本发明涉及一种钡元素作为脱氧剂用于低碳低硅钢脱氧的工艺。
背景技术：
在传统生产工艺中，低硅、低碳铝镇静钢为改善组织结构，消除皮下气泡产生，通常要求具有适量的铝含量，钢中夹杂物数量要少，尺寸要小，并能呈塑性，生产中采用大量的铝进行脱氧，钢水过剩的氧量势必产生大量的a1203,常导致水口结瘤，中断浇注。因此，选择合适的脱氧材料，执行正确的脱氧工艺路线是生产低硅、低碳铝镇静钢的重要环节。新疆八一钢铁股份有限公司，2013年采用转炉-精炼-连铸的生产模式生产h08a、ls等低碳低硅钢，脱氧工艺采用转炉铝脱氧，精炼后喂钙线变性处理的方式，此工艺到氩站控氧极其不稳定，氩站补铝量较大，对钢水中变性产物，变性量及时间要求高，稍有处理不当易造成铸机钢水可浇性差，导致浇注时中包水口发生结瘤停机；另外，水口内的粘附物一旦被冲刷掉，随即进入钢中，恶化钢坯质量，铸坯易产生成分异议；因控氧不稳定，氩站处理过程中炉渣回氧现象较为明显，硅损严重，硅低于0.015%时，易产生皮下气泡，无法正常轧制。
现行生产低碳低硅钢脱氧路线采用si+mn+al脱氧，形成的脱氧产物有⑴蔷薇辉石2mno•al2o3•sio2；⑵硅铝榴石3mno•al2o3•3sio2；⑶纯al2o3。由于铝是强脱氧剂，单一使用铝脱氧则会生成al2o3，而al2o3熔点高达2050℃，在钢水温度下呈固态，al2o3含量高时，钢水可浇性差，易堵水口，另外，al2o3为不定性夹杂，影响钢材性能。为此，对于用铝脱氧的钢种，通过采用sica合金进行配硅，同时利用含ca元素的脱氧产物，改变夹杂物形态，减少纯al2o3的生成，改善钢水可浇性。当0.10＜ω（ca）/ω（al）＜0.15时，生成12cao•7al2o3低熔点脱氧产物，可改善改善钢水流动性，完全避免水口结瘤，但是在生产过程中由于钢水氧含量、喂线过程中吸氧作用及生产节奏影响，钢水ca含量控制不稳定，很难做到准确控制含量。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种钡元素作为脱氧剂用于低碳低硅钢脱氧的工艺，根据h08a、ls等低碳低硅钢的工艺特点，开发过程中从成分控制、氧含量控制进行考虑，通过选定合理的脱氧手段，稳定成分及氧含量控制，提高铸坯质量，满足低碳低硅钢的生产需求。
本发明的目的是这样实现的，一种钡元素作为脱氧剂用于低碳低硅钢脱氧的工艺，在传统脱氧工艺中采用硅钙钡合金作为脱氧剂，其加入量和加入方法均与传统脱氧工艺中使用的脱氧剂相同。
硅钙钡合金作为一种新型脱氧剂,具有较好的脱氧和净化钢质作用。众所周知,碱土金属具有很强的化学性质。从铝、硅、钙、钡的脱氧能力看,从大到小依次为ca>ba>al>si。但是从物化性能来看,钡和钙相比,优点为密度大、沸点高、蒸气压低。关于钡系复合脱氧剂的研究,认为钡系合金脱氧能力强,钡的脱氧能力比铝高二个数量级,能提高钙的溶解度,能够形成低熔点化合物,减少非金属夹杂物含量,改变夹杂物形态。见表1。
表2为相同条件下转炉出钢前后测定钢水氧活度值。理论可知,在相同条件下,钢液温度高,则钢液中氧活度大。在转炉终点钢水温度和活度氧相近,钢包内钢水碳含量在0.06%-0.07%范围内,即试验条件基本相同的情况下,采用硅钙钡合金脱氧效果好。采用硅钙钡合金脱氧,当钢水温度为1581℃时,平均钢包氧含量13.5ppm;与硅钙合金脱氧情况相比,平均氧含量降低。硅钙钡合金脱氧能力强的原因是:ba的脱氧能力大;ba的沸点高于炼钢温度,蒸汽压低;ba的存在降低ca的蒸汽压,提高了ca的利用率;硅钙钡合金的比重比硅钙合金大,因此利用率高。
对浇注的钢样进行金相夹杂物检验,分别为用sica、sicaba脱氧处理后钢中夹杂物形貌和分布。结果表明:使用sicaba合金处理后的钢样夹杂物多为点球状颗粒,且呈弥散分布,均得到良好的变性;而用sica处理后的钢中夹杂物多为长条状,且尺寸较大。用扫描电镜分析夹杂物成分,结果显示出:alfe+sica脱氧处理后的条状夹杂物主要为al2o3夹杂,还有少量的硅酸盐;用alfe+sicaba处理后的球状夹杂物主要为含钡量高的硅酸盐bao•sio2或(bao•cao)•sio2及少量含钡量高的硫化物细小颗粒,多数夹杂物为几微米的球状颗粒,且分布均匀。
主要改进效果：
1、冶炼低硅低碳钢使用硅钙钡脱氧与硅钙脱氧相比,采用硅钙钡合金脱氧能够降低钢中全氧及改善非金属夹杂物。
2、硅钙钡脱氧剂能够满足低碳低硅钢的生产,并由此产生较大的潜在经济效益和社会效益。
具体实施方式
一种钡元素作为脱氧剂用于低碳低硅钢脱氧的工艺，在传统脱氧工艺中采用硅钙钡合金作为脱氧剂，其加入量和加入方法均与传统脱氧工艺中使用的脱氧剂相同。