[发明专利]一种钢中大型夹杂物的跟踪分析方法

说明书

本发明公开了一种钢中大型夹杂物的跟踪分析方法，其方法为：（1）在中间包准备阶段，向中间包工作衬的涂抹料或捣打料中加入稀土化合物；在中间包覆盖剂中配入稀土化合物；在转炉出钢过程中，向钢包中加入稀土化合物；所述三种稀土化合物中的稀土元素均不相同；所述保护渣中含有氧化钾或氧化钠；（2）取试样用大样电解法分析，确定钢中夹杂物的含量；（3）将大样电解法挑选出的夹杂物固定在金属块上，在扫描电镜下观察夹杂物的形貌及其成分，根据其中的各稀土元素含量以及钾或钠含量，分析钢中夹杂物的来源及分布。本方法能彻底摸清钢中夹杂物的来源及分布，为提高连铸坯洁净度水平提出有针对性的改进措施，优化生产工艺，提高产品质量。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，尤其是一种钢中大型夹杂物的跟踪分析方法。

背景技术

钢中夹杂物的控制一直是纯净钢冶金的一个重要方向。钢的洁净度主要受非金属夹杂物的影响，非金属夹杂物不仅破坏了钢基体的连续性及致密性，而且对钢的力学性能和使用性能有着非常大的影响。钢中即使含有少量的夹杂物也会显著影响钢的金属性能，从而大大降低钢材的质量。

钢中夹杂物的控制涉及到夹杂物的数量、大小、尺寸分布、化学成分、形貌以及在钢中均匀化的控制。其中夹杂物的尺寸尤其重要，因为大颗粒夹杂物是钢缺陷发生的主要原因之一。有时在一炉钢中仅仅一个大型夹杂物就可造成严重缺陷。以低碳铝镇静钢为例，目前很多家钢厂均能把总氧控制在10～15ppm的超低水平内，但产品缺陷仍然时有发生，这主要是因为所报道的10～15ppm总氧水平是指稳态浇铸情况下的总氧含量，但缺陷的发生来源于非稳态浇注过程中生成的大颗粒夹杂。例如，汽车用低碳铝镇静钢冷轧板的条状缺陷，如果伴随有压延的气泡则称为铅芯缺陷，严重的气泡和夹杂物相结合的缺陷又称作串状鼓泡缺陷，这些缺陷的主要来源包括连铸中间包覆盖剂在换包时卷入钢液，或者是钢包壁侵蚀物和水口堵塞物，或者来自于结晶器保护渣。这也说明夹杂物的来源是一个十分复杂的过程，在炼钢生产过程中，如何准确找到夹杂物的来源、防止钢水污染进而减少连铸坯中的夹杂物含量一直是冶金工作者研究的课题。

钢中非金属夹杂物按其来源分为内生夹杂物和外来夹杂物。内生夹杂物是脱氧产物或者是钢水凝固过程中的析出物。如低碳铝镇静钢中的氧化铝夹杂物和硅镇静钢中的氧化硅夹杂即产生于钢中溶解氧和加入的铝或硅脱氧剂之间的反应，是典型的脱氧生成的夹杂物。外来夹杂物是钢水和外界之间偶然的化学和机械作用的产物，尤其是在非稳态浇注过程中如一个浇注周期的开浇阶段、换钢包期间、换水口期间、浇注末期及浇注过程中的拉速、钢水液面波动等，其来源主要是钢水二次氧化、卷渣、包衬耐火材料侵蚀及化学反应等。

由于夹杂物在整个生产过程中都有可能产生，因此在生产的各个阶段，夹杂物数量、尺寸分布、形状及成分都应该进行检测。钢铁企业比较常用的直接法为金相显微镜法，即把试样经过磨、抛制成金相样后，在光学显微镜下研究金相切面上夹杂物的形貌、大小、数量和分布以及夹杂物的物理化学特征，其具有简单、直观、快速的优点，但金相试样法研究钢中夹杂物的前提是必须在金相切面上暴露并寻找到夹杂物。由于钢中夹杂物在三维基体中的分布是随机的，任意磨抛的金相面上夹杂物的出现也带有随机性，因此用金相试样法很容易出现漏检的现象且不能观察到夹杂物的完整形貌。