钢液钙处理过程有效钙硫比对303 t超大钢锭中硫化物形貌的影响

周秋月; 任英; 巴钧涛; 张立峰

doi:10.13374/j.issn2095-9389.2023.02.17.003

工程科学学报 ›› 2024, Vol. 46 ›› Issue (4) : 715 -722. DOI: 10.13374/j.issn2095-9389.2023.02.17.003

钢液钙处理过程有效钙硫比对303 t超大钢锭中硫化物形貌的影响

周秋月, 任英, 巴钧涛, 张立峰

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摘要

通过工业实验研究了钙处理对303 t的16Mn重型管板铸锭中硫化物形貌的控制.未钙处理的锻件缺陷主要分布在轴向上靠近顶部、径向上在距中心1/2以内位置，缺陷主要为大尺寸Ⅱ类MnS夹杂物.采用Micro-CT检测了铸锭顶部中心位置MnS夹杂物三维分布，夹杂物为长条状和片状，数密度为0.77 mm^-3，最大直径为1370μm.在真空脱气后对钢液进行钙处理，钙处理不仅将钢液中原生Al₂O₃夹杂物改性为液态钙铝酸盐，并且钙会在钢液凝固和冷却过程中优于锰先与硫结合生成CaS.通过FactSage热力学计算得到，钙处理将MnS夹杂物的析出温度由1244.7℃降低至1227.9℃，同时减少了MnS夹杂物析出量.钙在改性硫化物之前先改性了钢中氧化物，因此提出了有效钙硫比Ca/Seff.用来表征钙处理对硫化物形貌的影响，Ca/Seff.的含义为改性硫化物的有效钙和钢中硫的原子浓度比，可以直接根据钢液的总氧T.O含量、总硫T.S含量和总钙T.Ca含量计算得到，此公式适用于硫质量分数小于30×10^-6的低硫钢.随着钢中Ca/Seff.增加，铸锭顶部硫化物长宽比逐渐减小.钙处理后钢中有效钙硫比Ca/Seff.应大于0.8，铸锭顶部硫化物平均长宽比小于1.2,CaS和MnS复合硫化物以钙铝酸盐夹杂物为核心析出，硫化物为球形且尺寸显著减小，此时钙处理改性铸锭中硫化物效果较好.