0.06:Mn0,13.37; 分别在头坯、正常坯、连浇坯、尾坯及线材取 S, 0.15； Al,0,21.57; 蔷薇辉石 钢样进行分析.采用化学分析、示踪法、大样电 Si0,5323;Ca0,5.41 解、金相、扫描电镜等多种方法，综合分析铸坯和 Mn0,3.73;Mg0,3.49: 线材中夹杂物状况 S,1.20: A120,39.71; 莫来石 Si02,31.81;Ca0,14.0 2结果与讨论 Fe0,0.82;Mn0,2.37: S, 0.49 Al20,0; 方石英 1.172A钢铸坯中夹杂物的类型 Si02,91.58;Ca,1.01 采用两种方法分析夹杂物形态尺寸：一种是 Fe0,1.73;Mn0,25.15; S, 0.87: A101,28.06; 锰铝榴石 收稿日期200201-20顾克井男，36岁，博士生 Si02,35.79;Ca0,4.25

第 s2 卷 第 1期 2翻 3年 2月 北 京 科 技 大 学 学 报 OJ u r n a l o f U n iv e r s iyt o f s e ie n c e a n d 介 e h n o ol gy B e ij i n g 、 勺 1 . 2 5 N 0 . 1 F e b . 2 0 0 3 7 2 A 钢 非 金 属 夹 杂物 行 为 顾 克 井 ” 魏 军 ” 蔡 开 科 ” 王 春 怀 “ , l )北 京科技大 学 冶金学 院 , 北京 10 0 0 8 3 2 ) 酒 泉钢 铁公司 , 嘉峪 关 7 3 5 10 0 摘 要 采用 多种 方 法对酒 钢 72 A 钢 中非金 属 夹杂物 进行 了调查 , 对 夹杂物 的类 型 、 来源 、 数 量 及尺 寸进 行 了讨论 . 实验 证 明 , 铸坯 中夹 杂物 有 60 % 外来 夹 杂物 , 40 % 为脱氧产 物 ; 引 起 线 材拉 拔脆断 的主要 原 因是 外来 大颗粒 脆性 夹 杂 , 而控 制好脱 氧 产物 和外 来夹 杂物 的组 成 、 形 貌 、 大小 及分布 , 是解 决线 材拉拔脆断 的关键 . 关 键 词 72 A 钢; 非 金属 夹杂 物 ; 线材 ; 拉拔脆断; 外来 夹杂 物 分 类 号 FT 7 0 3 . 5 + 4 7 2A 高碳钢 线 材 中的夹 杂物缺陷易造成钢 丝 拉拔脆断 , 同时 造成 拉拔后产 品 的强度 、 韧性 等 指标波动范 围大 , 成 品合格率低 . 由于 72 A 高碳 钢 中 的夹 杂物 对钢 的性 能有 很大 的影 响 , 净化钢 液 , 改 进钢 中夹 杂物的形 态 、 尺寸和 分布是改 善 产 品质量 的重 要措施 之一 `卜 5〕 . 本文 通过 实验 分析 了 7 2A 钢铸坯 和线 材 的 夹杂物类 型 、 来源 、 数量 和 尺 寸 , 及其对拉拔性 能 的影 响 . 该研究 对 72 A 高碳钢 的生 产 具有 指 导 意 义 . .0. 镶 1 实验方法 L l 72 A 钢 生产工 艺 生 产 72 A 钢采 用 的工 艺 流 程为 : 转炉、 吹 A -r 峥 连铸、 高速 线材 工 艺 . 脱氧 合金 化采用 硅 铁+ 锰铁 . 连 铸钢包 * 中 间包 采 用 敞开浇 注 . 150 m r n 、 150 ~ 方坯 经 高速线 材轧 机 轧 制成 杯 . 5 ~ 的线材 供用 户 使用 . 1.2 研究方 法 分别 在头 坯 、 正常坯 、 连 浇坯 、 尾坯 及线 材 取 钢 样 进 行分析 . 采 用 化学 分析 、 示 踪法 、 大 样电 解 、 金 相 、 扫描电镜等多种方法 , 综 合分析铸坯 和 线 材 中夹 杂物 状 况 . 采用 金 相分析法 , 对 小 于 50 脚的 夹杂进行分析 ; 另一 种 是 采用 大样电解 的方法 , 对 大于 50 卿 的 大颗粒夹杂进行分析 . 对典型 的夹 杂物进 行扫 描 电镜 成 分分析 . 铸坯 中典型夹 杂物 形 貌和 组成 见 表 1 . 将 10 个金 相样 和 8 个 电解 大 样所得 的 57 个 夹 杂物分别表示 在 图 1 和 图 2 中 阳1 . 由 图 1 的 M n -O is O Z钱1 2 0 , 相 图可 知 , 夹 杂 物 主要 组成是 : 刚 玉 ( 以 1A 2 0 , 为 主 ) , 锰 铝 榴石 (3 M n .o 1A 2 O , · 3 5 10 2 ) , 莫来石 ( ZM n O · 2 A 1 2 0 , · 5 5 10 : ) , 方 石 英 ( 以 5 10 2 为主 )和 蔷薇辉石 ( ZM nO · 2 A 1 2 0 3 · S S iq ) . 由图 2 的 C a -O iS o 厂 A 1 2 0 , 相 图 可知 , 夹杂 物 主 要 组成是 : 方石英 ( 以 51 0 2为 主 ) , 莫来石 (2 C ao · 2 A 1 2 0 , · 5 5 10 2 ) , 钙 长 石 (C aO · A 1 2 0 3 · 2 5 10 2 ) 和假硅 灰 石 ( ZC ao · A 1 2 o , · 2 5 10 2 ) . 表 1 铸坯 中的典 型非 金属 夹杂 物 圈像及 化 学成 分 几b lc 1 P h o t o g r a P t h e a n d e h e 皿 i e a l e o m P 0 s it io n o f t h e in C I U S i o n S i n ht e b lo o m 夹 杂物 形貌 主要 成分 o/ 夹杂 类 型 F e o , S , 5 10 2 5 3 . 2 3 M n o , 13 . 37 ; A 1 2 0 。 , 2 1 . 5 7 : 蔷薇辉石 ; C a o , 5 . 4 1 M n o , 3 . 7 3 ; S , 1 . 2 0 ; M g o , 3 . 4 9 : ^ 1 2 0 , , 3 9 . 7 1; 莫来 石 2 结 果 与讨 论 .2 1 72 A 钢 铸 坯 中夹 杂 物 的类 型 采用 两种 方法 分析 夹 杂 物形 态 尺寸 : 一 种 是 收稿 日期 20 02 刁1一0 顾 克井 男 , 36 岁 , 博士 生 5 10 : , F e o , S , 5 10 2 , 3 1 . 8 1 0 . 82 ; 0 . 4 9 ; 9 1 . 5 8 C a o M n o , A 1 2 O : , ; C a , 14 . 0 2 . 37 0 ; 1 . 0 1 方石 英 一尹碱 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2003. 01. 008

Vol.25 No.1 顾克井等：72A钢非金属夹杂物行为 027· 坯。 4还。 线材▲ 找材。 205 30 2 -3004 40 60 40 60 Cao.sio: %。 1500 1S00 长石 50 C30·Si0 硅钙石 商长石 50 作钙石 3Ca0-25i01 % C30-2510 2400 2Ca0·sr0⑤ 1500 30·s0 70 钙黄长矿 1020: 30·510 2000 长 C0A,0r 0 804 0 a700 500 1600 0 904 1500_ 1I6心 10 1石 10 20 303Ca0Al:0, 6A,:0, C0 10 33Ca0·A0, l2Ca0.7Al20,Ca0·2A1:0, 12C07A10:C30·2l:n1 % 图1铸还和线材中夹杂物的化学成分（脱氧产物） 图2铸坯和线材中夹杂物的化学成分（来自渣中） Fig.1 Chemical composition of inclusions observed in Fig.2 Chemical composition of inclusions observed in the the bloom and wire bloom and wire 22连铸还及线材中夹杂物尺寸分布 部夹杂的87%左右，大于20μm的夹杂仅占 分别对小于50μm的显微夹杂和大于50μm 038%.从图4中可以看出：正常浇注情况下，铸 的大颗粒夹杂进行统计分析，不同尺寸的夹杂个 坯的大颗粒夹杂物<200μm;在开浇、换包及浇尾 数比例如图3及图4所示.从图3中可以看出：铸 坯等非稳态情况下，铸坯中的大颗粒夹杂物明显 坯中显微夹杂的尺寸主要在0-10m之间，占全 增多，夹杂物的尺寸也明显增大：线材大颗粒夹 部夹杂的85%左右，大于20m的夹杂仅占4%左 杂物的尺寸基本是各种情况下得到的平均值 右；线材中尺寸在0-10μm之间的显微夹杂占全 23连铸坯及线材中夹杂物数量 80 对小于50m的夹杂，采用金相统计分析，把 1.0-5um 2.5-10μm 不同尺寸的夹杂物均折合成当量直径为7.5μm 60 3.10-20um 的夹杂个数I/(个·mm).铸坯和线材中的显微夹 0 4.>20m 杂数量如图5所示.在正常浇注情况下，铸坯中 2 的显微夹杂数量平均值为13.87个/mm2,相当于 X20 夹杂物含量为0.038%.非稳态浇注情况下，俦坯 74 ▣ 中的显微夹杂物数量平均为18.46个mm2,高出 头坯 正常坏连浇坯尾坏 线材 正常坯33.12%.线材中的显微夹杂物数量同铸坯 材料种类 几乎相同. 图3不同尺寸显微夹杂(<50μm)的比例 大于50um的夹杂，采用大样电解分析，其大 Fig.3 Proportion of micro-inclusions in the bloom 颗粒夹杂物数量如图6所示.在正常浇注情况 1.<50um 2.50-74um 60 下，大样电解出的大颗粒夹杂物平均为每10kg 「3.74-180μm4.180-3504m 50 34 3 25「 20.12 40 20 17.67 17.6 30 12 72 2 ww. 15 13.87 13.65 4 10 10 头坯 正常坯连浇坯 尾坯 线材 头坯 正常坯连浇坏尾坯线材 材料种类 材料种类 图4不同尺寸大颗粒夹杂物(250um)的比例 图5铸还和线材显微夹杂个数 Fig.4 Proportion of marco-inclusions in the bloom Fig.5 Number of micro-inclusions in the bloom and wire

b V l 一 N 2 5 o . 顾 克井 等 l : 2 7 钢非 金属 夹 杂物 行 为 A . 2 7 . 瓤 铸坯 线材 O 了, ! , .功 O 数 。 毛布土不 全戈材 C aO · 5 10 2 。毛钙石 Z C 〕 0 · 5 10 3 C a o · 2 5 10 2 硅钙 石Z 散 Ze a o . 5 , 0 2韶 〕 C aO · 2 5 万0 : Zc 。 。 . 5心 : 彩 0 1 一 25 一你 ù黔 叶 7 0 3 e a o · s :伐 洲 津穿爵 戳 0` 认 1 2 0 了 2 S t 0 2 3一:尹众誉 粼 3’,I : 0 ’l 2 5心 2 \ : 。 !场 \ \ 、 、 冬斌卜、 石山 只, 尸伙 \全矛报户衣举义 八 令q 梦,刀 灿C 扮找)冬礁 ’ a 八 1 0 处诬 , { 〔办 C a o 10 2 0 3 0 3 C a o · A 1 2 0 3 C aO · A l 2O l 立 与罩 a O C 之O . ZA ! 二0 3 遨 ` , ’ 0 ’ · 0八 . 2以 j C a O 10 2 () 3 t ) 3 C a o · A I : 0 C a o · A l : O ; 瓦苏育石不从 O 12C aO · 7 A I 2 0 , % 1ZC a ( ) · 7 A 卜 ( ) O U C 。 (〕 · 2 八 l (1 图 1 铸 坯 和线材 中夹 杂 物的 化学 成分 (脱 叙产物 ) F ig . l C h e m i e a l e o m P o s it i o n o f i n e l u s ot n s o b s e vr e d i n th e b l o o m a n d w i代 .2 2 连 铸坯 及 线 材 中夹 杂物 尺 寸 分布 分 别对 小 于 50 卜m 的显 微 夹 杂 和大 于 50 脚 的大 颗粒 夹杂进 行 统计分析 . 不 同尺 寸的夹 杂个 数 比 例如 图 3 及 图 4 所示 ` 从 图 3 中可 以看 出: 铸 坯 中显微 夹 杂 的 尺寸 主要 在 O一 10 脚 之 间 , 占全 部 夹 杂 的 85 % 左 右 , 大 于 20 林m 的夹 杂 仅 占 4% 左 右 ; 线 材 中尺 寸在 0一 10 娜 之 间 的显 微夹 杂 占全 0 一5 p m 5一 1 0 料m 10 ~ 2 0 > 2 0 林m 芝军五娜械果 头 坯 正 常坯 连 浇坯 尾坯 线材 材料 种类 图 3 不 同尺 寸显 微夹 杂 (< 50 砰m )的 比例 F i g . 3 P or P o rt i o n o f m i e or 一 i n c l u s i o n s in t h e b l o o m 1 . < 5 0 p m 3 . 7 4 ~ 1 8 0 2 . 5 0 一 7 4 砰m 林m 4 . 1 8 0 一 3 5 0 p m 3 图 2 铸坯 和 线材 中夹杂 物 的化 学成 分 (来 自渣 中 ) F ig . 2 C h e m i c a l e o m P o s i t i o n o f i n e l u s i o n s o b s e vr e d in th e b l o o m a n d w i er 部 夹 杂 的 87 % 左 右 , 大 于 20 娜 的 夹 杂 仅 占 .0 38 % . 从 图 4 中可 以 看 出 : 正 常浇 注情 况 下 , 铸 坯 的大 颗 粒夹 杂物 2< o 娜 ; 在开 浇 、 换包 及 浇尾 坯等非 稳态 情况下 , 铸坯 中的大 颗粒夹 杂物 明 显 增 多 , 夹 杂 物 的 尺 寸也 明显增 大 ; 线 材 大颗 粒夹 杂 物 的尺 寸 基本是 各 种情况 下 得 到 的平均 值 . 2 .3 连 铸坯 及 线 材 中夹杂 物 数 t 对 小 于 50 林m 的 夹杂 , 采用 金 相统 计分析 , 把 不 同尺 寸 的 夹 杂 物均 折合成 当 量 直 径 为 .7 5 林m 的 夹杂 个数I (/ 个 · m m 一 2 ) . 铸坯 和线 材 中的显 微 夹 杂 数量 如 图 5 所 示 . 在 正 常 浇 注情 况 下 , 铸坯 中 的显微 夹 杂 数 量平 均 值 为 13 . 87 个m/ 耐 , 相 当于 夹 杂物 含 量 为 .0 0 38 % . 非 稳 态 浇注 情况下 , 铸 坯 中的显 微夹 杂 物数量 平均 为 18 . 46 个 m/ 耐 , 高出 正 常坯 3 . 12 % . 线 材 中的显 微夹 杂 物数量 同铸坯 几 乎相 同 . 大于 50 脚 的夹 杂 , 采 用 大样 电解 分析 , 其大 颗 粒 夹 杂 物 数量 如 图 6 所 示 . 在正 常 浇 注 情 况 下 , 大样 电解 出的大 颗 粒 夹 杂物 平 均 为 每 10 gk 2 } } l 25 r _ } 2 .01 2 _ 介 2 0 r 门 l望 . )二二 i 4 峪月 ::…! 首1川 简 3 品皿侧胡 川川川山 l ! l 卜l . l l L . 00 . ù 0 ǎ 6 U0 ǐ I à冷,伟山J, l 芝奉五寡架崔 头坯 正常坯 连浇 坯 尾坯 线 材 材料 种类 图 4 不 同尺 寸大颗 粒夹 杂物 >( 50 林m )的 比例 F i g · 4 P or P o irt o n o f m a cr o 一 i n e lu s i o n s in t h e b fo o m 0 匕se ` we J 一目一J ` es J 一目一 J 头 坯 正 常坯 连 浇坯 尾坯 线 材 材料 种类 图 5 铸坯 和 线材 显 微夹 杂 个数 F ig . 5 N u m b e r o f m i e r o 一 i n e lu s i o n s i n t h e b l o o m a n d w i er

·28· 北京科技大学学报 2003年第1期 钢4.65，相当于4.65×10（质量分数）.大颗粒夹杂 Fe和Mn-Fe脱氧，把钢水中的[Als控制在0.006% 物数量少，但对钢材缺陷影响最大 以下.脱氧产物如图1所示.夹杂物组成基本落 70r 65.34 在蔷薇辉石（2MnO·2AlO·5SiO2)、锰铝榴石 60 (3MnO·AlO3SiO2)区域内.这类夹杂物熔点低， 50 40 为1300-1400℃，在钢液中呈球形，易于上浮，热 30 加工时塑性好，易变形（表2中第一和第四图 0 像)，这是高碳硬线钢所要求的， 10 4.64 5.48 6.18 用Si,Mn脱氧的钢，根据图1所示27个夹杂 0 头坯 正常坯连浇坯尾坯线材 物的成分统计，为得到易变形夹杂物，必须控制 材料种类 钢中成分（质量分数）：Al,OSiO+MnO+AlO= 图6铸坯和线材每10kg钢含大颗粒夹杂物质量的统计 0.15-0.301:Mn/Si=1.5-2.0:Al203<30% 结果 由图2知CaO-SiO,Al,O,系夹杂物主要是莫 Fig.6 Numerical measurement of marco-inclusions in the 来石(SiO2+AlO+少量MnO):假硅灰石(SiO2+ bloom and wire CaO+Al,O,(20%))和钙长石(Si02+Ca0+Al,O). 2.4线材中夹杂物 由相图可知，除假硅灰石外，这一类夹杂物 截取6.5mm72A钢线材试样60根，长度为 熔点高，在轧制的过程中，变形量很小，轧制时会 18mm,试样沿中心轴切开，对所取截面研磨和抛 破碎成点状（表2中第一和第三图像），是造成拉 光，进行金相分析，然后将所取线材试样进行电 拔脆断的主要原因之一.这些夹杂主要属于外来 解，将电解夹杂物进行扫描电镜观察和能谱分 大颗粒夹杂物，从图2中可以看出，这些夹杂物 析，金相和电解夹杂物的形貌和夹杂物成分如 基本不在低熔点区. 表2所示，夹杂物组成示于图1.由图1可知，夹杂 2.6钢中的大颗粒夹杂来源 物主要类型是方石英、莫来石、假硅灰石、刚玉、 通过示踪实验，统计探针分析铸坯中的57个 锰铝榴石 夹杂物，含有示踪剂的夹杂物有：含4种示踪元 表2线材中典型夹杂物化学成分及图像 素的夹杂物有18个，含3种示踪元素的夹杂物有 Table 2 Photographs and typical chemical composition of in- 12个，含2种示踪元素的夹杂物有13个，含1种 clusions in the wires 示踪元素的夹杂物有11个.并且，57个大型夹杂 夹杂物形貌 主要成分% 夹杂类型 物中含有LaO的夹杂物有39个，含有CeO2的的 Fe0,0.16:Al0,7.21: 夹杂物有28个，含有Pr0,的夹杂物有33个，含 Si02,45.81;Ca0,14,48;锰铝榴石 有K,O,Na0的夹杂物有51个.可知，铸坯中夹 Mn0,20.61;Ca0,14.48 Fe0,6.20: Mn0.14.37: 杂物是外来夹杂物与脱氧产物组成的复杂氧化 S,3.75;Al0,2.795 方石英 物系.根据铸坯中夹杂物中该示踪元素所带人比 Si02,60.09;Ca0,1.29 例估算出，转炉渣带人15.65%、中间包包衬带人 MnO,0; Mg0,4.52; 3.2%,中间包渣带人23.36%，结晶器渣带人 S,1.20:Al,0,22.13;假硅灰石 18.42%,合计60.63%，其余为脱氧生成物，也就是 Si02,59.93;Ca0,6.23 铸坯中外来夹杂物占了60%.从图2的30个夹杂 Fe0,0.12:MnO,0: 物中含有27个示踪元素也说明了这点.控制铸 S,0.49:Al201,57.27: 刚玉 坯中外来大颗粒夹杂物的主要措施是减少浇注 Si02,2.76;Ca0,0.04 过程钢包、中间包下渣，结晶器的卷渣，以及排除 线材中夹杂物类型与铸坯中夹杂物类似，仅 非稳定态浇注的干扰. 是夹杂物变形，形貌发生变化 2.5夹杂物组成的控制 3结论 预应力钢丝绳等的线棒钢必须具备高的拉 (I)72A钢采用Si,Mn脱氧，脱氧夹杂物的类 伸性能，.需要将AlO,不变形脆性夹杂物降至最 型主要是蔷薇辉石、锰铝榴石、方石英和莫来石 小程度.脱氧合金化不采用A1脱氧，而采用Si- 类夹杂，脱氧夹杂属于易变形夹杂物

北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 03 年 第 1期 钢 .4 65 , 相 当于 .4 6 5 ` 10 一 6 (质量 分数 ) . 大颗粒夹 杂 物数量 少 , 但对 钢 材缺 陷影 响最大 . 7 0 r 6 5 . 3 4 6 0 卜 l ! 50 卜 1 1 4 0 卜 l ! O幻 . , } . 1 写 30 卜 } I 足 1 1 1 2 0 卜 1 1 1 0 卜 1 1 4 . 6 4 ) · 件 石 卫j 旦 旦二」夕 0 一 头坯 正 常坯 连 浇坯 尾 坯 线 材 材料 种类 图 ` 铸坯和 线材 每 10 kg 钢 含大 颗粒 夹杂 物质 t 的统 计 结果 F ig . 6 N u m e r ic a l m e a s u er m e n t o f m a cr o 一加e l u s i o n s i n t h e b l 0 0 m a n d W i er .2 4 线材 中夹杂 物 截取杯 . 5 m m 72 A 钢线 材 试样 60 根 , 长度为 18 ~ , 试样沿 中心 轴切 开 , 对所取截面研磨和抛 光 , 进 行金 相 分析 , 然后 将所取线材试样 进行 电 解 , 将 电解夹 杂物进行 扫描 电镜 观察和 能谱分 析 . 金 相 和 电解夹 杂 物 的形 貌和 夹 杂物 成分如 表 2所示 , 夹 杂物 组 成示 于 图 1 . 由 图 1 可 知 , 夹杂 物主 要类 型是方石英 、 莫来石 、 假硅灰 石 、 刚 玉 、 锰铝 榴石 . 表 2 线材 中典型 夹杂 物 化学成 分 及 图像 aT b l e 2 P h o t o g r a p h s a n d yt P ic a l e h e m i e a l e o m P o s it i o n o f in - e l u s i o o s in t h e w i r e s 夹 杂物 形貌 主要 成 分o0/ 夹 杂类型 A 1 2 0 3 , C a o , C a o , M n o , A 1 2 O 3 , C a o . ; 锰 铝 榴石 厂 F e o , 5 10 : . M n O F e o , S , 5 10 2 , M fl O S , 0 . 1 6 4 5 . 8 1 2 0 . 6 1 6 . 2 0 ; 3 . 7 5 ; 6 0 . 0 9 0 : 1 . 2 0 : 妙鬓 . 51 0 2 , 59 . 93 解 F e o , 0 · 1 2 : S , .0 4 9 ; 51 0 2 , .2 76 ; M g o , A 1 2 0 3 , C a o , M n O , A 1 2 0 3 , C a O . 7 . 2 1 ; 1 4 . 4 8 1 4 . 4 8 14 . 37 2 . 79 ; 1 . 2 9 4 . 5 2 ; 2 2 . 13 6 . 2 3 ; 假硅 灰石 0 ; 57 . 2 7 ; 0 . 0 4 刚玉 线材 中夹 杂物类型与 铸坯 中夹 杂物 类似 , 仅 是夹 杂物变形 , 形 貌发 生变 化 仁` , , 〕 . .2 5 夹 杂 物 组成 的 控 制 预 应 力 钢丝 绳 等 的线 棒钢 必 须 具 备高 的拉 伸性 能 , . 需 要将 1A 2 0 , 不 变形 脆性夹 杂 物 降至最 小 程度 . 脱氧合金化不 采 用 lA 脱 氧 , 而 采用 5 -1 F e 和 M n - F e 脱氧 , 把钢水 中的 [lA ] s控制 在 .0 0 06 % 以 下 . 脱氧 产 物 如 图 1 所 示 . 夹 杂 物 组成 基本 落 在 蔷薇 辉 石 ( ZM n O . 2 A 1 2 0 3 · 55 10 2 ) 、 锰 铝 榴 石 (3 M n O · A 1 2 O 3 · 35 10 2 )区域 内 . 这 类夹 杂 物熔点低 , 为 1 3 0 一 1 40 0 ℃ , 在 钢 液 中呈 球形 , 易于上 浮 , 热 加工 时 塑 性好 , 易 变 形 ( 表 2 中第一 和 第 四 图 像 ) , 这是 高碳硬线 钢 所要 求 的`. 卜 叭 用 iS , M n 脱氧 的 钢 , 根 据图 l 所示 27 个 夹 杂 物 的成分统 计 , 为得 到易 变形 夹 杂 物 , 必 须 控制 钢 中 成 分 (质 量 分数 ) : ^ 1 2 0 3 / 5 10 2+咖。认Lo , = 0 . 15一0 . 3 0 1, , ] ; M对 5 1 = 1 . 5一 2 . 0 ; A 1 2 0 3 < 3 0% . 由 图 2 知 C a -O is O Z从1 2 0 , 系夹 杂物主要 是 莫 来石 ( S IO+Z A 1 2 0 ,+ 少量 M n O ) ; 假硅 灰石 ( 5 10 2+ C aO + A 1 2 O 3 ( 2 0% ) )和 钙 长石 ( 5 10 2+ C a O+ A 1 2 O , ) . 由相 图可知 , 除假硅 灰石 外 , 这一 类夹 杂物 熔点高 , 在轧 制的过程 中 , 变 形量 很小 , 轧 制时会 破碎成 点状 ( 表 2 中第一 和第三 图像 ) , 是造 成 拉 拔脆断的主要 原 因之一 这 些夹 杂 主要 属 于外来 大颗粒夹 杂物 , 从 图 2 中可 以 看 出 , 这些 夹 杂 物 基本 不 在低熔点区 . .2 6 钢 中的大 颗 粒 夹杂来 源 通 过 示踪 实验 , 统计探针 分析 铸坯中的 57 个 夹 杂物 , 含有 示 踪剂 的夹 杂物 有 : 含 4 种 示 踪 元 素的夹 杂物 有 18 个 , 含 3 种示 踪 元素的夹 杂物 有 12 个 , 含 2 种示 踪 元素的夹 杂 物有 13 个 , 含 1 种 示 踪元素的夹 杂 物有 1 个 . 并且 , 57 个大型夹 杂 物 中含有 L 氏 0 , 的夹 杂物有 39 个 , 含 有 C e O Z 的的 夹 杂物 有 28 个 , 含 有 P几 0 1. 的夹 杂物 有 3 个 , 含 有 凡 O , N 灸 0 的夹 杂 物有 51 个 . 可 知 , 铸坯 中夹 杂物是外 来夹 杂物 与脱氧产 物组 成 的复杂氧化 物 系 . 根据 铸坯 中夹杂 物 中该示 踪元素所 带人 比 例估算 出 , 转炉 渣 带 人 巧 . 65 % 、 中 间包包衬带 人 .3 2 % , 中 间 包 渣 带 人 23 3 6% , 结 晶 器 渣 带 人 18 . 4 2% , 合计 60 . 63 % , 其余为脱氧 生 成物 , 也就 是 铸坯 中外 来夹 杂 物 占了 60 % . 从图 2 的 30 个夹 杂 物 中含有 27 个示 踪元素也说 明 了这 点 . 控制 铸 坯 中外 来大 颗粒夹 杂 物 的主 要 措施 是减 少浇 注 过程钢包 、 中间包下渣 , 结晶器 的卷渣 , 以及 排除 非 稳 定 态浇注 的 干扰 . 3 结 论 l( ) 72 A 钢 采 用 is , M n 脱氧 , 脱氧夹 杂 物 的类 型 主要 是蔷薇辉 石 、 锰 铝 榴 石 、 方 石 英和莫来石 类夹 杂 , 脱氧夹 杂属 于易变形 夹 杂物

Vol.25 No.1 顾克井等：72A钢非金属夹杂物行为 ·29· (2)外来夹杂物主要类型是莫来石、刚玉、硅 3傅百子.钢丝生产过程中断丝原因分析)，金属制 钙石、刚玉和假硅灰石等，外来夹杂属于不变形 品，1997,23(3)：17 夹杂物，是造成脆断的主要因素 4尹万全，碳钢盘条拉伸异常断口分析[J.金属制品 1998,245):6 (3)72A钢夹杂物的数量及尺寸分布为铸坯 5殷瑞钰.钢的质量现代进展M.北京：冶金工业出 中金相夹杂为13.87个/mm2,<10μm夹杂占86.74 版杜，1994.620 %:大颗粒夹杂为每10kg钢4.64mg;线材中金相 6小川兼闳.熔炼高纯净钢的渣精炼技术]世界钢 夹杂为13.65个/mm2,<10m夹杂占88.24%大颗 铁，1996（纯净钢特刊）：28 粒夹杂为每10kg钢6.18mg.铸坯中夹杂物与线 7 Maeda S..用合成渣控制高拉伸轮胎钢丝绳用的线棒 材相当，只是线材夹杂物形态变化 钢中夹杂物的形状[A],国际炼钢会议论文选[C]冶 (4)72A钢铸坯中夹杂物的来源比例为：转炉 金部炼钢情报网，1989.121 渣带人15.65%，中间包包衬带人3.2%，中间包渣带 8陈健民.硬线盘条拉拔断裂原因初步判断[J几.轧钢， 人23.36%，结晶器渣带入18.42%，合计60.63%.示 2000,17(3):580 9陈训浩.硬线钢质量特征及脆断分析.冶金标准 踪实验指出，铸坯中夹杂物有60%外来夹杂物， 化与质量，1998(2)：193 40%为脱氧产物 10 Stampa E.Detection of harmful inclusions in steels for (⑤)控制脱氧产物合适的组成，减少外来夹杂 tire cord [J],Wire Journal International,1987(3):44 物，是解决线材拉拔脆断的关键 11 Fancois M.High tensile wire rod for tire cord [J].Wire Journal International,1989(1):551 参考文献 12 Chia E Henry.Investigation of wire breaks [J].Wire Jour- 1文一元，国出优质硬线现状及发展，金属制品， nal International,1976(12):52 1998,242):1 13蒋国昌.纯净钢及二次精炼[M).上海：上海科学技 2殷淼.钢丝拉拔自断的原因分[，金属制品，1999， 术出版杜，1993.14 25(4):22 Non-Metallic Inclusions in 72A Steel GU Kejing",WEI Jun",CAI Kaike",WANG Chunhuai 1)Metallurgy School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Jiuquan Iron and SteelCo.Jiayuguan 735100,China ABSTRACT Non-metallic inclusions of 72A Steel investigated invest using multi-measurements in Jiuquan Gro- up.The amount,type,source,composition and distribution of the inclusions were discussed.The results show that more than 60%of inclusions in billet come from exotic inclusions,and 40%of inclusions in billet origin from oxi- des.The main reason of wire-breaking is large exotic inclusions.It is important to control the composition,shape size and distribution of these endogenous and exotic inclusions. KEY WORI)S 72A steel:non-metallic inclusion;wire;breaking;endogenous inclusion

Vb l . 2 5 N O . l 顾 克 井等 : 72 A 钢 非金 属夹 杂物 行 为 . 2 9 (2 )外 来 夹杂 物 主 要类 型 是莫来 石 、 刚 玉 、 硅 钙 石 、 刚玉 和假 硅 灰 石等 , 外 来夹 杂 属 于 不变 形 夹 杂物 , 是 造成 脆断 的主 要 因素 . (3) 72 A 钢夹 杂 物 的数 量 及 尺 寸分布为铸坯 中金相 夹 杂 为 13 . 87 个 m/ m , , < 10 脚 夹 杂 占 86 . 74 % ; 大 颗 粒夹 杂 为 每 10 k g 钢 .4 64 m ;g 线 材 中金 相 夹 杂 为 13 . 65 个 m/ m , , < 10 脚 夹杂 占 8 . 24 % 大颗 粒 夹 杂 为每 10 gk 钢 6 . 18 m g . 铸坯 中夹 杂 物 与线 材 相 当 , 只 是 线材 夹 杂物 形 态 变化 . (4 ) 72 A 钢铸坯 中 夹杂 物 的来 源 比例 为 : 转 炉 渣 带人 15 . 65 % , 中间包包衬 带 人 3 . 2% , 中间包渣带 人 23 . 36 % , 结 晶器渣 带 人 18 . 42 % , 合计 60 . 63 % . 示 踪 实 验指 出 , 铸坯 中夹 杂物 有 60 % 外 来 夹 杂物 , 40 % 为脱 氧产 物 . (5) 控 制脱 氧产 物 合适 的组 成 , 减 少外 来 夹杂 物 , 是解 决 线 材拉 拔 脆断 的关键 . 参 考 文 献 1 文一 元 . 国出优 质硬 线 现状 及发 展 1[J , 金 属 制 品 , 19 9 8 , 2 4 ( 2 ) : l 2 殷 森 . 钢 丝拉 拔 自断 的原 因分 lJ] , 金属 制 品 , 19 9 , 2 5 ( 4 ) : 2 2 3 傅 百子 . 钢 丝 生产 过程 中断丝 原 因分 析 1[J , 金属 制 品 , 19 9 7 , 2 3 ( 3 ) : 1 7 4 尹 万全 . 碳 钢盘 条 拉伸 异 常断 口 分 析 [J] . 金 属制 品 19 9 8 , 2 4 ( 5 ) : 6 5 殷瑞 钮 . 钢 的质量 现代 进 展 「M〕 . 北 京 : 冶 金 工业 出 版 社 , 1 9 9 4 . 6 2 0 6 小川 兼 阂 . 熔 炼 高纯 净钢 的 渣精 炼技 术 IJ] . 世界 钢 铁 , 19% ( 纯净 钢特 刊 ) : 28 7 M ae d a S . 用 合成 渣控 制 高拉 伸轮 胎钢 丝绳 用 的线 棒 钢 中夹 杂物 的形状 [A] . 国际 炼钢 会 议论 文选 [C] . 冶 金 部炼 钢情 报 网 , 1 9 8 9 . 1 21 8 陈 健 民 . 硬 线 盘条 拉拔 断 裂原 因初 步判 断 [J] . 轧 钢 , 2 00 0 , 17 ( 3 ) : 5 8 0 9 陈训 浩 . 硬 线钢 质 量特 征 及脆 断分 析 J[] . 冶金标 准 化 与质 量 , 1 9 9 8 ( 2 ) : 1 9 3 1 0 S at m P a E . D e et e ti o n o f h a n n fu l i n e l u s i o n s i n s t e e l s fo r t ier e o dr [J] , Wi er J o u m a l Int e m at i o n a l , 1 9 8 7 ( 3 ) : 4 4 1 1 F a n c o i s M . H ihg t e n s il e w i r e r o d fo r t i r e e o dr [J』 . Wi er J o u nr a l Iin e nr a t i o n a l , 1 9 8 9 ( l ) : 5 5 1 1 2 C h i a E H e n ry . I vn e s ti g a t i o n o f w i r e b r e ak s 【J ] . Wi r e J o u r - n a l I n t e m at i o n a l , 19 7 6 ( 1 2 ) : 5 2 13 蒋 国 昌 . 纯 净钢 及 二次 精炼 [M 』 . 上 海 :上 海 科学 技 术 出版 社 , 1 9 9 3 . 14 N o n 一 M e t a lli c I n c l u s i o n s i n 7 2 A S t e e l G U K 可i ng , ), 环E/ I uJ n ’ ), CA I aK ike , ), 恻 N G hC un hu iaz , l ) M e t a ll u r g y S c h o o l , U n i v e rs ity o f s e i e n e e an d eT e h n o l o gy B e ij i n g , B e ij i n g l 0 00 8 3 , C h i n a 2 ) Ji u q u an I r o n an d S te e l C o , Jiay u g u an 7 3 5 10 0 , C h i n a A B S T R A C T N o n 一 m e t a lli e i n c l u s i o n s o f 7 2 A S t e e l i n v e s t i g at e d ivn e s t u s i n g m u lt i 一 m e a s ure m e n t s i n j i u q ua n G r o - uP . hT e am o u n t , t y P e , s o cur e , e o m P o s it i o n an d d i s itr b ut i o n o f ht e i n e l u s i o n s w e er d i s e us s e d . hT e r e s u lt s s h o w t h at m o r e t h an 6 0% o f i n e l u s i o n s i n b ill e t e o m e fr o m e x o ti e i n e l u s i o n s , an d 4 0% o f i n e l u s i o n s i n b ill e t o ir g i n for m o x i - d e s . hT e m a i n r e a s o n o f w i r e 一 b r e iak n g 1 5 l a gr e e x o t i e i n e l u s i o n s . It 1 5 im P o rt ant t o e o n tr o l th e e o m P o s i t i o n , s ha P e , s i z e an d d i s t r i b u t i o n o f t h e s e e n d o g e n o u s a n d e x o t i e i n e l u s i o n s . K E Y W O R I , 5 7 2 A s t e e l ; n o n 一 m e t a l l i e i n c l u s i o n : w i r e : b er a k ign : e n d o g e n o u s icn l u s i o n