近年我国炼钢用终脱氧合金材料的发展与应用

30
硅铝
0. 0064
钡 0. 001～ 0. 014
11. 08 2. 11～ 28. 90
42
更复杂的多元复合终脱氧合金材料如硅 铝钙钡铁合金、硅锰铝铁等也正在得到开发 应用, 其效果和经济价值将被实践进一步证 实。近年来开发应用迅速增加的铝锰铁、硅锰 铝铁等集合金化与深脱氧于一体的新材料在 适用的钢种冶炼中倍受炼钢厂欢迎。 如唐钢 在冶炼低硅钢时, 由于不能加入硅系合金, 使 用铝锰铁进行合金化和终脱氧, 收到很好效 果。 不仅操作方便, 而且在铝的吸收率、脱氧 效果、使用成本等方面都更有优越性。 武汉 471 厂应用硅锰铝铁合金冶炼含碳 0. 10% 的 钢管用钢时进行合金化和深脱氧, 使钢中氧 含量减少 12%～ 20% , A l2O 3 降低 28% , 改 善了脱氧产物的分布, 提高了钢管表面质量, 并使冶炼成本明显降低[5 ]。 3 非铝系铁合金脱氧材料的发展与应用
是相吻合的。
表 5 钢中酸溶铝与铝吸收率比较 (重钢)
脱氧 钢种
剂
[A ls ] (% )
项目 ΓA l (% )
炉数
铝丝
0. 0084 0. 005～ 0. 015
19. 47 10. 72～ 35. 3
34
Q 235 铝块
0. 0071 0. 001～ 0. 017
12. 03 1. 31～ 33. 28
4. 96
240. 9
2. 25～ 6. 63 142～ 352
38. 2
5. 3
325. 4
25～ 53 1. 42～ 12. 78 194～ 493
硅铝钡铁合金在脱氧良好的电炉包内钢
液脱氧中使用则取得了优于铝金属脱氧的效 果。上钢三厂分别在 20t 和 5t 电炉上进行铝 块和硅铝钡铁终脱氧试验对比, 证实硅铝钡 铁能使钢液中氧含量降得更低 (表 8) , 铝的 吸收率明显提高 (表 9) , 而夹杂物降低的结 论与重钢转炉试验是一致的[4]。唐钢 5t 电炉 在钢包内用硅铝钡铁终脱氧试验, 得出了与 上钢三厂相同的效果。 进一步证实初氧位的 高低对硅铝钡铁合金应用效果有明显影响的 结论。 这与炼钢合金化工艺要求的合金按脱 氧能力由弱到强加入效果最优的基本规律也
2. 2 铝系复合合金材料的开发应用 2. 2. 1 硅铝铁的生产及应用
80 年代后, 硅铝铁合金在国内得到开发 生产。以硅石、铝矾土为主要原料在还原电炉 内利用电热法能够生产出成分稳定的硅铝铁
合金, 其冶炼电耗在 (9000～ 13000) kW h t, 比硅铁高 10～ 20%。但由于硅铝铁迅速取代 铝铁和纯铝, 用量增加很大, 采用硅铁、废钢、 铝加热熔化的重熔法, 仍在国内硅铝铁产量 中占有重要地位, 而其成本比电炉冶炼高 2. 3%～ 3. 5%。 唐钢炼钢用硅铝铁的主要化学 成分为 A l: 48%～ 52% , Si: 18%～ 22%。 成 本约为纯铝的 70%。 在鞍钢、太钢、济钢、唐 钢、安钢、莱钢等也都较早地进行了试验和推 广, 均收到较好效果。铝的回收率普遍能较纯 铝提高一倍, 成本明显降低。硅铝铁比重约为 4. 2g cm 3, 比纯铝提高 0. 5 倍, 转炉、电炉、 平炉直接采用钢包加入法终脱氧, 与加入纯 铝比较, 从夹杂物等级和机械性能等方面, 均 有更好的效果。硅铝铁比重比纯铝大, 在钢液 中上升速度变慢, 延长均匀脱氧反应过程和 速度。 硅和铝同时作用, 反应稳定, 硅吸收率 达到 80% 以上。节铝量也达 40～ 50%。硅铝 铁与纯铝比较的回收率、低倍与性能结果见 表 1、表 2、表 3[1 ]。
一般疏松
钢种
Si- A l
Al
- Fe
平炉
管 20
0. 5～ 1. 5 0. 5～ 1. 5
0. 59
0. 65
0. 5～ 0. 5
20C rM nT i 电炉
0. 5
管 20 0. 5～ 0. 5
0. 5
0. 5～ 1. 0 0. 7
0. 5～ 0. 5 0. 5
中心疏松
Si- A l
- Fe 0. 5～ 1. 5
华东冶金学院试验用硅钙钡钛铁硅铁非铝材料作发热剂与铝对比分析从钢水升温幅度升温速度和热效率方面得出比较接近的效鞍山钢铁学院也曾进行用cao基粉剂和铝组成的复合脱氧剂同时对钢液进行一次性脱氧的试验收到与硅钙合金脱氧程度相当而成本降低并好于纯铝脱氧的效果早在80年代中期钢铁研究总院等就曾进行过还原条件下向钢液中喷吹cac2casi粉或cac2casi粉剂进行高铬不锈钢30100ppm件下喷吹这些强脱氧剂发生下列氧化反应
1996 年 10 月
《河北冶金》
第 5 期 总第 95 期
近年我国炼钢用终脱氧合金材料的发展与应用
戴 栋
(唐山钢铁集团公司)
摘要 总结 80 年代以来我国炼钢用终脱氧合金材料的发展应用情况, 对比几种合 金材料加入方法与效果的关系, 分析合金材料的经济价值及对品种的适用性, 提出新合 金材料的开发生产与炼钢需要相适应的重要意义。 关键词 终脱氧合金 发展应用 效果 适用性
36 39 36 22
Si- A l- Fe
446
290
18M nH P
Al饼
435. 5
313
34. 6 38. 5
47 46 42 26
时效, J 70 49
弯曲 d= 1. 5d 完好 完好
完好 完好
2. 2. 2 硅铝钡铁合金的开发及应用
硅铝钡铁合金是继铝铁合金之后开发的 又一新型复合脱氧合金, 由于它又增加了比 重大、脱氧能力强的钡成分, 在提高脱氧反应 效率、脱硫、改变夹杂物形态、净化钢液等方 面更进一步。 并已被许多钢厂采用。 常用硅 铝钡铁合金化学成为: 铝 30%～ 40% , 钡 7% ～ 10% , 硅 20%～ 22% , 铝较硅铝铁降低了 10%～ 15%。 硅铝钡铁电热法冶炼一般在硅 铝铁电热法冶炼基础上加入重晶石碳热法还 原, 钡的含量一般较难提得很高。
收稿日期: 1996- 07- 01
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1996 年第 5 期
金属熔点低 ( 659℃) , 比重小 ( 2. 68g cm 3 ) , 加入钢水中后, 很快熔化并浮于钢液面, 与空 气或炉渣中的氧剧烈反应, 从而使钢水铝的 吸收 率 很 低 ( 一 般 转 炉 10%～ 25% , 电 炉 20%～ 30% )。铝金属供应紧张, 价格昂贵, 对 炼钢成本影响很大, 因此各炼钢厂使用加入 量受到很大限制。 50 年代, 前苏联等已开始 采 用 铝 铁 合 金 终 脱 氧 ( 其 铝 含 量 12%～ 16% ) 其熔点约为 1150℃, 比重 4. 9g cm 3。铝 铁使铝的损耗量比纯铝降低了 35% , 同时, 夹杂物总量减少, 钢的延展性增强, 晶粒细 化, 钢中铝含量稳定。 国内上钢一厂、韶关钢 铁厂等也较早应用过铝铁合金。 在复合铝系 铁合金开发前, 曾受到炼钢科技工作者的提 倡。
钢种 16M n 45U
脱氧剂
表 1 两种脱氧剂铝的回收率 (鞍钢, 转炉)
钢中成分%
C
Si
Mn
合金效率%
Siபைடு நூலகம்
Mn
脱氧剂加 入量 kg
Si- A l- Fe 0. 16
Al
0. 17
0. 43 0. 44
1. 45 1. 46
79. 4 79. 6
88. 7 86. 1
0. 623 0. 687
Si- A l- Fe 0. 44
RECENT D EVELO PM ENT AND APPL ICAT IO N O F F IN ISHD EO X ID IZ ING ALLOY IN STEELM AK ING AT HOM E
D ai Dong
(T angshan Iron and Steel G roup Co. )
Abstract D evelopm en t and app lica t ion of fin ish- deox id izing a lloy in steelm ak ing a t hom e since 1980s′a re concluded. T he add- in m eh tod s and rela t ive resu lt s a re con t ra sted betw een severa l k ind s of a lloy. T he econm ic va lae of a lloy and it s app licab ility fo r d ifferen t va riet ies of steel a re ana2 lyzed. It is po in ted ou t tha t the developm en t and p roduct ion of new a lloy m a teria ls m u st m eet the need of steelm ak ing. Key words fin ish - deox id izing a lloy developm en t and app lica t ion resu lt app licab ility
铝等单一金属材料脱氧合金化的炼钢厂已为 数很少。 终脱氧合金材料的开发应用推广已 成为炼钢技术进步的重要标志之一。 2 铝系铁合金材料的发展与应用
2. 1 铝铁脱氧在炼钢中的应用
铝是镇静钢脱氧工艺中应用最早的材料 之一, 其优点和重要性尽人皆知, 最初铝脱氧 一般采用包内加入法或炉内插入法。 由于铝
1. 5～ 2. 0 1. 8
皮下汽泡 Si- A l
Al - Fe
0
0
0
0
0
0
《河北冶金》
23
表 3 18M nH P、20g 机械性能对比分析 (太钢)
钢种 20g
脱氧剂
Ρb, N mm 2
Si- A l- Fe
465
Al饼
472
Ρs, N mm 2 297 298
∆, % 31 29. 5
X 常温冲击, J
(CaO ) %
(M gO ) %
硅铝 钡铝 块
3. 1 硅钙合金的应用
50 和 60 年代即已被广泛使用并一直受 到炼钢厂青睐的非铝系脱氧合金材料主要是 硅钙合金。 标准中规定的硅钙合金要求硅+
表 6 Q 235钢中夹杂物含量分析结果 (重钢)
脱氧
夹杂总量
炉数
剂
%
(B aO ) %
(SiO 2) %
(A l2O 3) %
(FeO ) %
(M nO ) %
在硅铝钡铁试验使用中: 不同的冶炼条 件对其效果反映出现较大不同。 重钢转炉包 内直接加入硅铝钡铁代替铝块终脱氧试验, 钢中氧含量反而升高 85ppm (见表 4) , 铝吸 收率有所降低 (见表 5) , 钢中夹杂物降低 1 倍 (见表 6) [2]。 试验人员分析认为有两个原 因: 钡的脱氧能力比铝差; 硅铝钡铁合金强脱 氧元素有效含量较铝块低。笔者认为, 钢中氧 位高低是影响终脱氧效果的主要原因。 转炉 钢水含氧量在包内仍达 240ppm , 而吹炼终 点氧含量达 1330ppm , 对脱氧剂的反应速度 影响很大。 说明强脱氧合金的脱氧效果与钢 液原始氧含量有很大关系。可以认为, 即使是 脱氧能力很强比重较大的强脱氧合金, 也难 于在氧含量很高的钢液中, 实现稳定持续的 脱氧过程。邯钢用铝在转炉钢水包内终脱氧, 然后测定了钢中酸溶铝与氧活度的关系, 得 出基本一致的结论[3] (见表 7 和图 1 和图 2)。
Al
0. 46
0. 29 0. 29
0. 75 0. 75
81. 4 83. 6
87. 2 89. 4
0. 571 0. 519
钢中残
Al
A l (% ) 回收率 (% )
0. 006 0. 0053
21. 7 7. 7
0. 0138 0. 0155
59 29. 9
表 2 管 20、20C rM nT i 低倍检验对比分析 (太钢)
0. 62 0. 5～ 1. 5
0. 8
0. 5～ 0. 5 0. 7
Al
0. 5～ 1. 5 0. 72
0. 5～ 1. 0 0. 7
0. 5～ 1. 0 0. 7
偏析
Si- A l - Fe 0～ 1. 5 0. 43 1. 5
0. 5～ 2. 0 1. 3
Al
1～ 2. 0 1. 0
0. 5～ 3. 0 1. 7
图 2 ΓA l与 a[O ]的关系
24
脱氧剂
气体含量
炉数
特性值 Xm
Xϖ in～ Xm
ax
1996 年第 5 期
表 4 Q 235钢中气体含量比较 (重钢) 铝 块
[N ]ppm
[H ]ppm
[O ]ppm
[N ]ppm
12
12
12
18
硅 铝 钡 [H ]ppm 19
[O ]ppm 19
28. 4 17～ 35
1 前言 80 年代以来, 炼钢用终脱氧合金材料得
到迅速发展。 复合合金材料生产技术的进步 与不断提高的钢的产品质量要求相互适应, 基本实现了同步发展, 至今已开发出铝系、非 铝系多个品种的复合脱氧合金供炼钢厂选 用, 有效地促进了钢的质量提高和成本降低。 截止目前, 除一些特殊冶炼要求的钢种, 采用