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微孔MgO耐火材料对钢液成分的影响

发布日期： 2020-07-07 10:53:51 阅读量（347）作者：

在1560℃温度条件下，3种镁质耐火材料浸泡在钢液中的相互作用后，钢中的O和N含量随时间的变化如图1所示，从图中可知，与原始钢中的O、N 含量(分别为47×10-6、25×10-6，质量分数)相比，钢中 TO 含量快速增加然后逐步下降;钢中 N含量略微升高，N 的质量分数范围为23.7×10-6～29.7×10-6。钢液保温0min时，浸泡S1、S2、S3的钢样中 TO 质量分数明显提高，分别达到 248× 10-6、163×10-6、170×10-6，这表明钢液在极短时间内就被耐火材料及气氛中的残余氧所氧化，其中，致密镁质耐火材料造成钢中O含量增加最高，微孔MgO质及镁碳质耐火材料造成的O含量增加较低。在保温5min时，钢样中O含量达到最大，但随于钢中夹杂物有了足够的时间碰撞长大上浮或者被吸附到耐火材料表面所致。保温35min时，S1、S2和S3浸泡的钢样中 TO 质量分数分别为 204×10-6、108×10-6、70×10-6，与原始钢中的 TO 含量相比，均有一定程度的二次氧化。因此，在实际生产中，中间包耐火材料对IF钢的中间包浇注头坯的洁着浸泡时间的延长，钢中TO含量逐步降低，这是由净度有影响，通常有必要对头坯进行降级改判。

图1 实验过程中各组钢样 O和 N含量随时间的变化

图2显示了钢中C含量随3种耐火材料浸泡时间的变化，从图中可以看出，与原始钢中 C 含量(61×10-6，质量分数)相比，不含碳的耐火材料(S1和S2)浸泡的钢中 C含量变化不大，接近于原始钢中C含量水平，表明不含碳的致密镁质及微孔 MgO质耐火材料没有造成增碳。而镁碳质耐火材料(S3)浸泡钢中C含量随时间不断增加，保温35min时，钢中C质量分数达到890×10-6，不能适应超低碳钢的生产需要。其增碳原因主要包括2个方面，一是镁碳耐火材料中的石墨直接向钢液中溶解;另一方面，在与高温钢水相互作用下，镁碳耐火材料中石墨与氧化镁发生反应生成镁蒸气和 CO，镁蒸气在氧化镁颗粒周围氧化沉积，从而使钢中C含量增加。因此，虽然镁碳耐火材料对钢中增氧较低，但其对钢中增碳量非常显著，不利于超低碳IF钢的C含量的控制。

钢样中Ｃ含量随时间的变化

图2 钢样中Ｃ含量随时间的变化

耐火材料主要由氧化物构成，在钢的冶炼、精炼及储运过程中与钢液直接接触，不仅对钢液中O含量有影响，同时也影响着钢中合金元素成分。钢中Al、Si、Mn的含量随3种耐火材料浸泡时间的变化如图5所示，从图中可以看出，与原始钢中的相应成分相比，钢中 Al的含量随浸泡时间明显降低，最终在低浓度保持稳定。钢中 Mn含量随着时间呈略微降低的趋势，其中S2和S3浸泡的钢样中 Mn含量下降幅度略小于S1钢样，被再次氧化的程度较小，与3种镁质耐火材料浸泡钢中 TO含量大小一致(图3)，而钢中Si含量随浸泡时间的延长略微增加。

在高温状态下，钢液中的 Al、Si、Mn等合金元素可能与耐火材料相关组分发生的反应如式(1)～式(4)：