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冷轧精密钢管非金属夹杂物的形成与消除

冷轧精密钢管掺杂物就其主要来源划分为内部和外界掺杂物两大类。前者是指脱氧反应的产物,大部分上浮进入渣中,尚有少部分来不及上浮流出而残存在钢中。除此之外,钢液在凝结环节中,因为溫度降低,氧和硫在钢中的溶解性降低,以氧化物和硫化物形式析出。除此之外,在冶炼至浇注环节中,钢液要吸收大气环境中的氮和氧所产生的掺杂物,有一些未流出而留存在钢中,这类都隶属于内部掺杂物。

外界掺杂物是指原料带入的,炉衬、钢包和汤道侵蚀下来的耐火材料;渣洗和钢渣混出造成的混渣等。外界掺杂物尺寸一般较大,大尺寸的氧化物约70%是外界的;小尺寸的氧化物70%左右来自脱氧产物,还有些掺杂物是内外结合产生的,如被冲入钢液中细小炉渣可成为内部掺杂物析出的核心:外界掺杂物可能与钢液发生化学反应,改变其成分和结构。因此,要严格区分外界和内部掺杂物是困难的。在正常冶炼情况下,冷轧精密钢管中掺杂物主要是来自内部的,即由氧和硫产生的氧化物和硫化物。

从研究结果得出,精密无缝管中氧化物系掺杂的数量随含氧量增加而提高。因此,降低冷轧精密无缝管中氧含量对减少掺杂有着十分重要的意义,这就要求冶炼时进行充分的脱氧。生产上采用的脱氧方法有扩散和沉淀脱氧两种。在脱氧时,不仅要选用强的脱氧剂,而且要考虑脱氧产物上浮流出的速度。铝是一种强脱氧剂,且脱氧产物(Al2O3)与钢液界面张力大,上浮流出速度快,故被选为常用的脱氧剂。

加铝量与冷轧精密钢管中氧含量和渣中FeO含量有关,终脱氧的关键要控制钢适当的残铝量,它对钢中掺杂物有很大的影响。残铝量增加时,则Al2O3掺杂增加。球状不变形掺杂物含量随残铝量的变化不是单调的,氧化物总含量在残铝量为0.015〜0.02%时最少;且随着残铝量增加,氧化物尺寸变小,而总的污染程度提高。残铝量还影响氧化物掺杂的性质、特征和成分。当残铝量在0.010%以下时,氧化物为呈条状和脆断状的硅酸盐,残铝量增加到0.015%,氧化物为呈密集的脆断状铝硅酸盐和单个的粗大点状掺杂。

残铝量增至0.02%时,氧化物呈细小刚玉和脆断状的铝硅酸盐。当残铝量从0.02%增加到0.07%时,则铝硅酸盐、刚玉和尖晶石掺杂物的数量都有增加。关于残铝量与冷轧精密钢管中氧含量的关系,当残铝量由0.008%增至0.025%时,氧含量大约减少50%;增至0.052%时,精密冷轧钢管中自由氧含量就很少了。对不同残铝量的钢进行疲劳试验,结果表明,随钢中残铝量增加,疲劳寿命降低。所以在生产上要认真选择终脱氧加铝量,有的建议残铝量控制在0.02%左右比较合适。

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