高强度工程机械用钢铸坯夹杂物分析

朱鸿鑫¹,杨新龙²,王汝栋¹,余伟³,崔衡¹

(1. 北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心， 北京 100083；2. 甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司，甘肃 嘉峪关 735100；3. 北京科技大学高效轧制与智能制造国家工程研究中心， 北京 100083)

摘要：为了解某厂高强度工程机械用钢Q550MD铸坯夹杂物来源，优化生产工艺，提高铸坯质量，采用大样电解和夹杂物自动扫描分析方法，对铸坯中夹杂物数量、尺寸、形貌及成分进行研究。结果表明，电解试样中大型夹杂物尺寸集中在80~140 μm，形状大多为球形，主要成分为铝酸钙。铸坯中大型夹杂物在形成最终复合夹杂物前均来自于钢包，且可能发生结晶器卷渣。检测的铸坯宽度方向1/4位置发现夹杂物聚集现象，夹杂物数量明显高于边部和1/2位置，这与结晶器流场不合理有关。

关键词：工程机械用钢； 夹杂物； 铸坯质量； 大样电解； 自动扫描电镜分析

1 引言

工程机械是装备工业的重要组成部分，主要用于国防建设工程、交通运输建设、能源工业建设等领域。各类工程机械长期处在恶劣的工作环境中，这对工程机械用钢的强度、韧性、塑性等方面较常规钢材要求更高。而钢中夹杂物是影响钢材质量的关键因素之一，钢中大型夹杂物破坏了钢材内部结构，引发产品缺陷，降低钢材理化指标，严重时可造成钢材质量不合格，因此对工程机械用钢铸坯夹杂物进行研究有利于改善其质量。

钢中大型夹杂物的来源复杂。学者们研究发现，精炼工序添加的大量铝钙精炼渣被卷入到钢液内部是大型夹杂物的来源之一；精炼渣与耐火材料的反应产物也可形成部分大型夹杂物；还有研究表明，来源于钢包水口引流砂形成的大型夹杂物多以铬和硅为主要成分；结晶器卷渣同样为大型夹杂物的重要来源。某厂关于Q550MD铸坯夹杂物来源尚不明确，本文使用大样电解和夹杂物自动扫描方法，对Q550MD铸坯夹杂物的成分、尺寸、数量进行研究，分析其夹杂物来源，为企业生产工艺的改进提供指导和借鉴。

2 精选图表

3 结论

(1)对Q550MD铸坯进行洁净度分析发现，铸坯中大型夹杂物主要为球形颗粒，尺寸主要集中在80~140 μm，所有夹杂物均为复合夹杂，成分主要为钙铝酸盐类。

(2)本试验中大型夹杂物在最终复合前均来自于钢包，钢包中夹杂物进入铸坯中的主要原因是钢包对夹杂物去除率较低，且余钢量不足，容易发生钢包下渣，导致夹杂物进入后续连铸过程。建议增加钢包下渣检测装置，并适当增加钢包余钢量，降低钢包中夹杂物进入中间包的数量，并可通过进一步优化钢包流场，促进钢包夹杂物上浮去除。

(3)铸坯宽度方向1/4位置大型夹杂物和氧化物类显微夹杂物数量明显多于边部和1/2位置，这与结晶器流场不合理有关。建议优化结晶器流场和结晶器保护渣，尤其关注结晶器宽度1/4位置流场，降低结晶器卷渣发生率，提高结晶器钢水中夹杂物上浮去除吸附率。