AISI_431不锈钢生产过程夹杂物转变机理_王举.pdf

第5 8卷 第7期 2 0 2 3年7月钢 铁I r o na n dS t e e lV o l.5 8,N o.7,p 5 4-6 3,9 8 J u l y2 0 2 3 D O I:1 0.1 3 2 2 8/j.b o y u a n.i s s n 0 4 4 9-7 4 9 x.2 0 2 2 0 7 9 8A I S I4 3 1不锈钢生产过程夹杂物转变机理王 举,李 阳,姜周华,孙 萌,毛昀惬,马 帅(东北大学冶金学院,辽宁 沈阳1 1 0 8 1 9)摘 要:炼钢和模铸过程中形成的大尺寸夹杂物对钢材的冶金质量有着重要的影响,国内某钢铁企业生产的A I S I4 3 1不锈钢棒材存在严重的缺陷,经显微分析后发现缺陷处主要为大尺寸的氧化物夹杂,为了分析钢中大尺寸夹杂物的来源,基于全流程取样分析对其生产过程中夹杂物的转变机理进行了研究,利用欧波同夹杂物全自动分析系统O T S I n c a和商业热力学软件F a c t S a g e8.2对不同工序的钢中夹杂物进行了检测和分析。结果表明,A O D末期钢液中夹杂物主要为S i O2含量高的C a O-S i O2-A l2O3复合夹杂物,在L F初期完成铝脱氧之后转变为尖晶石和铝酸钙。在模铸工序结束后,经分析发现钢中的酸溶铝含量明显下降,钢中新出现了大尺寸的A l2O3夹杂物和含N a、K的硅系复合夹杂物,其中A l2O3夹杂物源自模铸过程中钢液注流与空气接触后新发生的铝氧反应,而含N a、K的硅系复合夹杂物来自于保护渣的卷入。在后续的加工过程中,在轧制应力的作用下2类夹杂物的最大尺寸进一步增大,A l2O3沿着轧制方向呈长线状,而含N a、K的硅系复合夹杂物则有所变形、破碎。对经探伤定位得到的缺陷样品进行分析,进一步验证了这2类大尺寸夹杂物会直接导致棒材探伤不合。最后,本研究提出从减少注流暴露时间、合理控制浇注过程供气强度、铸模流场设计优化和L F末期软吹氩时间与强度的控制等几个方面考虑工艺改进。关键词:不锈钢;热力学;夹杂物;二次氧化;尖晶石文献标志码:A 文章编号:0 4 4 9-7 4 9 X(2 0 2 3)0 7-0 0 5 4-1 0I n c l u s i o nt r a n s f o r m a t i o nm e c h a n i s mo fA I S I4 3 1s t a i n l e s s s t e e l d u r i n gp r o d u c t i o nWANGJ u,L IY a n g,J I ANGZ h o u h u a,S UN M e n g,MAOY u n q i e,MAS h u a i(S c h o o l o fM e t a l l u r g y,N o r t h e a s t e r nU n i v e r s i t y,S h e n y a n g1 1 0 8 1 9,L i a o n i n g,C h i n a)A b s t r a c t:L a r g e-s i z e d i n c l u s i o n s f o r m e d i ns t e e l m a k i n ga n dm o l dc a s t i n gh a v e a s i g n i f i c a n t e f f e c t o n t h em e t a l l u r g i c a lq u a l i t yo f s t e e l.S t a i n l e s s s t e e lA I S I 4 3 1p r o d u c e db yad o m e s t i c s t e e l p l a n t h a s s e v e r ed e f e c t s,a n d t h e s ed e f e c t sw e r ef o u n dt ob e l a r g e-s i z e do x i d e i n c l u s i o n s a f t e rm i c r o s c o p i c a n a l y s i s.I no r d e r t o i n v e s t i g a t e t h e s o u r c e o f l a r g e-s i z e d i n-c l u s i o n s i nA I S I4 3 1s t a i n l e s ss t e e lb a r s,t h ei n c l u s i o ne v o l u t i o nm e c h a n i s md u r i n gp r o d u c t i o nw a si n v e s t i g a t e di nt h i ss t u d yb a s e do n f u l l p r o c e s s s a m p l i n ga n a l y s i s.O T S I n c a i n c l u s i o na n a l y s i s s y s t e ma n dc o mm e r c i a l t h e r m o d y n a m-i cs o f t w a r eF a c t S a g e8.2w e r ee m p l o y e dt oi n v e s t i g a t ea n da n a l y z ei n c l u s i o n si ne v e r yp r o d u c t i o np r o c e s s.I tw a sf o u n dt h a t t h e i n c l u s i o n sa tt h ee n do fA O D w e r em a i n l yC a O-S i O2-A l2O3c o m p l e xi n c l u s i o n sw i t hh i g hS i O2c o n-t e n t,w h i c ht r a n s f o r m e dt os p i n e l a n dc a l c i u ma l u m i n a t ea f t e rA l d e o x i d a t i o na t t h eb e g i n n i n go fL F.A f t e r t h e c a s t-i n gp r o c e s s,t h ed e c r e a s eo fd i s s o l v e dA lc o n c e n t r a t i o ni ns t e e l i sv e r yo b v i o u s,a n dn e wl a r g e-s i z e dA l2O3a n dN a-a n dK-c o n t a i n i n gS i O2-b a s e dc o m p l e x i n c l u s i o n s c a nb ed e t e c t e d i ns t e e l.A l2O3o r i g i n a t e d f r o man e wa l u m i n u m-o x-y g e nr e a c t i o ni nt h em o l t e ns t e e l a f t e rc o n t a c tw i t ha i r,a n dN a-a n dK-c o n t a i n i n gS i O2-b a s e dc o m p l e xi n c l u s i o n s i sf r o mt h ee n t r a p m e n t o fm o l d f l u x.D u r i n g t h e s u b s e q u e n t p r o c e s s,t h em a x i m u ms i z eo f b o t ht y p e so f i n c l u s i o n s f u r-t h e r i n c r e a s e d.A l2O3w a se l o n g a t e da sl o n gl i n e sa l o n gt h er o l l i n gd i r e c t i o n,w h i l et h eN a-a n dK-c o n t a i n i n gS i O2-b a s e dc o m p l e x i n c l u s i o n sw e r ed e f o r m e da n db r o k e n.A n a l y s i so f t h ed e f e c t s i nA I S I 4 3 1s t a i n l e s s s t e e l b a r s f u r t h e rv e r i f i e dt h a t t h e s e t w ot y p e so f l a r g es i z e i n c l u s i o n sc a nd i r e c t l yl e a dt ob a rd e f e c t s.F i n a l l y,t h i ss t u d yp r o p o s e st oc o n s i d e rp r o c e s so p t i m i z a t i o n i n t e r m so f r e d u c i n g t h e e x p o s u r e t i m eo f t h e s t e e l f l o w,c o n t r o l l i n g t h e i n t e n s i t yo f t h eg a ss u p p l yd u r i n gc a s t i n g,t h ed e s i g no f t h ec a s t i n gm o l df l o wf i e l da n dt h ec o n t r o l o fL Fs o f tb l o w i n ga r g o n.K e yw o r d s:s t a i n l e s ss t e e l;t h e r m o d y n a m i c;i n c l u s i o n;s e c o n d a r yo x i d a t i o n;s p i n e l基金项目:国家自然科学基金资助项目(5 2 0 7 4 0 7 5);教育服务东北振兴产学研用合作重点资助项目作者简介:王 举(1 9 9 2),男,硕士生;E-m a i l:1 7 7 0 9 9 1 6 4 5q q.c o m;收稿日期:2 0 2 2-1 2-2 5通信作者:李 阳(1 9 7 3),男,博士,教授;E-m a i l:l i y s mm.n e u.e d u.c n第7期王 举,等:A I S I 4 3 1不锈钢生产过程夹杂物转变机理 洁净度控制是不锈钢生产中的关键问题,特别是钢中的大尺寸夹杂物,会对不锈钢的力学性能和耐腐蚀性能造成严重的影响1-1 3。许多学者对炼钢及浇注过程中的夹杂物转变机理进行了深入而广泛的 研 究,包 括 铁 合 金 杂 质 对 夹 杂 物 的 冶 金 作用1 4-2 1、尖晶石类夹杂物的形成与控制2 2-3 8、引流砂卷入形成大尺寸夹杂物3 9-4 0等问题,但大多数研究主要集中于采用连铸生产的低合金钢,对于采用模铸生产的高合金特种不锈钢夹杂物转变机理研究相对较少。国内某钢厂A I S I4 3 1不锈钢生产流程为6 0t电炉6 0tAO D炉6 0tL F模铸加工,在对完成生产的棒材进行水浸探伤时可发现多发性缺陷,经分析发现缺陷实际为超大尺寸(直径超过1 0 0m)的夹杂物。为了揭示导致棒材多发性缺陷的原因,本研究设计并实施了贯穿A I S I4 3 1不锈钢生产全流程的取样分析,讨论了钢中夹杂物的演变路径与大尺寸夹杂物的来源,并提出几点工艺改进方向。1 研究方法1.1 生产工艺和取样方法A I S I 4 3 1不锈钢的生产过程和取样时机如图1所示。将AO D进站记为0,在1 0m i n时调整AO D渣成分,在L F进站后,于8 5m i n进行铝脱氧,在1 8 0m i n时进行软吹,软吹时长控制为2 5m i n,在L F出站时钢液的温度控制为15 4 515 5 5,在2 2 0m i n时将钢液浇入4.2t方锭模中,锭模高度为1.8m,上截面为0.6 6 m0.5 7 m,底部尺寸为0.2m0.2m,模铸保护渣是碱度为0.4的C a O-S i O2基保护渣,其中N a2O和K2O质量分数之和控制为5%以下。浇注过程中保护渣采用吊挂的方式加入,吊挂高度距离钢锭模底部高约1 5 0mm左右。模铸保护渣加入量为2k g/t钢。模铸保护浇注采用罩式保护的形式,在浇注前将氩气保护罩悬挂于包底水口处,在模铸开浇前将通入氩气。浇注温度为15 3 515 4 5,于2 5 3m i n左右完成3支锭盘的浇注。后续的加工过程包括开坯、热处理、轧制和二次回火等阶段,最终出厂的产品为直径为5 4mm的棒材,在完成全部生产工序后进行超声波水浸探伤,检测棒材中有无大尺寸的缺陷。为了探究A I S I4 3 1不锈钢生产过程中夹杂物演变规律,在生产过程中取1个过程渣样和6个过程样品,取样时机分别为:6 5m i n(AO D炉末期)取S 1样品、9 0m i n(L F精炼过程中完成铝脱氧后)取S 2样品、1 5 0m i n取渣样(测试成分C a O质量分数为5 6.1 7%、S i O2质量分数 为1 0.4 5%、A l2O3质 量 分 数 为2 7.0 1%、M g O质量分数为4.7 9%、F e O及M n O质量分数之和为0.2 6%)、1 7 0m i n(L F精炼末期)取S 3样品、在钢坯上取S 4样品、在成形棒材上取S 5样品以及在探伤定位的大尺寸缺陷处取S 6样品。图1 生产过程和取样时机F i g.1 P r o d u c t i o np r o c e s sa n ds a m p l i n g s c h e d u l e1.2 取样位置和分析方法样品S 1、S 2、S 3、S 4、S 5的形状和解剖方法如图2所示。样品S 1、S 2、S 3外形呈现“球拍状”,而样品S 4、S 5外形呈圆柱状,均在半径1/2处切取1 0mm1 0mm5mm的夹杂物分析样品,经打磨、抛光后将观察面处理至光洁镜面,放入扫描电镜进行夹杂物分析,另取4mm 4mm 7mm大小的立方体,经过打磨、清洗后放入氮氧仪测定全氧含量。在球拍状样品距底部高5mm处切取高度为5mm的圆片进行车屑,在圆柱状样品距底部高3 0mm处切取高度为1 0mm的圆片进行车屑,对获得的钢屑进行清洗后送往东北大学分析 测试中 心 测 定 其 中 的 全 铝 含 量55钢 铁第5 8卷(T A l)、酸溶铝(A ls)、C a含量和M g含量,考虑到加工过程中钢中成分只有全氧含量可能发生微小变化(源于气孔弥合),因此本研究对S 2、S 3、S 4样品进行全铝含量(T A l)、酸溶铝(A ls)、C a含量和M g含量的分析,对S 1、S 2、S 3、S 4、S 5样品进行全氧含量分析。(a)S 1、S 2、S 3形状和解剖方法;(b)S 4、S 5形状和解剖方法图2 取样方法F i g.2 S a m p l i n gm e t h o d2 研究结果2.1 钢液成分变化S 1、S 2、S 3、S 4、S 5的成分测试结果见表1。从表中可以看出,随着L F精炼的进行,钙含量下降十分明显,至L F软吹氩气之前,钙质量分数降低至0.0 0 12%。各样品中镁质量分数变化不大,均约为0.0 0 05%。相比之下,全铝和酸溶铝含量变化趋势都是先升高后降低。因为AO D工艺未加入铝,因此S 1中铝含量很低,在L F中铝作为脱氧剂加入钢液后,S 2样品中全铝和酸溶铝含量都得到了大幅度提高。到L F精炼后期,随着夹杂物大量上浮,钢液中的全铝含量逐渐下降,钢液中的酸溶铝含量随着精炼时间的增加逐渐升高。在模铸过程中,钢中的酸溶铝含量明显下降,这暗示浇注过程中可能出现二次氧化。在整个流程中,钢液全氧含量逐渐降低,这是因为L F过程中加入铝脱氧剂后形成的脱氧产物不断上浮去除。尽管模铸过程中出现了明显的铝损,但S 4样品中总氧含量仍然维持较低水平。在后表1 成分检测结果(质量分数)T a b l e1 C o m p o s i t i o nm e a s u r e m e n t r e s u l t s%成分S 1S 2S 3S 4S 5T O0.0 1 100.0 0 830.0 0 620.0 0 270.0 0 18M g0.0 0 050.0 0 060.0 0 03C a0.0 0 370.0 0 120.0 0 09A ls0.0 0 120.0 1 200.0 2 300.0 1 70T A l0.0 0 350.0 2 920.0 2 600.0 2 10续的热加工过程中,由于钢中气孔等缺陷得到了弥合,使全氧含量测量值进一步降低。2.2 夹杂物的演变 图3图7所示分别为样品S 1、S 2、S 3、S 4、S 5图3 样品S 1中夹杂物成分变化F i g.3 C h a n g eo f i n c l u s i o nc o m p o s i t i o n i ns a m p l eS 1图4 样品S 2中夹杂物成分变化F i g.4 C h a n g eo f i n c l u s i o nc o m p o s i t i o n i ns a m p l eS 2图5 样品S 3中夹杂物成分变化F i g.5 C h a n g eo f i n c l u s i o nc o m p o s i t i o n i ns a m p l eS 365第7期王 举,等:A I S I 4 3 1不锈钢生产过程夹杂物转变机理图6 样品S 4中夹杂物成分变化F i g.6 C h a n g eo f i n c l u s i o nc o m p o s i t i o n i ns a m p l eS 4的夹杂物成分和种类的演变现象。S 1样品中夹杂物主要为C a O-S i O2-A l2O3复合夹杂物,成分主要集中于相图中S i O2的初晶区,其典型形貌如图8图7 样品S 5中夹杂物成分变化F i g.7 C h a n g eo f i n c l u s i o nc o m p o s i t i o n i ns a m p l eS 5所示;随着L F中脱氧剂的加入,S 2样品中夹杂物主要为镁铝尖晶石,夹杂物形貌如图9所示;S 3样(a)样品S 1形貌;(b)夹杂物中S i;(c)夹杂物中O;(d)夹杂物中M g;(e)夹杂物中M n;(f)夹杂物中A l;(g)夹杂物中F e;(h)夹杂物中C a图8 样品S 1中夹杂物典型形貌F i g.8 T y p i c a lm o r p h o l o g yo f i n c l u s i o n s i ns a m p l eS 1(a)样品S 2形貌;(b)夹杂物中S i;(c)夹杂物中O;(d)夹杂物中M g;(e)夹杂物中S;(f)夹杂物中A l;(g)夹杂物中F e;(h)夹杂物中C a图9 样品S 2中夹杂物典型形貌F i g.9 T y p i c a lm o r p h o l o g yo f i n c l u s i o n s i ns a m p l eS 275钢 铁第5 8卷品中小尺寸夹杂物成分与S 2样品相比变化不大,但是在电镜下观察到一些多相复合球状大尺寸夹杂物,其形貌如图1 0所示,这些夹杂物多呈现均相复合,这表明在精炼中可能存在卷渣;S 4样品中夹杂物主要为A l2O3含量高的夹杂物,其形貌如图1 1所示;与S 4样品相比,S 5样品夹杂物主要体现在形貌的变化,其夹杂物形貌如图1 2所示,可见夹杂物有着不同程度的拉长和破碎。图1 3和图1 4所示分别为不同样品中夹杂物的平均成分质量分数变化和数量尺寸变化,从图中可以看到,模铸后夹杂物的氧化铝平均含量升高,夹杂物平均尺寸在软吹前达到最高,随后明显下降,单位面积夹杂物数量先逐渐下降,后期略有上升。(a)样品S 3的I类夹杂物形貌;(b)I类夹杂物中S i;(c)I类夹杂物中O;(d)I类夹杂物中M g;(e)I类夹杂物中M n;(f)I类夹杂物中A l;(g)I类夹杂物中F e;(h)I类夹杂物中C a;(i)样品S 3的I I类夹杂物形貌;(j)I I类夹杂物中S i;(k)I I类夹杂物中O;(l)I I类夹杂物中M g;(m)I I类夹杂物中M n;(n)I I类夹杂物中A l;(o)I I类夹杂物中F e;(p)I I类夹杂物中C a图1 0 样品S 3中夹杂物典型形貌F i g.1 0 T y p i c a lm o r p h o l o g yo f i n c l u s i o n s i ns a m p l eS 385第7期王 举,等:A I S I 4 3 1不锈钢生产过程夹杂物转变机理(a)样品S 4的I类夹杂物形貌;(b)I类夹杂物中S i;(c)I类夹杂物中O;(d)I类夹杂物中M g;(e)I类夹杂物中M n;(f)I类夹杂物中A l;(g)I类夹杂物中F e;(h)I类夹杂物中C a;(i)样品S 4的I I类夹杂物形貌;(j)I I类夹杂物中S i;(k)I I类夹杂物中O;(l)I I类夹杂物中M g;(m)I I类夹杂物中M n;(n)I I类夹杂物中A l;(o)I I类夹杂物中F e;(p)I I类夹杂物中C a;(q)样品S 4的I I I类夹杂物形貌;(r)I I I类夹杂物中S i;(s)I I I类夹杂物中O;(t)I I I类夹杂物中M g;(u)I I I类夹杂物中M n;(v)I I I类夹杂物中A l;(w)I I I类夹杂物中F e;(x)I I I类夹杂物中C a图1 1 样品S 4中夹杂物典型形貌F i g.1 1 T y p i c a lm o r p h o l o g yo f i n c l u s i o n s i ns a m p l eS 495钢 铁第5 8卷(a)样品S 5的I类夹杂物形貌;(b)I类夹杂物中S i;(c)I类夹杂物中O;(d)I类夹杂物中M g;(e)I类夹杂物中M n;(f)I类夹杂物中A l;(g)I类夹杂物中F e;(h)I类夹杂物中C a;(i)样品S 5的I I类夹杂物形貌;(j)I I类夹杂物中S i;(k)I I类夹杂物中O;(l)I I类夹杂物中M g;(m)I I类夹杂物中M n;(n)I I类夹杂物中A l;(o)I I类夹杂物中F e;(p)I I类夹杂物中C a;(q)样品S 5的I I I类夹杂物形貌;(r)I I I类夹杂物中S i;(s)I I I类夹杂物中O;(t)I I I类夹杂物中M g;(u)I I I类夹杂物中M n;(v)I I I类夹杂物中A l;(w)I I I类夹杂物中F e;(x)I I I类夹杂物中C a图1 2 样品S 5中夹杂物典型形貌F i g.1 2 T y p i c a lm o r p h o l o g yo f i n c l u s i o n s i ns a m p l eS 5图1 3 夹杂物成分质量分数变化F i g.1 3 C h a n g eo f i n c l u s i o n s c o n t e n t2.3 基于水浸探伤定位观测到的大尺寸夹杂物通过对不锈钢棒材进行超声波探伤并观察波形,在水浸探伤中定位夹杂物位置并切取样品,通过扫描电镜观察样品中的夹杂物形貌。经分析发现,图1 4 夹杂物数量尺寸变化F i g.1 4 C h a n g eo f t h en u m b e ra n ds i z eo f i n c l u s i o n s在探伤中发现的大尺寸夹杂物主要分为2类,I类为长条形大尺寸的A l2O3夹杂物,I I类为大尺寸多相复合夹杂物,分别如图1 5和图1 6所示。值得注意的是,这2类经探伤发现的夹杂物与图1 1(q)和图1 2(q)列出的夹杂物较为相似。06第7期王 举,等:A I S I 4 3 1不锈钢生产过程夹杂物转变机理(a)探伤样品的I类夹杂物形貌;(b)I类夹杂物中S i;(c)I类夹杂物中O;(d)I类夹杂物中M g;(e)I类夹杂物中M n;(f)I类夹杂物中A l;(g)I类夹杂物中F e;(h)I类夹杂物中C a图1 5 长条形大尺寸的A l2O3夹杂物F i g.1 5 A l2O3i n c l u s i o n sw i t hl a r g e s i z e i nl o n g s t r i p s(a)探伤样品的I I类夹杂物形貌;(b)I类夹杂物中S i;(c)I类夹杂物中O;(d)I类夹杂物中M g;(e)I类夹杂物中M n;(f)I类夹杂物中A l;(g)I类夹杂物中F e;(h)I类夹杂物中C a图1 6 大尺寸多相复合夹杂物F i g.1 6 L a r g e-s i z em u l t i p h a s ec o m p o s i t e i n c l u s i o n s3 夹杂物转变机理讨论结合前文所述,AO D末期时钢中夹杂物主要为S i O2含量高的C a O-S i O2-A l2O3复合夹杂物,在L F进站完成铝脱氧后,夹杂物转变为M g O-A l2O3和少量的铝酸钙夹杂物,由于铝的脱氧能力强于硅,因而铝会夺取与硅结合的氧,因此判断铝酸钙是由C a O-S i O2-A l2O3复 合 夹 杂 物 与 铝 反 应 而 来,而M g O-A l2O3是来自于钢液中铝、镁和氧之间的结合,这一点可由经商业热力学软件F a c t S a g e8.2的P h a s ed i a g r a m模块计算得到的M g-A l-O体系夹杂物优势区域图(图1 7)得到验证,此时钢液成分完全落入M g O-A l2O3稳定区。随着L F精炼的进行,夹杂物基本种类变化不大,但在电镜下观测到一些大尺寸的元素,是呈均匀分布的C a O-S i O2-A l2O3复合夹杂物,由于含硅夹杂物在铝脱氧后很难稳定存在,因此考虑这些夹杂物为精炼渣卷入所致。在模铸过程中,夹杂物成分明显向M g O-A l2O3和A l2O3的方向偏移,这说明在模铸过程中存在较为严重的二次氧化。在浇注过程中,自钢包底部水口浇下的注流与空气接触,会导致许多新的M g O-A l2O3和A l2O3夹杂物在钢液中形成,同时在钢液中还可以图1 7 热力学计算及夹杂物转变机理F i g.1 7 T h e r m o d y n a m i cc a l c u l a t i o n sa n di n c l u s i o nt r a n s i t i o nm e c h a n i s m s观测到含有钠、钾的含硅复合夹杂物,一般这类碱金属氧化物属于保护渣成分,因而可以判断在模铸过程中还存在保护渣的卷入。在后续的加工过程中,夹杂物的变化主要是破碎和拉长,由于A l2O3夹杂物多为簇群状夹杂物,在轧制过程中,随着钢基体的变形,簇群状的A l2O3夹杂物沿着轧制方向变形,在进行电镜观察时可见夹杂物呈长线状,尺寸往往很大,超过1 0 0m,容易在探伤中发现。而探伤不16钢 铁第5 8卷合发现的大尺寸含硅复合夹杂物普遍含有钠、钾,并且含量呈现“钠高钾低”这一特点,这与模铸后观测到的含硅夹杂物相似,故本研究判断这一类大尺寸夹杂物是保护渣卷入所致,而L F过程卷入的大尺寸含硅复合夹杂物在L F最后的软吹过程中上浮得到充分地去除。结合以上分析,通过图1 8对不锈钢A I S I 4 3 1生产过程夹杂物转变行为进行了总结。图1 8 全流程夹杂物演变机理F i g.1 8 E v o l u t i o nm e c h a n i s mo f i n c l u s i o n s i nw h o l ep r o c e s s4 工艺优化方向针对本研究发现的A I S I4 3 1不锈钢生产中的问题,应从以下几方面考虑工艺措施:1)应尽量缩小钢包水口与中注管的距离,避免注流接触空气的空间和时间;2)浇注过程中应合理控制氩气流量,既要保证氩气充分保护注流,也要避免影响注流失稳,加剧保护渣的卷入;3)通过优化铸模的流场设计,避免钢锭底部形成涡流导致非金属夹杂物富集,同时调整保护渣在铸模的位置,使保护渣平稳且充分地覆盖在钢液面上;4)保证精炼过程中软吹氩气时间,加强精炼过程中大尺寸夹杂物去除,但是软吹强度不宜过大,以避免钢液裸露接触空气。5 结论1)AO D末期的夹杂物主要是成分集中于S i O2初晶区的C a O-S i O2-A l2O3复合夹杂物,在进入L F后转变为了尖晶石和少量的铝酸钙夹杂物,这是因为加入钢液中的铝与夹杂物中的S i O2发生了置换反应。2)A I S I 4 3 1不锈钢探伤不合的大尺寸夹杂物主要有2类,分别为A l2O3和硅系复合夹杂物。这2类夹杂物都是在模铸过程中形成的,A l2O3源自于钢液与空气接触后发生了新的铝氧反应,而含钠、钾的硅系复合夹杂物来自于保护渣卷入,这是因为碱金属元素是保护渣的常见组元,且在精炼过程中发现的大尺寸夹杂物并不含这2种元素。3)本研究提出几点工艺改进方向,即模铸过程中尽量缩小出钢口与中注管的距离,避免裸露钢液长时间接触空气造成二次氧化,同时浇注过程中应全程合理进行氩气保护,既要保证氩气充分保护注流,也要避免影响注流失稳,加剧保护渣的卷入。通过优化铸模的流场设计,避免钢锭底部形成涡流导致非金属夹杂物富集,同时调整保护渣在铸模的位置,使保护渣平稳且充分地覆盖在钢液面上。除此之外,应保证精炼过程中软吹氩气时间,加强精炼过程中大尺寸夹杂物去除,但是应当合理控制软吹强度,不宜过大,以避免钢液裸露接触空气。参考文献:1 刘城城,张立峰,任英,等.非金属夹杂物对不锈钢耐点蚀性能影响的综述J.钢铁研究学报,2 0 2 1,3 3(1 0):1 0 4 0.(L I UCC,Z HANGLF,R E NY,e t a l.R e v i e wo ne f f e c t o f n o n-m e-t a l l i ci n c l u s i o n so np i t t i n gc o r r o s i o nr e s i s t a n c eo fs t a i n l e s ss t e e lJ.J o u r n a lo fI r o na n dS t e e lR e s e a r c h,2 0 2 1,3 3(1 0):1 0 4 0.)2 庄迎,李国平.排气系统用耐热不锈钢夹杂物控制理论与实践J.钢铁,2 0 2 3,5 8(3):1 5 1.(Z HUAN GY,L IGP.I n c l u-s i o nc o n t r o lt h e o r ya n dp r a c t i c eo fh e a tr e s i s t a n ts t a i n l e s ss t e e l f o re x h a u s ts y s t e mJ.I r o na n dS t e e l,2 0 2 2,5 8(3):1 5 1.)3 S T EWA R TJ,W I L L I AM SDE.T h e i n i t i a t i o no f p i t t i n gc o r-r o s i o no na u s t e n i t i c s t a i n l e s s s t e e l:O n t h e r o l e a n d i m p o r t a n c eo f s u l p h i d ei n c l u s i o n sJ.C o r r o s i o nS c i e n c e,1 9 9 2,3 3(3):4 5 7.4 P A R KJ H,KAN G Y.I n c l u s i o n si ns t a i n l e s ss t e e l s:Ar e v i e wJ.S t e e l R e s e a r c h I n t e r n a t i o n a l,2 0 1 7,8 8(1 2):1 7 0 0 1 3 0.5 P A R KJH,T O D O R O K IH.C o n t r o lo fM g OA l2O3s p i n e li n c l u s i o n s i ns t a i n l e s ss t e e l sJ.I S I JI n t e r n a t i o n a l,2 0 1 0,5 0(1 0):1 3 3 3.6 X I A OLIU,YAN GJ,L I N Y,e ta l.E f f e c to fC eo ni n c l u-s i o n sa n d i m p a c t p r o p e r t yo f 2 C r 1 3s t a i n l e s s s t e e lJ.J o u r n a lo f I r o na n dS t e e lR e s e a r c hI n t e r n a t i o n a l,2 0 1 0,1 7(1 2)5 9.7 Y I NX,S UN Y,YAN G Y,e ta l.E f f e c to fa l l o ya d d i t i o no ni n c l u s i o ne v o l u t i o ni ns t a i n l e s ss t e e l sJ.I r o n m a k i n ga n dS t e e l m a k i n g,2 0 1 7,4 4(2):1 5 2.8 翟俊,郎炜昀,杨永杰.不锈钢典型夹杂物在轧制过程的衍变26第7期王 举,等:A I S I 4 3 1不锈钢生产过程夹杂物转变机理分析J.中国冶金,2 0 2 3,3 3(1):1 2 3.(Z HA IJ,L AN G WY,YAN GYJ.A n a l y s i s f o r e v o l u t i o no f t y p i c a l i n c l u s i o n s i ns t a i n l e s ss t e e ld u r i n gr o l l i n gJ.C h i n aM e t a l l u r g y,2 0 2 3,3 3(1):1 2 3.)9 王巍,张壮,张力萍,等.节镍型奥氏体不锈钢轧板表面脱皮缺陷特征与成因J.中国冶金,2 0 2 2,3 2(6):1 3 9.(WAN GW,Z HAN GZ,Z HAN GLP,e t a l.C h a r a c t e r i s t i c s a n d f o r m a-t i o nm e c h a n i s mo f s u r f a c ep e e l i n gd e f e c t so nr o l l e dp l a t e so f an i c k e l-s a v i n ga u s t e n i t i cs t a i n l e s