付憲強(qiáng)，馬忠存，謝奎龍

(北滿特殊鋼有限責(zé)任公司， 黑龍江 齊齊哈爾 1610411)

我公司生產(chǎn)的鍛件材，在超聲檢測時出現(xiàn)了批量不合，約占3.8%，主要是中碳CrMo鋼，經(jīng)超聲檢測定位后切取低倍試片，酸浸后評定為低倍夾雜，使鍛件材報(bào)廢，嚴(yán)重影響了合同交付并造成了很大的經(jīng)濟(jì)損失。因此我們開始研究低倍夾雜。

1 低倍夾雜缺陷研究

1.1 夾雜低倍形貌(42CrMo鋼)

圖1 夾雜低倍形貌

1.2 夾雜高倍形貌

圖2 夾雜高倍形貌(100×)

1.3 低倍試片缺陷處成分

圖3 夾雜物能譜圖

經(jīng)電流掃描，由圖3可以看出，主要含Al、Ca、Mg的氧化鋁類復(fù)合夾雜物。

1.4 低倍夾雜缺陷形成機(jī)理

查閱相關(guān)資料得知，低倍夾雜是由冶煉或澆注系統(tǒng)的耐火材料或異物進(jìn)入并留在鋼液中所致。

大顆粒的夾雜物主要為氧化物，來源復(fù)雜，多數(shù)情況下為外來夾雜物和高溫鋼水沉淀的內(nèi)生夾雜物。受耐材、爐渣、空氣氧化等影響越大，顆粒尺寸越大。大顆粒夾雜在很多情況下都含有氧化鈣，鋼渣是大顆粒夾雜的重要來源之一。其次如耐材熔損脫落、脫氧產(chǎn)物、二次氧化等也是大顆粒夾雜的主要來源。[1]

1.5 低倍夾雜缺陷位置

由圖4可以看出，低倍夾雜缺陷72.6%發(fā)生在鋼錠尾部。

根據(jù)矩陣圖，得出冶煉工序控制低倍夾雜的措施：

(1)提高電爐出鋼C的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，避免或杜絕過氧化出鋼，中碳鋼目標(biāo)≥0.12%；

(2)電爐出嚴(yán)禁下渣，如下渣則倒渣處理；

(3)鋼水到LF工位喂Al線100～150m(電爐公稱30t，出鋼量35的t；鋁線0.20kg/m)；

圖4 低倍夾雜缺陷位置圖

(4)LF精煉脫氧要充分，白渣精煉時間≥30min；

(5)VD后氬氣軟吹要禁止鋼液面裸露和劇烈攪動翻騰，時間≥25min；

(6)成品鋁控制在規(guī)格下限，目標(biāo)不超過0.025%。

2 生產(chǎn)過程分析及措施

2.1 通過Minitab軟件進(jìn)行邏輯回歸，冶煉工序的冶煉過程的電爐出鋼碳，出鋼是否下渣，到LF位沉淀脫氧用鋁量，LF精煉白渣時間，VD后軟吹時間，成品鋁含量對低倍夾雜影響較大。

(事件概率1即為產(chǎn)生低倍夾雜的概率)

圖5 低倍夾雜缺陷預(yù)測概率矩陣圖

2.2 鋼渣成分的控制

為提高鋼渣吸附Al2O3夾雜物的能力，我們將鋼渣中Al2O3由15%～20%提高至25%～30%，采用含有Al2O3的造渣材料材增加其在渣中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，在電爐出鋼后加在渣面及LF精煉過程加入，同時控制渣堿度(R=CaO/SiO2)在3～5，渣料成分如下：

表1 渣料成分(%)

2.3 LF精煉結(jié)束后對鋼液進(jìn)行鈣處理

保證鈣處理效果，它對鋼錠純凈度有很大的影響。華中理工大學(xué)喬學(xué)亮等人的研究表明：在長條的硫化物夾雜中幾乎沒有鈣的存在；當(dāng)硫化物中鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸增加時，其形狀向紡錘形靠近，說明鈣可以使硫化物得到改善。鈣使鋼中Al2O3夾雜物盡可能的轉(zhuǎn)化為低熔點(diǎn)的12G.7A，或使圓球狀鋁酸鈣外層包覆(Ca、Mn)S,促使其長大上浮，提高鋼液的純凈度。[1]

2.4 對鑄錠工序的耐材進(jìn)行清理

(1)滑動水口系統(tǒng)引流砂、安裝料造成非金屬夾雜。

預(yù)防措施：

a安裝好上下滑盒后必須清理干凈附著在上下水口內(nèi)的殘料，上水口殘?jiān)?、殘鋼，組裝好在調(diào)試前必須再次用壓縮空氣吹掃干凈水口內(nèi)的各種料和殘?jiān)?/p>

b開澆前在中注管外引流大于400kg。

c不開澆燒氧時，應(yīng)多準(zhǔn)備燒氧管，燒氧管折成85～105℃角，長度不得超過550mm，伸入水口內(nèi)部分不得有彎頭；見流必須立即關(guān)閉氧氣閥門。

(2)中注管填料造成填料非金屬夾雜。

預(yù)防措施：

中注管填砂必須干燥，填料時用鐵棍敲打中注管鐵殼，同時轉(zhuǎn)動漏斗磚使砂子填實(shí)。填砂量高于鐵殼上平面。

(3)流鋼磚帶來的非金屬夾雜。

預(yù)防措施：在砌筑前必須認(rèn)真選擇，有裂紋、掉牙和不規(guī)則的不能用，并清刷干凈內(nèi)孔的飛邊、毛刺及異物。

(4)保護(hù)渣造成的非金屬夾雜。

預(yù)防措施：

a澆注開澆不能過猛，嚴(yán)禁有反射水口噴射現(xiàn)象。

b坐模水口必須對正，不得有偏眼，坐完模后用手電照射檢查是否存在眼不正的情況，如不正重坐。

c過程需補(bǔ)加保護(hù)渣，應(yīng)將袋撕開撒入，嚴(yán)禁成袋扔入，嚴(yán)禁在調(diào)流時加保護(hù)渣。

(5)流鋼磚與磚的接口抹泥造成的非金屬夾雜。

預(yù)防措施：

a砌磚過程中，磚牙、磚孔內(nèi)不得進(jìn)入泥砂，抹泥時，泥料應(yīng)低于公牙平面5mm。

b砌磚完畢要用手電和鏡片觀察流鋼磚內(nèi)的情況，使用鋼絲繩纏膠布進(jìn)行清理。

(6)其它異物造成的夾雜。

預(yù)防措施：

a鑲磚后，湯道、錠盤吹干凈后用塞子將尾磚眼及中心磚孔塞嚴(yán)。

b坐好中注管，帽口后，將中注管、?？谏w嚴(yán)。

(7)澆注過程裹入的夾雜。

預(yù)防措施：

開澆前，先在注余引流大于400kg，引流后到中注管開澆，如不開澆需二次燒氧，將紙板折成的“尖帽”扣在漏斗磚上，將漏斗扣嚴(yán)，以便將燒氧的雜質(zhì)排到中注管外。

(8)澆注下渣造成非金屬夾雜。

預(yù)防措施：

a VD前根據(jù)稱顯示的鋼水重量，確定可澆注的錠型及支數(shù)。

b 每包鋼水的注畢，余鋼量大于2塊注余。

(9)二次氧化造成的非金屬夾雜

預(yù)防措施：

澆注時使用改進(jìn)后雙氬氣導(dǎo)管的保護(hù)罩；氬氣罩下沿與喇叭磚上沿垂直距離≤1cm；氬氣壓力控制在0.02～0.03MPa。

3 結(jié)語

夾雜物是煉鋼過程的必然產(chǎn)物，在現(xiàn)有的技術(shù)條件下不可能做到完全消除，因此我們采取措施后，低倍夾雜不合格率為0.2%是能夠接受，但是我們還要做到減少夾雜物的數(shù)量，改善夾雜物的形態(tài)和分布。

在冶煉過程要做好精煉脫氧，夾雜物的變性處理及上浮去除。同時要杜絕二次氧化，做好澆注系統(tǒng)的清潔，減少外來夾雜，如爐渣、澆注系統(tǒng)耐材、爐襯耐材的卷入和脫落。

[1]張玉亭. 大型船用碳錳鋼軸類鍛件夾雜物來源及控制[J].大型鑄鍛件，2013(03)：14-15.