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60Si2CrVAT彈簧鋼的氧含量控制
生產(chǎn)流程為:80t轉(zhuǎn)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(zhuǎn)爐過程氧的質(zhì)量分數(shù)控制
當轉(zhuǎn)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(zhuǎn)爐出鋼氧的質(zhì)量分數(shù)增加,從而導(dǎo)致LF精煉過程鋼水平均全氧的質(zhì)量分數(shù)呈上升趨勢。
由于實際生產(chǎn)中鋼液碳氧反應(yīng)不易達到平衡,再結(jié)合出鋼溫度可知終點氧的質(zhì)量分數(shù)應(yīng)該比較高。要得到全氧的質(zhì)量分數(shù)較低的成品鑄坯,脫氧時用脫氧劑量較大,產(chǎn)生的氧化物夾雜多,對彈簧鋼的質(zhì)量影響較大。因此,把轉(zhuǎn)爐終點碳的質(zhì)量分數(shù)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(zhì)量分數(shù),減輕精煉爐的壓力。
二、精煉過程氧的質(zhì)量分數(shù)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(zhì)量分數(shù)降低。
在冶煉過程中,都采用鋼包-中間包-結(jié)晶器全程保護澆鑄技術(shù)。為了在中間包工序繼續(xù)降低鋼液的氧含量和防止鋼液在中間包發(fā)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(jié)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(jié)晶器中,氧化物夾雜上浮,被結(jié)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(zhì)量分數(shù)的增加,鋼的全氧質(zhì)量分數(shù)在逐漸減少。但是全鋁質(zhì)量分數(shù)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(zhì)量分數(shù)。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(zhì)量分數(shù)增加,鋼液全氧質(zhì)量分數(shù)有一定程度的增加。如果設(shè)法降低渣中(FeO+MnO)的質(zhì)量分數(shù),使其低于與鋼液相平衡的氧量,氧將從鋼液向熔渣內(nèi)轉(zhuǎn)移,即鋼液被脫氧。要實現(xiàn)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(chǎn)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(nèi)具有還原氣氛,能降低爐內(nèi)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(jié)構(gòu)相似,可溶于渣內(nèi)(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?;翠撊茉衱(FeO+MnO)在0.4035%~0.7221%之間變化,創(chuàng)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(zhì)量分數(shù)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(xué)性質(zhì)控制在合理的范圍內(nèi),從而增大精煉渣吸收夾雜物的能力??梢姲褖A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(zhuǎn)爐出鋼鋼水溫度(1640~1645℃)和終點碳的質(zhì)量分數(shù),能降低轉(zhuǎn)爐出鋼終點氧的質(zhì)量分數(shù);
(2)鋼液全鋁的質(zhì)量分數(shù)控制在0.035%~0.045%,鋼液全氧的質(zhì)量分數(shù)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(xiàn)鋼渣的擴散脫氧??刂凭珶捲鼔A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(shù),避免發(fā)生增氧現(xiàn)象。