摘 "要：通過對(duì)實(shí)際生產(chǎn)含鋁鋼中水口結(jié)瘤物的提取并進(jìn)行電靜掃描，具體分析了宣化鋼鐵有限公司生產(chǎn)含鋁鋼中水口結(jié)瘤物的成分，結(jié)果顯示其主要為A12O3夾雜聚集所致。

關(guān)鍵詞：含鋁鋼;水口堵塞;結(jié)瘤物;夾雜物

含鋁鋼在日常生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)中間包水口堵塞的問題，一旦水口堵塞，會(huì)影響恒拉速拉鋼，易造成煉鋼工序鋼水積壓，擾亂了正常的生產(chǎn)節(jié)奏使其他的過程工藝參數(shù)難以正常的控制控制。造成含鋁鋼水口堵塞的原因很多，既有可能是由于鋼中脫氧產(chǎn)物A12O3夾雜聚集造成水口堵塞，也有可能是鋼中細(xì)小的CaS夾雜聚集在水口造成堵塞等。下文將具體研究宣鋼含鋁鎮(zhèn)靜鋼水口堵塞的原因。

一、宣鋼含鋁鋼的生產(chǎn)工藝

宣鋼二鋼軋廠擁有兩座150t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐，與其相配套的是兩座150tLF精煉爐及兩臺(tái)十二機(jī)十二流的小方坯連鑄機(jī)。其工藝流程為：150t頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐—150tLF精煉爐—12機(jī)12流小方坯連鑄機(jī)。宣鋼二鋼軋廠生產(chǎn)的含鋁鋼主要有：SWRCH22A、45#、20g、40Cr等鋁脫氧及含鋁鋼種，此類鋼種多屬于中碳、低硅、含硫、含鋁鋼種。

二、宣鋼含鋁鋼水口堵塞的成因分析

（一）水口結(jié)瘤物分析。為了弄清水口堵塞的具體原因，對(duì)水口堵塞澆次進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)提取水口結(jié)瘤物，采用掃描電鏡觀察其物相結(jié)構(gòu)，如圖1—圖4所示，從結(jié)瘤物上選取四個(gè)視場(chǎng)進(jìn)行分析，并通過能譜分析得出表1所示的物相化學(xué)成分。

圖1 " " " " " " " "圖2

圖3 " " " " " " " "圖4

（二）水口結(jié)瘤物的物相分析。對(duì)圖1-4、表1分析可知，水口結(jié)瘤物的主要物相為CaO·6Al2O3、CaO·2Al2O3、CaO·Al2O3（圖中灰色基體），其次為CaS（熔點(diǎn)2450℃）和鋁酸鈣的混合物。

Fe元素主要以金屬鐵形式存在（圖2中5點(diǎn)灰白色基體），有部分FeO和Fe顆粒包裹在CaO-Al2O3和CaS中。

（三）結(jié)瘤原因分析。水口堵塞的原因?yàn)殇撘褐械母呷埸c(diǎn)夾雜物在水口內(nèi)壁聚集、粘結(jié)。

分析CaO-Al2O3二元相圖得出，在對(duì)鋼液進(jìn)行鈣處理喂Ca-Si線時(shí)，隨著夾雜物中Ca含量的增加，夾雜物逐步發(fā)生Al2O3→CaO·6Al2O3→CaO·2Al2O3→CaO·Al2O3→12CaO·7Al2O3→3CaO·Al2O3→CaO的轉(zhuǎn)變。

表1 "水口結(jié)瘤物能譜分析化學(xué)成分

表2 "鋁酸鈣熔點(diǎn)

由表2及分析得出，對(duì)低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼進(jìn)行鈣處理的目標(biāo)應(yīng)是保持合適的Ca/Al比例，最好能形成低熔點(diǎn)的12CaO·7Al2O3，以改善鋼水可澆性、使夾雜物易于上浮去除，并改變夾雜物形態(tài)，把固態(tài)氧化鋁雜質(zhì)轉(zhuǎn)變成液態(tài)（球狀）夾雜物，以避免水口的粘附，正確的鈣處理可以使球狀鋁酸鈣在鋼液中均勻分布。

由宣鋼水口結(jié)瘤物電鏡檢測(cè)結(jié)果可知：（1）水口結(jié)瘤物的主要物相為高熔點(diǎn)的CaO·6Al2O3、CaO·2Al2O3、CaO·Al2O3，由表2可以看出三種鋁酸鈣的熔點(diǎn)分別為1850℃、1750℃和1605℃，且CaO·6Al2O3和CaO·2Al2O粘度高，極易在水口內(nèi)壁聚集、粘結(jié)造成水口堵塞。（2）鋼水加鈣后，若鋼液中硫含量較高，Al2O3夾雜物的變性過程實(shí)質(zhì)將會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)閇O]和[S]爭(zhēng)奪[Ca]的過程，CaS在CaO-Al2O3熔體中的溶解度很小，在實(shí)際生產(chǎn)中，若鋼液中硫含量較高，喂線時(shí)隨著鈣含量的升高必然導(dǎo)致首先生成大量高熔點(diǎn)的CaS將夾雜物包裹住，阻礙Al2O3夾雜變性為12CaO·7Al2O3。

鋼中[Ca]和[S]可以通過反應(yīng)（1）生成CaS：

[Ca]+[S] = （CaS） " " "（1） " "lgKCaS=28300/T-10.11 " "（1）

通過分析得出不同溫度下鋼液中直接析出CaS所需的溶解鈣和硫的含量。w（[S]）為30×10-6時(shí)，鋼中要直接析出CaS，在1873 K、1723 K時(shí)溶解鈣分別需達(dá)到62×10-6和9×10-6，故CaS更容易在溫度降低過程中析出，1873 K時(shí)低于30×10-6的硫很難在鋼液中直接析出CaS，鋼水在流經(jīng)水口時(shí)，由于溫度降低可能析出CaS。

對(duì)于CaS飽和的12CaO·7Al2O3，w（[S]）越高，生成低熔點(diǎn)12CaO·7Al2O3的w（[Al]）范圍越窄，即w（[S]）越高12CaO·7Al2O3越難生成。且隨著溫度降低，析出CaS所需的[S]含量大幅下降，即溫度越低CaS越容易析出現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)應(yīng)控制鋼液中的[S]含量在[S]-[Al]平衡曲線以下，并防止鋼液溫度過低，以抑制CaS析出。

三、結(jié)論

（1）12CaO·7Al2O3中nCaO/nAl2O3應(yīng)為1.71，宣鋼水口結(jié)瘤物中的鋁酸鈣nCaO/nAl2O3多在0.17～0.5之間，因此宣鋼浸入式水口結(jié)瘤的主要原因是鈣處理喂線不足，造成經(jīng)鈣處理后鋼中Al2O3大多轉(zhuǎn)變?yōu)楦呷埸c(diǎn)的CaO·6Al2O3、CaO·2Al2O3和

CaO·Al2O3夾雜，其在水口內(nèi)壁附著沉積造成水口堵塞?，F(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)應(yīng)適量提高噸鋼喂鈣量，保持Ca/Al>0.14，使鈣處理后鋼液中的夾雜物轉(zhuǎn)變?yōu)榈腿埸c(diǎn)的12CaO·7Al2O3。（2）水口結(jié)瘤物中發(fā)現(xiàn)有CaS。如果鋼液中[S]含量高，會(huì)導(dǎo)致在鈣處理喂線時(shí)析出CaS，阻礙Al2O3夾雜變性為低熔點(diǎn)的12CaO·7Al2O3，并包裹高熔點(diǎn)的CaO·6Al2O3、 CaO·2Al2O等聚集、粘結(jié)在水口內(nèi)壁造成水口堵塞。

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