崔金鵬，楊純柳，于利民，宋 程，王 旭

（1東北特殊鋼集團股份有限公司，遼寧 大連 116031；2鋼鐵研究總院連鑄技術國家工程研究中心，北京 100081）

1 前 言

無取向硅鋼追求潔凈化過程中，精煉手段是很重要的一環(huán)，其中RH 精煉不僅僅要滿足成分的達標，而且還要減輕脫氧合金化產生的各種非金屬夾雜物。為了去除夾雜物將精煉渣調整到合理的流動性至關重要，以此來增加熔渣吸附夾雜物的能力[1］。調整精煉渣成分來調整熔點，進而使得其熔點低、黏度低及流動性好，有利于鋼渣界面吸附目標夾雜物，從而將澆注過程中鋼水的非金屬夾雜物含量降至最低水平[2-5］。為了降低無取向硅鋼中的夾雜物的數量，降低精煉渣的熔點尤為重要，這樣就可以很好的吸附夾雜物，達到目的要求。

本文針對高牌號無取向硅鋼采用的CaO-SiO2-Al2O3-MgO 四元渣系，采用FactSage 軟件研究了不同成分下的精煉渣熔點，對典型成分的精煉渣融化溫度進行測量，驗證計算結果的準確性，為試驗鋼合理的RH精煉渣成分選擇提供了理論指導。

2 試 驗

試驗鋼種為新鋼工業(yè)化生產的35ZW350 牌號無取向電工鋼，成分如表1所示。制造工藝流程如圖1所示。

圖1 35ZW350無取向硅鋼的制造工藝

表1 試驗鋼的化學成分（質量分數）%

試驗過程中精煉渣樣（見表2）采用MAGIPRO-2400X 熒光光譜分析儀分析渣中CaO、Al2O3、MgO、SiO2等。

表2 試驗鋼RH精煉渣樣成分%

操作規(guī)程中RH精煉頂渣成分要求：CaO/SiO2≥5；CaO/Al2O3為1.5～1.8；∑（FeO+MnO）≤1.5%。

3 精煉渣成分對熔點的影響

3.1 CaO含量對熔點的影響

為了分析渣中CaO 含量對四元CaO-SiO2-Al2O3-MgO 渣系熔點的影響，對w（CaO）=30%、35%、40%、45%、50%、55%和60%計算，結果如圖2所示。圖中主要關注熔化溫度低于1 400 ℃的區(qū)域（下同）。從圖中可以看出，w（CaO）=30%時，低熔點區(qū)域在w（SiO2）=45%～90%，w（Al2O3）=0%～54%，w（MgO）=0%～32%；w（CaO）=40%時，低熔點區(qū)域在w（SiO2）=55%～81%，w（Al2O3）=0%～38%，w（MgO）=0%～20%；當w（CaO）=45%時，且在Al2O3端附近出現低熔點區(qū)域。熔點區(qū)域在w（SiO2）=68%～84%，w（Al2O3）=2%～33%，w（MgO）=0%～16%；w（CaO）=50%時，低熔點區(qū)域靠近Al2O3端，在w（SiO2）=0%～10%，w（Al2O3）=80%～100%，w（MgO）=0%～9%，這是因為渣中出現12CaO·7Al2O3（低熔點）導致[6-7］。繼續(xù)增加CaO 低熔點區(qū)域消失這一點可以從60%時看到。結果還表明隨著渣中CaO上升，低熔點區(qū)域縮小。在工業(yè)生產中，常采用高堿度渣系，因此選用該渣系時要求RH精煉過程中對精煉渣成分進行精確控制[8-10］。從圖中也可以看出當CaO 含量為30%，低熔點區(qū)域面積最大。且低熔點區(qū)域隨CaO含量增加而減少，直到最終消失。

圖2 CaO含量對CaO-SiO2-Al2O3-MgO系精煉渣熔點的影響

3.2 SiO2含量對熔點的影響

為了分析SiO2含量對CaO-SiO2-Al2O3-MgO 渣系熔點的影響，對w（SiO2）=3%、5%、10%、15%、20%計算，渣系的相圖如圖3 所示。當w（SiO2）=3%時，低熔點區(qū)域在w（CaO）=43%～56%，w（Al2O3）=40%～55%，w（MgO）=0%～8%；隨著SiO2含量的逐漸上升，低熔點區(qū)域變小，當SiO2上升到10%或15%時，渣系沒有熔點＜1 400 ℃的區(qū)域。因此，為了精煉渣具有較高的堿度，認為應將SiO2含量確定在10%以內[11-13］。

圖3 SiO2含量對CaO-SiO2-Al2O3-MgO系精煉渣熔點的影響

3.3 Al2O3含量對熔點的影響

分別對w（Al2O3）=5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%計算，結果如圖4 所示。隨著Al2O3含量升高，熔點較低區(qū)域（1 400 ℃以內）先緩慢增加而后快速減小，當w（Al2O3）=15%～20%時，熔點較低的區(qū)域達到最大值。從圖中可以看出當四元渣系中Al2O3含量為5%時，該渣系熔點較低的區(qū)域位于w（CaO）=11%～53%，w（SiO2）=42%～68%，w（MgO）=0%～25%，此時堿度在1.2～3.8。當Al2O3為15%時，低熔點區(qū)域在w（CaO）=0%～56%，w（SiO2）=42%～82%，w（MgO）=0%～37%。當Al2O3含量進一步增加，低熔點區(qū)域變小，Al2O3上升到30%時，區(qū)域進一步減小，而當渣中Al2O3含量繼續(xù)增至35%時，該渣系幾乎沒有＜1 400 ℃區(qū)域。分析認為Al2O3含量在10%～20%較為合適。

圖4 Al2O3含量對CaO-SiO2-Al2O3-MgO系精煉渣熔點的影響

3.4 MgO含量對熔點的影響

為了分析MgO 含量對CaO-SiO2-Al2O3-MgO 渣系熔點的影響，對w（MgO）=2%、4%、6%、8%、10%、14%、18%進行計算，對計算結果進行分析處理后得到的渣中不同MgO 含量對CaO-SiO2-Al2O3-MgO四元渣系熔點的影響如圖5所示。由圖可知，隨著該四元渣系中MgO含量的逐漸升高，所得相圖中的低熔點區(qū)域范圍（1 400 ℃以內）逐漸變大。當渣中MgO 含量從2%逐步上升至8%時，該精煉渣系低熔點區(qū)域的面積增加明顯，且下方也出現低熔點區(qū)域。當w（MgO）=10%時，低熔點區(qū)域在w（CaO）=6%～48%，w（SiO2）=40%～75%，w（Al2O3）=0%～34%，并且下方低熔點區(qū)域消失。MgO含量繼續(xù)增加，低于1 400 ℃的區(qū)域變化不大，但MgO含量達到18%時，相圖中低于1 400 ℃的區(qū)域只有很小的區(qū)域，將近消失。分析認為將渣中MgO 含量控制在 8%～10%較為合適。

圖5 MgO含量對CaO-SiO2-Al2O3-MgO系精煉渣熔點的影響

4 分析驗證

根據精煉渣熔點計算結果，選取典型成分進行驗證，具體成分及熔點測試結果如表3所示。由表3可知，計算出的精煉渣熔點與實測值比較吻合，誤差值在5%以下，說明計算結果可靠，可以用來指導實際生產。

表3 典型成分熔點測試結果

5 結 論

5.1 研究四元渣系CaO-SiO2-Al2O3-MgO中CaO組元含量對低熔點低于1 400 ℃區(qū)域的影響發(fā)現，當CaO含量為30%～40%時低熔點區(qū)域較大。

5.2 從Al2O3組元對熔點低于1 400 ℃區(qū)域的影響發(fā)現，Al2O3含量為10%～20%時低熔點區(qū)域較大。

5.3 四元系CaO-SiO2-Al2O3-MgO中SiO2含量影響熔點低于1 400 ℃的區(qū)域大小，在SiO2含量從5%增加到25%時低熔點區(qū)域面積是減小的。應將SiO2控制在10%以內較為合適。

5.4 MgO 對熔點低于1 400 ℃區(qū)域的影響發(fā)現，MgO含量為8%～10%時低熔點區(qū)域較大。

5.5 精煉渣熔點計算值與實測值吻合較好，誤差在5%以下，計算結果可靠，可為精煉渣系的合理選擇做出重要理論指導。