工具钢在钢包处理过程中含SiO2的铝酸钙夹杂的形成及化学变化

幸运星

在炼钢工业中，对于精炼和诸如硫、氢和氮等杂质元素的去除来说，钢包是最为重要的反应器。钢包炉的另一个重要功能是去除非金属夹杂物。近年来，对于钢液清洁度要求的不断提高使得对钢中夹杂物的小心控制成为一种必然趋势。由于钢包处理是浇注前的最后一个步骤，因此非金属夹杂物在钢包处理不同阶段的形成及其化学变化越来越引起炼钢工作者的关注。

为了优化钢包处理工艺，提高钢液清洁度，必须彻底了解非金属夹杂物的形成及化学变化机理。为此，瑞典皇家技术学院材料科学及工程系的研究人员与UDDEHOLM工具钢公司的技术人员一起开展了相关研究。研究的钢种为ORVAR2M，其典型化学成分为：0.39C-1.0Si-0.4Mn-5.3Cr-1.3Mo-0.9V-0.04Al（mass%)。研究内容分为两个方面：第一，钢包处理过程中，不同SiO2含量的液态夹杂的来源和形成机理；第二，钢包涂层的剥落以及在MgO基材中氧化物的化学变化。研究表明，经过120分钟与钢液的反应，钢包涂层的渗透层依然存在于耐火材料的表面。观察显示，这种钢包涂层可能会成为钢包连续处理过程中的夹杂物形成来源。这一结果也可以解释为什么在钢包经2个炉役后，渗透的液态氧化物可能会成为钢液中夹杂物的源头。在EFA中可控气氛下，在1873K的温度下，液态氧化物夹杂会与钢液发生化学反应，试验结果和热力学计算结果均表明，夹杂物的SiO2活度跟与钢液平衡的SiO2活度之间的差可能会改变夹杂物的SiO2含量。在脱氧之后，发现含30mass%SiO2的液态夹杂消失，这可能是溶解的氧化铝使SiO2减少之故。此外，还应该考虑到钢中高活度的氧化铝对形成尖晶石相的作用。