高強度工程機械用鋼鑄坯夾雜物分析

朱鴻鑫¹,楊新龍²,王汝棟¹,余偉³,崔衡¹

(1. 北京科技大學(xué)鋼鐵共性技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心， 北京 100083；2. 甘肅酒鋼集團宏興鋼鐵股份有限公司，甘肅 嘉峪關(guān) 735100；3. 北京科技大學(xué)高效軋制與智能制造國家工程研究中心， 北京 100083)

摘要：為了解某廠高強度工程機械用鋼Q550MD鑄坯夾雜物來源，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高鑄坯質(zhì)量，采用大樣電解和夾雜物自動掃描分析方法，對鑄坯中夾雜物數(shù)量、尺寸、形貌及成分進行研究。結(jié)果表明，電解試樣中大型夾雜物尺寸集中在80~140 μm，形狀大多為球形，主要成分為鋁酸鈣。鑄坯中大型夾雜物在形成最終復(fù)合夾雜物前均來自于鋼包，且可能發(fā)生結(jié)晶器卷渣。檢測的鑄坯寬度方向1/4位置發(fā)現(xiàn)夾雜物聚集現(xiàn)象，夾雜物數(shù)量明顯高于邊部和1/2位置，這與結(jié)晶器流場不合理有關(guān)。

關(guān)鍵詞：工程機械用鋼； 夾雜物； 鑄坯質(zhì)量； 大樣電解； 自動掃描電鏡分析

1 引言

工程機械是裝備工業(yè)的重要組成部分，主要用于國防建設(shè)工程、交通運輸建設(shè)、能源工業(yè)建設(shè)等領(lǐng)域。各類工程機械長期處在惡劣的工作環(huán)境中，這對工程機械用鋼的強度、韌性、塑性等方面較常規(guī)鋼材要求更高。而鋼中夾雜物是影響鋼材質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一，鋼中大型夾雜物破壞了鋼材內(nèi)部結(jié)構(gòu)，引發(fā)產(chǎn)品缺陷，降低鋼材理化指標(biāo)，嚴(yán)重時可造成鋼材質(zhì)量不合格，因此對工程機械用鋼鑄坯夾雜物進行研究有利于改善其質(zhì)量。

鋼中大型夾雜物的來源復(fù)雜。學(xué)者們研究發(fā)現(xiàn)，精煉工序添加的大量鋁鈣精煉渣被卷入到鋼液內(nèi)部是大型夾雜物的來源之一；精煉渣與耐火材料的反應(yīng)產(chǎn)物也可形成部分大型夾雜物；還有研究表明，來源于鋼包水口引流砂形成的大型夾雜物多以鉻和硅為主要成分；結(jié)晶器卷渣同樣為大型夾雜物的重要來源。某廠關(guān)于Q550MD鑄坯夾雜物來源尚不明確，本文使用大樣電解和夾雜物自動掃描方法，對Q550MD鑄坯夾雜物的成分、尺寸、數(shù)量進行研究，分析其夾雜物來源，為企業(yè)生產(chǎn)工藝的改進提供指導(dǎo)和借鑒。

2 精選圖表

3 結(jié)論

(1)對Q550MD鑄坯進行潔凈度分析發(fā)現(xiàn)，鑄坯中大型夾雜物主要為球形顆粒，尺寸主要集中在80~140 μm，所有夾雜物均為復(fù)合夾雜，成分主要為鈣鋁酸鹽類。

(2)本試驗中大型夾雜物在最終復(fù)合前均來自于鋼包，鋼包中夾雜物進入鑄坯中的主要原因是鋼包對夾雜物去除率較低，且余鋼量不足，容易發(fā)生鋼包下渣，導(dǎo)致夾雜物進入后續(xù)連鑄過程。建議增加鋼包下渣檢測裝置，并適當(dāng)增加鋼包余鋼量，降低鋼包中夾雜物進入中間包的數(shù)量，并可通過進一步優(yōu)化鋼包流場，促進鋼包夾雜物上浮去除。

(3)鑄坯寬度方向1/4位置大型夾雜物和氧化物類顯微夾雜物數(shù)量明顯多于邊部和1/2位置，這與結(jié)晶器流場不合理有關(guān)。建議優(yōu)化結(jié)晶器流場和結(jié)晶器保護渣，尤其關(guān)注結(jié)晶器寬度1/4位置流場，降低結(jié)晶器卷渣發(fā)生率，提高結(jié)晶器鋼水中夾雜物上浮去除吸附率。