冶炼及铸锭过程中各种夹杂物进入钢液及可能去除的工艺阶段如图2-19所示。
图2-19 各种夹杂物进入钢液及可能去除的工艺阶段
1.脱氧产物
脱氧产物是在钢液进入中间包前产生的。根据加入脱氧剂的类型、数量和钢液静压力,脱氧产物可能为固态或液态;钢液温度决定了氧化物夹杂的化学稳定性,随着温度的降低,脱氧产物将陆续从钢液中析出;夹杂物的上浮速度取决于脱氧产物的组成、温度、搅拌等因素。
2.二次氧化
二次氧化可以发生在精炼以及浇注过程中,空气、高氧化性的钢包渣、不稳定的渣线、钢包内衬耐火材料和残渣是氧的主要来源。如果钢液与空气接触或耐火材料组分不稳定都会使钢液发生二次氧化。二次氧化增加了钢液的氧的质量分数,使钢液中的脱氧合金与钢中溶解氧间的平衡被破坏,脱氧反应继续进行,进而生成了新的氧化物夹杂。
二次氧化一旦发生将严重影响最终钢锭质量,它将使良好的冶炼和精炼操作失去作用,降低炉外精炼对钢液的净化效果。
3.耐火材料
耐火材料是夹杂物的一个主要来源:在整个精炼及浇注过程中,由于钢液和耐火材料一直保持接触,因此两者之间不仅产生界面反应,还将产生侵蚀作用;由于钢液或熔渣对耐火材料的侵蚀作用,耐火材料中的一些组元会进入钢中或与钢液发生反应生成夹杂物。
图2-20 浇注示意图
4.熔渣混入
在浇注过程中,当钢包(中间包)内的钢液面降低到一定程度,钢液表面的熔渣就会以渣滴的形式卷入钢液中。下渣速度的大小决定于渣的密度、黏度和表面张力。卷渣形成的夹杂物的直径一般在10~300 μ m之间,是造成钢锭缺陷的主要原因。
以360t真空钢锭为例,浇注示意图如图2-20所示。浇注后的夹杂物检测情况见表2-8。
表2-8 360t钢锭夹杂物检测情况
表2-8中的A2及C1位置夹杂物形貌分别如图2-21和图2-22所示。
图2-21 A2位置夹杂物形貌
图2-22 C1位置夹杂物形貌