一种新的高碳钢钢包中以Si作脱氧剂时的冶金学平衡脱氧方法和评估

摘要

为了研究钢包出钢后钢中氧和夹杂物的行为和夹杂演变，在撒尔斯塔钢材集团的炼钢厂中利用170t的碳钢钢包进行了实验，实验用钢含有0.8％C，0.3％Si，0.3％Mn。在钢包冶炼过程中利用吹氩搅拌，氩气从位于钢包底部的一个多孔塞吹入。这项研究的目的是探讨一种新奇的C、Si、Mn联合脱氧制度，同时确定扩散控制反应的反应系数和传质系数。rn 试验结果表明，C-Si-Mn复合脱氧的异常化学平衡对钢中氧的总含量和氧活度有很大的影响，其氧的总量和氧活度值比Fe-O-C平衡中的大，但是比Fe-O-Si和Fe-O-Mn平衡中的小;反应系数K在0.01min-1到0.11min-1的量级之间，其值取决于气体流动速度和温度，气体流动速度和温度应考虑到氩气搅拌过程中产生的气泡的理论数量和表面积;传质系数β在0.01cm/s-0.06cm/s之间，其值小于氧在纯Fe-O-C熔体中的传质系数。文中所提出的氧迁移表明C-Si-Mn复合脱氧是一个扩散控制的反应。rn 钢中的夹杂物可以通过他们在SiO2-MnO-Al2O3和CaO-SiO2-Al2O3三元系中的位置来说明他们的特征。出渣后很多夹杂很快就从SiO2-MnO-Al2O3和CaO-SiO2-Al2O3三元系的靠近SiO2一角析出。内生的SiO2-MnO-Al2O3夹杂的尺寸小于10μm，其是Si和Mn与O反应的产物。外来的CaO-SiO2-Al2O3夹杂的尺寸可以达到40μm，其可能是由于氩气搅拌过程中顶层炉渣的乳化作用而产生的。在钢包中进行60分钟的处理后，夹杂物的密度减小，并且尺寸减小到30μm以下，特别是CaO-SiO2-Al2O3夹杂，钢液中富SiO2夹杂消失，同时大部分的夹杂位于低熔点共晶物中。 通过试验可以得出结论，钢中氧的行为和C-Si-Mn复合脱氧过程中还原产物的产生遵循连续热力学原理;另一方面，氧的迁移清楚地表明钢中夹杂物的同步分离可以用扩散控制反应来描述。