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60Si2CrVAT彈簧鋼的氧含量控制
生產流程為:80t轉爐冶煉→90tLF精煉→100tRH真空處理→喂絲進行夾雜變性→圓坯連鑄。
一、轉爐過程氧的質量分數控制
當轉爐出鋼鋼水溫度T>1645℃時,隨著溫度的升高,氧在鋼液中的溶解度變大,轉爐出鋼氧的質量分數增加,從而導致LF精煉過程鋼水平均全氧的質量分數呈上升趨勢。
由于實際生產中鋼液碳氧反應不易達到平衡,再結合出鋼溫度可知終點氧的質量分數應該比較高。要得到全氧的質量分數較低的成品鑄坯,脫氧時用脫氧劑量較大,產生的氧化物夾雜多,對彈簧鋼的質量影響較大。因此,把轉爐終點碳的質量分數控制高些,以及加強熔池攪拌,進而降低鋼液進精煉爐前的氧的質量分數,減輕精煉爐的壓力。
二、精煉過程氧的質量分數的控制
在LF中加入了MnSi、FeSi、Al塊等脫氧劑,使鋼液中的溶解氧降低,生成氧化物夾雜,又加上鋼包底吹氬氣,使夾雜物上浮,被精煉渣所吸收,使鋼液全氧的質量分數降低。
在冶煉過程中,都采用鋼包-中間包-結晶器全程保護澆鑄技術。為了在中間包工序繼續降低鋼液的氧含量和防止鋼液在中間包發生二次氧化,采用鋼包-中間包長水口連接,鋼包下水口與長水口之間吹氬和密封墊保護,中間包加覆蓋劑和保溫劑等措施,盡力避免中間包的增氧。
中間包-結晶器采用侵入式水口,并對中間包下水口與浸入式水口之間加密封墊,在結晶器中,氧化物夾雜上浮,被結晶器保護渣所吸收。
鋁是良好的脫氧劑,生成的氧化物上浮,被精煉渣所吸收。隨著鋼水中全鋁質量分數的增加,鋼的全氧質量分數在逐漸減少。但是全鋁質量分數有一個最佳值,Al含量超過最佳值,氧含量又有所增加。
在精煉中,要控制渣中(FeO+MnO)的質量分數。在一定溫度下,氧在溶渣與鋼液間服從分配定律。隨著熔渣中(FeO+MnO)的質量分數增加,鋼液全氧質量分數有一定程度的增加。如果設法降低渣中(FeO+MnO)的質量分數,使其低于與鋼液相平衡的氧量,氧將從鋼液向熔渣內轉移,即鋼液被脫氧。要實現上述脫氧,必須把熔渣的w(FeO+MnO)控制在0.5%~1%以下。
淮鋼為了降低熔渣中的(FeO+MnO)的含量,便于鋼液中氧向熔渣中擴散,在LF中加入了碳粉、電石、鐵硅等輔料。用碳粉做脫氧劑,脫氧產物為CO氣體,不存在鋼液被非金屬夾雜物污染的問題。同時能使爐內具有還原氣氛,能降低爐內氧的分壓力,減少爐氣對爐渣的氧化。在渣中加入電石塊時,因密度比渣小,又和爐渣的結構相似,可溶于渣內(而C、Si、Al則不能溶于爐渣),是一種脫氧能力很強的脫氧劑,若和碳粉配合使用,可獲得更好的脫氧效果。淮鋼溶渣中w(FeO+MnO)在0.4035%~0.7221%之間變化,創造了良好的的脫氧氣氛。
淮鋼精煉渣堿度在2.69~5.33之間變化,隨著堿度R的增大,氧質量分數降低。當堿度R>4以后,鋼液中w(O)控制在8×10-6以下。因此,要把精煉渣堿度這一化學性質控制在合理的范圍內,從而增大精煉渣吸收夾雜物的能力。可見把堿度控制在R>4,可以滿足要求。
總而言之,在冶煉過程中注意以下幾點,就可以控制鋼液中氧含量在合理水平:
(1)合理控制轉爐出鋼鋼水溫度(1640~1645℃)和終點碳的質量分數,能降低轉爐出鋼終點氧的質量分數;
(2)鋼液全鋁的質量分數控制在0.035%~0.045%,鋼液全氧的質量分數可以降低到10×10-6以下;
(3)精煉渣中w(FeO+MnO)控制在0.5%~1%,可以有效的實現鋼渣的擴散脫氧。控制精煉渣堿度R>4,熔渣具有更大的吸收夾雜物能力;
(4)在連鑄過程要注意保護澆鑄技術,避免發生增氧現象。