BOF-LF/VD-CC工艺生产高级船板钢纯净度的研究

D0:10.133745.issn1001-053x.2007.s1.001 第29卷增刊1 北京科技大学学报 Vol.29 Suppl.1 2007年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun 2007 BOF-LFVD-CC工艺生产高级船板钢 纯净度的研究 岳 峰包燕平崔衡 刘丹妹 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京100083 摘要高级别船板钢由于具有较高的强度和低温冲击韧性，要求冶炼的钢水有较高的纯净度，同时控制夹杂物的形 态.本文采用优化的工艺对国内某厂的高级船板钢的纯净度和夹杂物的行为进行了试验研究.试验结果表明，该工艺 生产的钢水具有较高的纯净度，充分钙处理的铸坯上主要是小于10um的CaO-CaS-Al2O3成分的球形夹杂物.采用合 理的工艺措施，BOF-LF/VD-CC流程可以生产出低氧、低硫、高纯净度的钢水，满足高级船板钢的要求. 关键词船板钢：纯净度；夹杂物 分类号TF762.8,TF703.5 船体用钢对钢的化学成分、力学性能和加工性 1)转炉：每炉出钢前取钢样、渣样，并记录出 能等均有较高的要求，特别是高级别船板钢对钢的 钢温度和常规元素成分， 组织均匀性、强度、低温冲击韧性的要求非常高2)， 2)LFWD炉：每炉钢在LF炉处理前、L处理 而钢中硫化物和氧化物夹杂物在铸坯中的行为直接 后、VD处理后分别用针式真空取样器取气体样、 影响到钢板的塑性和韧性，降低了钢的塑性、强韧 饼状取样器取金相钢样和渣样，并记录常规元素成 性和延伸率3)，因而要求铸坯必须是低氧、低硫、 分. 高纯净度、夹杂物变性完全. 3)中间包：浇铸中期在中间包入口（即钢包长 我国普遍采用BOF-LF/VD-CC工艺生产高级 水口区域)取样，分别用针式真空取样器取气体样、 别船板钢，如何在此生产流程上生产出低氧、低硫、 饼状取样器取金相钢样和渣样，并记录常规元素成 高纯净度、夹杂物变性完全的铸坯是各厂普遍遇到 分， 的技术难点.为此，本文在前期研究的基础上，采 4)板坯：在浇注中期截取长度约为150mm的 用优化的工艺，对此流程生产高级别船板钢的纯净 坯料.切取试样时标记内外弧， 度的控制进行了研究，该研究对高纯净低合金钢的 5)真空气体样和饼样分别加工成的中5mm×15 生产具有指导意义. mm和20mm×15mm的试样做气体和金相分析. 1高级船板钢的工艺和纯净度的研 6)在铸坯宽度的1/4处和边部，从内弧到外弧 究方法 切取50mm×50mm×板厚的试样，做大样电解分析： 同时在厚度的1/4处取φ5mmx×15mm和20mmx20 1.1工艺流程 mmx20mm的气体和金相分析试样. 高级船板钢生产的工艺路线：铁水预脱硫→120 (2)分析方法 t转炉治炼→钢包底吹氩→12 OtLF/VD精炼→直弧 钢样和渣样的化学成分采用常规的化学分析方 形连铸机→中厚板轧机. 法，钢中总氧和氮采用远红外脉冲法分析，对非金 1.2研究方法 属夹杂物的检验分别采用了光学显微镜、扫描电子 (1)取样方案和加工 显微镜和图像仪等方法，对大样采用电解分析.各 分别在转炉后、LF、VD、中间包和铸坯上进 炉次主要化学成分见表1. 行系统取样，具体取样和加工方案分述如下 收膏日期：2007-02-21修回日期：2007-04-17 作者简介：岳峰(1969一，男，博士研究生

第 29 卷 增刊 1 北 京 科 技 大 学 学 报 Vol.29 Suppl.1 2007 年 6 月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun 2007 收稿日期：2007−02−21 修回日期：2007−04−17 作者简介：岳峰(1969⎯), 男, 博士研究生 BOF-LF/VD-CC 工艺生产高级船板钢 纯净度的研究 岳 峰 包燕平 崔 衡 刘丹妹 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083 摘 要 高级别船板钢由于具有较高的强度和低温冲击韧性，要求冶炼的钢水有较高的纯净度，同时控制夹杂物的形 态．本文采用优化的工艺对国内某厂的高级船板钢的纯净度和夹杂物的行为进行了试验研究. 试验结果表明, 该工艺 生产的钢水具有较高的纯净度，充分钙处理的铸坯上主要是小于 10 µm 的 CaO-CaS-Al2O3 成分的球形夹杂物．采用合 理的工艺措施，BOF-LF/VD-CC 流程可以生产出低氧、低硫、高纯净度的钢水，满足高级船板钢的要求． 关键词 船板钢；纯净度; 夹杂物 分类号 TF762.8; TF703.5 船体用钢对钢的化学成分、力学性能和加工性 能等均有较高的要求，特别是高级别船板钢对钢的 组织均匀性、强度、低温冲击韧性的要求非常高[1-2]， 而钢中硫化物和氧化物夹杂物在铸坯中的行为直接 影响到钢板的塑性和韧性，降低了钢的塑性、强韧 性和延伸率[3-4]，因而要求铸坯必须是低氧、低硫、 高纯净度、夹杂物变性完全． 我国普遍采用 BOF-LF/VD-CC 工艺生产高级 别船板钢，如何在此生产流程上生产出低氧、低硫、 高纯净度、夹杂物变性完全的铸坯是各厂普遍遇到 的技术难点. 为此，本文在前期研究的基础上，采 用优化的工艺，对此流程生产高级别船板钢的纯净 度的控制进行了研究，该研究对高纯净低合金钢的 生产具有指导意义． 1 高级船板钢的工艺和纯净度的研 究方法 1.1 工艺流程 高级船板钢生产的工艺路线：铁水预脱硫→120 t 转炉冶炼→钢包底吹氩→12O t LF/VD 精炼→直弧 形连铸机→中厚板轧机． 1.2 研究方法 (1) 取样方案和加工. 分别在转炉后、LF、VD、中间包和铸坯上进 行系统取样，具体取样和加工方案分述如下. 1) 转炉：每炉出钢前取钢样、渣样，并记录出 钢温度和常规元素成分． 2) LF/VD 炉：每炉钢在 LF 炉处理前、L 处理 后、VD 处理后分别用针式真空取样器取气体样、 饼状取样器取金相钢样和渣样，并记录常规元素成 分． 3) 中间包：浇铸中期在中间包入口（即钢包长 水口区域）取样，分别用针式真空取样器取气体样、 饼状取样器取金相钢样和渣样，并记录常规元素成 分． 4) 板坯：在浇注中期截取长度约为 150 mm 的 坯料．切取试样时标记内外弧． 5) 真空气体样和饼样分别加工成的φ5 mm×15 mm 和φ20 mm×15 mm 的试样做气体和金相分析． 6) 在铸坯宽度的 1/4 处和边部，从内弧到外弧 切取 50 mm×50 mm×板厚的试样，做大样电解分析； 同时在厚度的 1/4 处取φ5 mm×15 mm 和 20 mm×20 mm×20 mm 的气体和金相分析试样． (2) 分析方法. 钢样和渣样的化学成分采用常规的化学分析方 法，钢中总氧和氮采用远红外脉冲法分析，对非金 属夹杂物的检验分别采用了光学显微镜、扫描电子 显微镜和图像仪等方法，对大样采用电解分析．各 炉次主要化学成分见表 1． DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2007.s1.001

2 北京科技大学学报 2007年增刊1 表1试验炉次的中间包钢水主要的化学成分（质量分数） % 序号 Si Mn P s Als 199 0.12 0.24 0.87 0.012 0.0024 0.039 200 0.11 0.22 0.86 0.011 0.0017 0.038 364 0.10 0.38 1.47 0.013 0.0012 0.023 2试验结果讨论 纯净度 2.2钢水硫含量的变化 2.1钢中总氧量的变化 从图2可以看出，钢水经过LF精炼、VD真空 从图1可以看出，LF精炼前钢中的T[O]量（质 处理后硫含量减少，脱硫效果明显.LF精炼过程脱 量分数)控制在16×10-6-22×10-6范围内，LF后和 硫率为58%，VD真空处理过程的脱硫率为40%.LF VD后平均降低了11%，12%，中间包钢水中全氧量 精炼前钢水中的硫含量（质量分数）为0.007% 控制在11×10-619×10-6范围内，铸坯中的全氧量均 0.013%,LF后钢中的硫含量为0.003%-0.006%， 控制在10×10-6.其中199炉由于大包保护浇注的效 VD真空处理后硫的含量低于0.004%，中间包钢水 果较差，造成中间包钢水中的全氧量有所增加，但 中硫的含量小于0.0024%. 是由于采用大容量中间包，有利于夹杂物的上浮， 铸坯中的全氧量仍在10×106，完全满足了高级船板 0.014 -0-199 -0-200 钢的质量要求 0.012 -a-364 0.010 23 --199 0.008 21 -0-200 -a-364 0.006 19 0.004 17 0.002 15 0.000 入炉铁水转炉后LF后VD后中包 13 工序 11 图2各工序钢中硫含量的变化 LF前LF后VD后中间包铸坯 为了深度脱硫，首先减少转炉出钢下渣量，为 工序 LF快速成渣创造良好条件，在出钢过程中通过钢包 图1各工序钢水总氧量的变化 渣改质和强化钢水脱氧，使精炼提前进行.LF精炼 为降低铝镇静钢中的全氧含量，在试验中采用 选择合理的渣系，从表2可以看出，渣中MnO+FeO 系统控制的观点[56首先，确定合理的终点碳含 含量都低于2%，满足炉渣脱氧、脱硫的必要条件， 量，采取强化搅拌，提高终点控制水平，降低终点 同时炉渣碱度控制在4.0左右，M1指数在0.31~0.34 氧含量；其次，重点解决在脱氧过程中夹杂氧的问 之间，为脱硫创造良好的热力学、动力学条件.造 题，采取控制转炉下渣量和钢包顶渣改质，在炉后 渣过程中遵循“快、白、稳”的原则，配合合理的吹 喂入铝线，迅速降低了钢中和钢包渣中的氧含量， 氩搅拌工艺，LF精炼过程脱硫率达到58%.在VD 再通过软吹和长时间的镇静，促进夹杂物的上浮： 真空下采用较大的吹氩量，进一步改善钢水的脱硫 LF和VD精炼过程中进一步降低炉渣氧化性，提高 动力学条件，大容量中间包的采用，促使夹杂物的 炉渣碱度，并通过喂钙线对氧化物变性，形成液态 上浮，中间包的钢水中硫的含量小于0.003%，满足 的夹杂物，配合氩气搅拌进一步促使夹杂物的上浮 高级船板钢的质量要求，提高了船板钢的低温冲击 和吸收，提高钢水纯净度，降低钢包中的全氧量，连 韧性， 铸工艺主要是防止污染和进一步的净化，为此采用 2.3钢水中夹杂物的变化 大容量中间包(25)、全程吹氩保护浇注、高碱度 (1)喂钙前后钢中夹杂物的成分和形貌 中包覆盖剂，促进夹杂物的进一步降低，提高钢水 钙处理前所取钢样中观察到的非金属夹杂物主

• 2 • 北 京 科 技 大 学 学 报 2007 年 增刊 1 表 1 试验炉次的中间包钢水主要的化学成分(质量分数) % 序号 C Si Mn P S Als 199 0.12 0.24 0.87 0.012 0.0024 0.039 200 0.11 0.22 0.86 0.011 0.0017 0.038 364 0.10 0.38 1.47 0.013 0.0012 0.023 2 试验结果讨论 2.1 钢中总氧量的变化 从图 1 可以看出, LF 精炼前钢中的 T[O]量(质 量分数)控制在 16×10−6 ~22×10−6 范围内，LF 后和 VD 后平均降低了 11%, 12%，中间包钢水中全氧量 控制在 11×10−6 ~19×10−6 范围内，铸坯中的全氧量均 控制在 10×10−6 ．其中 199 炉由于大包保护浇注的效 果较差，造成中间包钢水中的全氧量有所增加，但 是由于采用大容量中间包，有利于夹杂物的上浮， 铸坯中的全氧量仍在 10×10−6 ，完全满足了高级船板 钢的质量要求． 图 1 各工序钢水总氧量的变化 为降低铝镇静钢中的全氧含量，在试验中采用 系统控制的观点[5-6]. 首先, 确定合理的终点碳含 量，采取强化搅拌，提高终点控制水平，降低终点 氧含量; 其次, 重点解决在脱氧过程中夹杂氧的问 题，采取控制转炉下渣量和钢包顶渣改质，在炉后 喂入铝线，迅速降低了钢中和钢包渣中的氧含量， 再通过软吹和长时间的镇静，促进夹杂物的上浮； LF 和 VD 精炼过程中进一步降低炉渣氧化性，提高 炉渣碱度，并通过喂钙线对氧化物变性，形成液态 的夹杂物，配合氩气搅拌进一步促使夹杂物的上浮 和吸收，提高钢水纯净度，降低钢包中的全氧量．连 铸工艺主要是防止污染和进一步的净化，为此采用 大容量中间包 (25 t)、全程吹氩保护浇注、高碱度 中包覆盖剂，促进夹杂物的进一步降低，提高钢水 纯净度． 2.2 钢水硫含量的变化 从图 2 可以看出, 钢水经过 LF 精炼、VD 真空 处理后硫含量减少，脱硫效果明显．LF 精炼过程脱 硫率为 58%，VD 真空处理过程的脱硫率为 40%．LF 精炼前钢水中的硫含量 (质量分数 )为 0.007%~ 0.013%，LF 后钢中的硫含量为 0.003%~0.006%， VD 真空处理后硫的含量低于 0.004%，中间包钢水 中硫的含量小于 0.0024%． 图 2 各工序钢中硫含量的变化 为了深度脱硫，首先减少转炉出钢下渣量，为 LF 快速成渣创造良好条件．在出钢过程中通过钢包 渣改质和强化钢水脱氧，使精炼提前进行．LF 精炼 选择合理的渣系，从表 2 可以看出, 渣中 MnO+FeO 含量都低于 2%，满足炉渣脱氧、脱硫的必要条件， 同时炉渣碱度控制在 4.0 左右，MI 指数在 0.31~0.34 之间，为脱硫创造良好的热力学、动力学条件．造 渣过程中遵循“快、白、稳”的原则，配合合理的吹 氩搅拌工艺，LF 精炼过程脱硫率达到 58%．在 VD 真空下采用较大的吹氩量，进一步改善钢水的脱硫 动力学条件．大容量中间包的采用，促使夹杂物的 上浮，中间包的钢水中硫的含量小于 0.003%，满足 高级船板钢的质量要求，提高了船板钢的低温冲击 韧性． 2.3 钢水中夹杂物的变化 (1) 喂钙前后钢中夹杂物的成分和形貌. 钙处理前所取钢样中观察到的非金属夹杂物主

Vol.29 Suppl.1 岳峰等：BOF-LF/VD-CC工艺生产高级船板钢纯净度的研究 3 要有Al203夹杂和SiO2-MnO-Al2O3复合夹杂（见图 响.转炉出钢过程中加入硅、锰合金，采用硅钙和 3),个别夹杂中含一定的Ca,S,Mg,显微夹杂物 硅钙钡终脱氧，并喂入铝线，因而喂钙前的非金属 的尺寸基本都在I0um范围内.Ca处理前钢中显微 夹杂物主要以Al203和硅铝锰酸盐为主 夹杂物成分主要受转炉合金化工艺和镇静时间的影 表2E36级船板钢LF炉炉渣成分及性能 护渣成分（质量分数）/% 炉号 MI P2Os FeO Al2O;Mno SiO2 Cao Mgo S MnO+FeO 199 0.0351.0212.360.1215.6366.191.450.38 1.14 4.230.34 200 0.0661.4912.940.08715.2662.710.620.41 1.577 4.110.32 364 0.0400.7015.720.0813.4865.052.850.52 0.78 4.830.31 注：R=CaO/SiOz,Ml=CaO/SiO2/Al2Os. (a) (b) (C) 5 um 2.5um 2.5μm (d) (e) 2.5μm 5μm 图3Ca处理前典型的非金属夹杂物的形貌：(a)A20;(b)A20g;(c)Al20:(dSiO2-MnO-A2O;(e)SiO2-MnO-Al2O 钙处理后所取钢样中观察到的非金属夹杂物主 硅铝酸钙球状非金属夹杂物，其尺寸在20m左 要为钙铝酸盐夹杂物（见图4），CaO的含量相差较 右.由于钢水中钙含量较高，中间包中钢水的钙含 大，同时还含有少量的S,Mg和Mn等元素，尺寸 量均在15×106以上，因而钢水中的A1203夹杂物变 在5um左右，同时有少量球状CaS和不规则的 化较为完全，同时钢水中的硫的含量控制在0.003% A12O3非金属夹杂物. 以下，铸坯中的夹杂物主要为CaO-CaS-Al2O3夹杂 与钙处理前相比，由于喂入了硅钙线，绝大部 在钢水中氧含量和硫含量均比较低时，采用钙处理 分A12O3夹杂都得到不同程度的变性，转变成各种 技术，提高中间包钢水中残余的钙含量在15×10-6 钙铝酸盐，同时由于钢水的强烈搅拌，部分顶渣进 以上，获得较高的Ca/Al和Ca/S,可以对夹杂物进 入钢中，使部分夹杂物的成分更加复杂，具有顶渣 行较为完全的变性，减弱甚至消除了钢水凝固过程 的成分特征. 中硫的偏析现象，钢中残余硫就会以硫化钙质点的 (2)铸坯中夹杂物的成分和形貌. 形式相对弥散地分布在钢中，从而提高产品的质 铸坯上显微夹杂物的主要成分是 量，另外，出现少量含钠的硅铝酸钙的夹杂物，与 CaO-CaS-Al20s(见图5)，形貌都是小于10um的球 结晶器保护渣的卷入有关. 形夹杂，铸坯上满足12CaO.7Al2O3的夹杂物占总量 (3)钢中显微夹杂物的数量 的81.25%，同时存在少量含有Mg,Na,Ti等元素的 从图6发现，钢中的显微夹杂物数量很少.LF

Vol.29 Suppl.1 岳峰等：BOF-LF/VD-CC 工艺生产高级船板钢纯净度的研究 • 3 • 要有 Al2O3 夹杂和 SiO2-MnO-Al2O3 复合夹杂（见图 3），个别夹杂中含一定的 Ca, S, Mg，显微夹杂物 的尺寸基本都在 10 µm 范围内．Ca 处理前钢中显微 夹杂物成分主要受转炉合金化工艺和镇静时间的影 响．转炉出钢过程中加入硅、锰合金，采用硅钙和 硅钙钡终脱氧，并喂入铝线，因而喂钙前的非金属 夹杂物主要以 Al2O3 和硅铝锰酸盐为主. 表 2 E36 级船板钢 LF 炉炉渣成分及性能 炉渣成分(质量分数) / % 炉号 P2O5 FeO Al2O3 MnO SiO2 CaO MgO S MnO+FeO R MI 199 0.035 1.02 12.36 0.12 15.63 66.19 1.45 0.38 1.14 4.23 0.34 200 0.066 1.49 12.94 0.087 15.26 62.71 0.62 0.41 1.577 4.11 0.32 364 0.040 0.70 15.72 0.08 13.48 65.05 2.85 0.52 0.78 4.83 0.31 注: R=CaO/SiO2; MI=CaO/SiO2/Al2O3. 图 3 Ca 处理前典型的非金属夹杂物的形貌: (a) Al2O3; (b) Al2O3; (c) Al2O3; (d) SiO2-MnO-Al2O3; (e) SiO2-MnO-Al2O3 钙处理后所取钢样中观察到的非金属夹杂物主 要为钙铝酸盐夹杂物 (见图 4)，CaO 的含量相差较 大，同时还含有少量的 S, Mg 和 Mn 等元素，尺寸 在 5 µm 左右．同时有少量球状 CaS 和不规则的 Al2O3 非金属夹杂物． 与钙处理前相比，由于喂入了硅钙线，绝大部 分 Al2O3 夹杂都得到不同程度的变性，转变成各种 钙铝酸盐，同时由于钢水的强烈搅拌，部分顶渣进 入钢中，使部分夹杂物的成分更加复杂，具有顶渣 的成分特征． (2) 铸坯中夹杂物的成分和形貌. 铸坯上显微夹杂物的主要成分是 CaO-CaS-Al2O3(见图 5)，形貌都是小于 10 µm 的球 形夹杂，铸坯上满足 12CaO⋅7Al2O3 的夹杂物占总量 的 81.25%，同时存在少量含有 Mg, Na, Ti 等元素的 硅铝酸钙球状非金属夹杂物，其尺寸在 20 µm 左 右．由于钢水中钙含量较高，中间包中钢水的钙含 量均在 15×10−6 以上，因而钢水中的 Al2O3 夹杂物变 化较为完全，同时钢水中的硫的含量控制在 0.003% 以下，铸坯中的夹杂物主要为 CaO-CaS-Al2O3 夹杂. 在钢水中氧含量和硫含量均比较低时，采用钙处理 技术，提高中间包钢水中残余的钙含量在 15×10−6 以上，获得较高的 Ca/Al 和 Ca/S，可以对夹杂物进 行较为完全的变性，减弱甚至消除了钢水凝固过程 中硫的偏析现象, 钢中残余硫就会以硫化钙质点的 形式相对弥散地分布在钢中，从而提高产品的质 量．另外, 出现少量含钠的硅铝酸钙的夹杂物，与 结晶器保护渣的卷入有关． (3) 钢中显微夹杂物的数量. 从图 6 发现, 钢中的显微夹杂物数量很少．LF

4 北京科技大学学报 2007年增刊1 前钢水中显微夹杂物数量相对较多，LF精炼后夹杂 数量有所增加，但是也在1.73个/mm2~3.61个/mm2 物有所减少.VD真空处理后夹杂物数量最低，在 范围内， 1.17个/mm2-3.01个mm2范围内.中间包内夹杂物 (a) (b) (c) 2.5μm 2.5um 图4Ca处理后典型的非金属夹杂物的形貌：(a)CaO-Al2O:(b)A2O:(c)CaS (a) 11 (b) 2.5m 图5铸坯中典型的非金属夹杂物的形貌：(a)CaO-CaS-A山20g;(b)Ca0-CaS-A0: 4F前F后 3.32 301361 317 从表3可以看出，铸坯中大颗粒夹杂物的含量 279 3.15 173 2 较不稳定，铸坯1/4处大型夹杂物的数量低于边 ■中 部.铸坯大型夹杂物成分主要是SiO2-Ca0-Al20,(见 199 200 364 图7)，含少量Mg0,CaS,夹杂物都是100~400um 炉号 左右的球形夹杂，夹杂物中含Na,K元素，说明连 图6精炼过程中钢中夹杂物的数量 铸过程中发生了卷渣现象. (4)大样电解夹杂物的数量， (⑤)高级船板钢的性能 大颗粒夹杂物的数量分布见表3，其典型形貌 经过中厚板轧机采用控轧控冷技术轧制后，其 见图7. 强度和延伸率均满足国标要求，低温冲击性能见表 表3铸坯上大型夹杂物的数量 mg/kg 4. 炉号 199 200 364 低温冲击韧性是影响高级船板钢质量的主要因 铸坯边部 1.99 1.74 0.28 素.根据轧制后钢材的性能检验情况来看，采用此 铸坯1/4处 2.03 2.73 0.64 工艺生产的铸坯完全可以满足高级船板钢的质量要 求. (b) 50μm 50μm 50μm 图7铸坯中大颗粒夹杂物的典型形貌：(a)SiOz-Ca0-Al2O;(b)SiO:-Ca0-AOs(含Na);(c)SiO2-Ca0-Al20含Na)

• 4 • 北 京 科 技 大 学 学 报 2007 年 增刊 1 前钢水中显微夹杂物数量相对较多，LF 精炼后夹杂 物有所减少．VD 真空处理后夹杂物数量最低，在 1.17 个/mm2 ~3.01 个/mm2 范围内．中间包内夹杂物 数量有所增加，但是也在 1.73 个/mm2 ~3.61 个/mm2 范围内． 图 4 Ca 处理后典型的非金属夹杂物的形貌: (a) CaO-Al2O3; (b) Al2O3; (c) CaS 图 5 铸坯中典型的非金属夹杂物的形貌: (a) CaO-CaS-Al2O3; (b) CaO-CaS-Al2O3 图 6 精炼过程中钢中夹杂物的数量 (4) 大样电解夹杂物的数量. 大颗粒夹杂物的数量分布见表 3，其典型形貌 见图 7． 表 3 铸坯上大型夹杂物的数量 mg/kg 炉 号 199 200 364 铸坯边部 1.99 1.74 0.28 铸坯 1/4 处 2.03 2.73 0.64 从表 3 可以看出，铸坯中大颗粒夹杂物的含量 较不稳定，铸坯 1/4 处大型夹杂物的数量低于边 部．铸坯大型夹杂物成分主要是 SiO2-CaO-Al2O3(见 图 7)，含少量 MgO, CaS，夹杂物都是 100~400 µm 左右的球形夹杂，夹杂物中含 Na, K 元素，说明连 铸过程中发生了卷渣现象． (5) 高级船板钢的性能. 经过中厚板轧机采用控轧控冷技术轧制后，其 强度和延伸率均满足国标要求，低温冲击性能见表 4． 低温冲击韧性是影响高级船板钢质量的主要因 素．根据轧制后钢材的性能检验情况来看，采用此 工艺生产的铸坯完全可以满足高级船板钢的质量要 求． 图 7 铸坯中大颗粒夹杂物的典型形貌: (a) SiO2-CaO-Al2O3; (b) SiO2-CaO-Al2O3(含 Na); (c) SiO2-CaO-Al2O3(含 Na)

Vol.29 Suppl.1 岳峰等：BOF-LF/VD-CC工艺生产高级船板钢纯净度的研究 5 表4船板钢低温冲击功 199炉 200炉 364炉 温度/℃ 头部横向 尾部横向 头部横向 尾部横向 头部横向 尾部横向 -20 192 183 269 169 287 243 -40 140 194 170 114 194 140 3结论 了卷渣现象.因而优化结晶器的流场，控制合理的 水口插入深度和吹气量是解决铸坯中大颗粒夹杂物 (I)采用BOF一LF/WD一CC工艺可生产高质 的有效方法. 量船板钢. (2)采用此工艺生产的高级船板钢，中间包钢 参考文献 中的总氧、硫的含量分别控制在11×106~19×106、 [刊黄松，马玉璞，丛津功，等.采用TMCP工艺生产40kg级高强 10×106~24×106,而铸坯的总氧量在10×10-6左右， 度船用钢板的研究.鞍铜技术，2005，(6)：23 表明该工艺生产的高级船板钢具有较高的纯净度. [2]刘小林.E42船板冲击功单值波动原因分析.宽厚板，2005， (3)通过对钢中显微夹杂物进行研究，发现充 11(5:30 分钙处理的船板钢铸坯上主要是小于10m的 [3】伊茨科维奇[苏].钢脱氧及非金属夹杂物的变性处理.北京： 治金工业出版社，1986 CaO-CaS-Al2O3成分的球形夹杂物，有利于提高船 [4]许中波钙处理钢中非金属夹杂物的形态.北京科技大学报， 板钢的冲击韧性： 1995,17(2:125 (4)铸坯中大颗粒夹杂物的含量较不稳定，铸 [5】蔡开科.转炉一精炼一连转过程钢中氧的控制.钢铁，2004， 坯1/4处大型夹杂物的数量低于边部的含量，主要 39(8):49 是100~400um左右的Si02-CaO-Al203球形夹杂 [6刘浏.炉外精炼工艺技术的发展.炼钢，2001,17(8)：1 物，其成分中含Na,K元素，说明连铸过程中发生 Study on pureness of high level ship plate produced by process of BOF-LF/VD-CC YUE Feng,BAO Yanping,CUI Heng,LIU Danmei Metallurgical and Ecological Engineering School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China ABSTRACT High purity of liquid steel and controlled shape of inclusions were demanded for high strength and low temperature impact ductility of advanced ship plate.The smelting process,purity,and inclusion shape of high-level ship plate of some domestic factories were studied in this paper.The results indicated that the purity of the ship plate steel by the process was high.Inclusions in the casting blanks were mainly globular,whose com- ponent was CaO-CaS-Al2O3 and the sizes were less than 10 um.High-level ship plate with ultra-low oxygen,ul- tra-low sulfur and high purity can be produced by the process of BOF-LF/VD-CC under proper operating condi- tions. KEY WORDS ship plate steel;purity;inclusion

Vol.29 Suppl.1 岳峰等：BOF-LF/VD-CC 工艺生产高级船板钢纯净度的研究 • 5 • 表 4 船板钢低温冲击功 J 199 炉 200 炉 364 炉 温度 / °C 头部横向 尾部横向 头部横向 尾部横向 头部横向 尾部横向 −20 192 183 269 169 287 243 −40 140 194 170 114 194 140 3 结论 (1) 采用 BOF－LF/VD－CC 工艺可生产高质 量船板钢． (2) 采用此工艺生产的高级船板钢，中间包钢 中的总氧、硫的含量分别控制在 11×10−6 ~19×10−6 、 10×10−6 ~24×10−6 ，而铸坯的总氧量在 10×10−6 左右， 表明该工艺生产的高级船板钢具有较高的纯净度． (3) 通过对钢中显微夹杂物进行研究，发现充 分钙处理的船板钢铸坯上主要是小于 10 µm 的 CaO-CaS-Al2O3 成分的球形夹杂物，有利于提高船 板钢的冲击韧性； (4) 铸坯中大颗粒夹杂物的含量较不稳定，铸 坯 1/4 处大型夹杂物的数量低于边部的含量，主要 是 100~400 µm 左右的 SiO2-CaO-Al2O3 球形夹杂 物，其成分中含 Na, K 元素，说明连铸过程中发生 了卷渣现象. 因而优化结晶器的流场，控制合理的 水口插入深度和吹气量是解决铸坯中大颗粒夹杂物 的有效方法． 参 考 文 献 [1] 黄松, 马玉璞, 丛津功, 等. 采用 TMCP 工艺生产 40 kg 级高强 度船用钢板的研究. 鞍钢技术, 2005, (6): 23 [2] 刘小林. E42 船板冲击功单值波动原因分析.宽厚板, 2005, 11(5): 30 [3] 伊茨科维奇[苏]. 钢脱氧及非金属夹杂物的变性处理. 北京: 冶金工业出版社, 1986 [4] 许中波.钙处理钢中非金属夹杂物的形态. 北京科技大学报, 1995, 17(2): 125 [5] 蔡开科.转炉－精炼－连铸过程钢中氧的控制. 钢铁, 2004, 39(8): 49 [6] 刘 浏. 炉外精炼工艺技术的发展. 炼 钢, 2001, 17(8): 1 Study on pureness of high level ship plate produced by process of BOF-LF/VD-CC YUE Feng, BAO Yanping, CUI Heng, LIU Danmei Metallurgical and Ecological Engineering School, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China ABSTRACT High purity of liquid steel and controlled shape of inclusions were demanded for high strength and low temperature impact ductility of advanced ship plate. The smelting process, purity, and inclusion shape of high-level ship plate of some domestic factories were studied in this paper. The results indicated that the purity of the ship plate steel by the process was high. Inclusions in the casting blanks were mainly globular, whose com￾ponent was CaO-CaS-Al2O3 and the sizes were less than 10 µm. High-level ship plate with ultra-low oxygen, ul￾tra-low sulfur and high purity can be produced by the process of BOF-LF/VD-CC under proper operating condi￾tions. KEY WORDS ship plate steel; purity; inclusion