低倍檢驗中發(fā)現(xiàn)20Cr 鋼存在低倍夾雜,，利用掃描電鏡及能譜儀對低倍夾雜的形貌及化學成分進一步分析,，結果顯示該低倍夾雜的化學成分與大包渣成分接近,，通過分析該爐鋼水冶煉過程,，發(fā)現(xiàn)該爐存在冶煉時間過長,、大包下渣檢測未啟用、引流開澆等異?，F(xiàn)象,，該爐大包下渣檢測失靈，造成大包渣卷入中間包中,，隨鋼流進入結晶器后被凝固坯殼捕捉造成低倍夾雜超標,，針對此現(xiàn)象首先采取了穩(wěn)定生產節(jié)奏、加強大包下渣的監(jiān)測,、定期對中包進行排渣等措施,，后期軋材低倍夾雜明顯減少，下一步通過中包技改,，促進夾雜物上浮,，進一步提高鋼材純凈度。

1引言     

20Cr 為低淬透性滲碳合結鋼,，主要用于制造整體強度要求較高,、表面耐磨損且形狀較為復雜、負荷不大的滲碳零件,，如變速箱齒輪,、齒輪軸,、蝸桿、爪型離合器等,。某公司該鋼種產量較大,，有較為完善的產品質量管控體系，產品質量相對穩(wěn)定,，對于生產異常的爐次會加嚴檢測,，確保產品質量合格,。    該爐20Cr 鋼的生產流程為: 70 t 電弧爐→70 tLF 精煉爐→150 方五機五流小方坯連鑄機,，中間包鋼水容量為15 t，鑄機流間距為1.25 m,。

2低倍夾雜形成原因分析     

因電爐出鋼后鋼水中P 含量超國標上限,，與后一爐次互兌鋼水倒包處理，導致該爐鋼在LF 精煉位冶煉130 min,，嚴重超時,，質量處做異常處理，取雙倍樣檢驗低倍夾雜情況,，在檢測過程中發(fā)現(xiàn)了低倍夾雜,。

     為進一步查清其來源，又利用掃描電鏡及能譜分析儀對夾雜物進行了高倍檢測及成分分析,。   夾雜物的主要成分為Ca,、Al、Si,、Mg 的氧化物,，見表2; 以上元素都為易氧化元素，在夾雜物中都是以氧化物的形式存在,，根據(jù)元素的質量百分數(shù)可得到對應氧化物的質量百分數(shù),。

低倍夾雜的主要成分和精煉渣成分非常接近，因中包覆蓋劑及結晶器保護渣堿度均＜1,，與該類夾雜物成分差別較大,，排除中包液面或結晶器液面波動卷渣的可能。相對于大包渣成分,，該夾雜物中CaO 含量下降,，Al2O3和MgO 含量相對上升，說明大包渣進入鋼水中后,，與鋼中的成分或夾雜物進一步發(fā)生反應,。因20Cr 為含鋁鋼，在澆鑄過程中因大包引流開澆,，鋼水二次氧化較強,，鋼中Al2O3夾雜含量增多,，鋼水純凈度較差，大顆粒夾雜在隨鋼流的流動過程中不斷與鋼中夾雜物碰撞長大,，導致該類夾雜物中的Al2O3含量升高; 冶煉后期中包耐材侵蝕較重,，特別是沖擊區(qū)，因沖擊區(qū)較小,，拉速較快,，沖擊區(qū)內無穩(wěn)流裝置，耐材侵蝕嚴重,，侵蝕后的鎂質耐材部分會進入鋼水中,，造成MgO 類夾雜物的增多。Ca,、Al,、Si、Mg 等基本呈均勻分布,，無明顯聚集,，S 主要沿該夾雜物邊緣分布，S 主要以CaS 或MnS 兩種形式存在,，MnS 夾雜凝固點較低,，一般是在鑄坯凝固冷卻過程中形成，因異相形核相對于均相形核所需的自由能更低,，該類夾雜物通常會在鋼水中已存在的夾雜物表面生成并長大,，但因S 與Mn 存在部位并不重合，所以該類夾雜物應為CaS 夾雜,。由脫硫反應可知,，該夾雜物中的CaO 成分與鋼水中的S 發(fā)生了脫硫反應，如式⑴所示; 該反應產生的［O］進一步與鋼中的［Al］反應生成Al2O3,，如式⑵所示:    由未反應核模型可知,，新生成的CaS 分布在大顆粒夾雜周圍，并且因反應時間太短或擴散速度太慢,，生成物只沿夾雜物淺表層分布,，同時該反應也進一步提高了夾雜物中Al2O3的含量，降低了CaO的數(shù)量,，與大包下渣的推測相吻合,。

    該爐鋼因磷高倒包冶煉時間較長，高溫鋼水對鋼包包壁耐材侵蝕較為嚴重,，導致渣中MgO 含量較正常爐次偏高約3 個百分點,，并且因鋼水在包時間長導致開澆燒氧引流，鋼水二次氧化嚴重,。通過查找大包下渣檢測系統(tǒng)趨勢圖可知,，該爐大包下渣檢測反應遲鈍,，大包下渣后水口關閉時間延遲約10 s，大量大包渣進入到中包沖擊區(qū)中,，因沖擊區(qū)較小,，鋼水在沖擊區(qū)內的停留時間較短，爐渣隨鋼流進入中包內,，中包容量較小,，部分夾雜物來不及上浮又隨鋼流進一步進入到結晶器內。另外,，該爐澆鑄斷面為150 mm2,，水口為直通型，結晶器內鋼水回流量較小,，進入結晶器內的夾雜物上浮量很少,，基本會隨鋼流進入到結晶器內,，并在鑄坯下行過程中不斷上浮被凝固坯殼捕捉,，對應的大顆粒夾雜通常位于軋材皮下位置。由以上分析可知,，低倍夾雜形成的主要原因為:⑴電爐出鋼磷高導致倒包,，鋼水倒包對耐材沖刷嚴重，二次氧化嚴重,，增加了大包引流開澆的幾率,，進一步造成鋼水的二次氧化，鋼水純凈度較差;⑵大包下渣故障檢測未檢測到大包下渣并及時關閉大包,，造成大量大包渣進入到中包內,，是造成低倍超標的直接原因;⑶鑄坯斷面小、中包小,、中包沖擊區(qū)較小,，鋼水在中包內的停留時間短，不利于夾雜物上浮,，對鋼水的后期凈化作用有限,。3解決措施 ⑴穩(wěn)定生產節(jié)奏，減少因成分,、設備異常等原因造成的倒包,、停等等非正常作業(yè)。⑵大包下渣監(jiān)測實行設備檢測與人工觀察雙重控制,，防止設備故障或檢測不準確時造成大包大量下渣影響鋼水質量,，同時每個中包至少排渣一次，特別是在大包大量下渣時必須排渣處理,，防止大包渣被卷入鋼水中污染鋼水,，也便于人工判斷大包下渣狀況,。⑶對中包進行技改，擴大中包容量,，增加中包沖擊區(qū)體積; 安裝穩(wěn)流器,，合理設置中包流場，使中包鋼水中夾雜物盡可能上浮,。⑷通過穩(wěn)定生產節(jié)奏和加強大包下渣監(jiān)測,，2022年2—6 月份低倍檢測合格率保持在較高的水平，總體呈上升趨勢,。

4結語 ⑴通過對低倍夾雜的出現(xiàn)位置及主要成分的確定,，與保護渣、中包覆蓋劑,、大包渣等成分對比分析后,，確定了低倍夾雜來自于大包渣。⑵通過分析冶煉過程的相關數(shù)據(jù),，找出了影響低倍夾雜的主要因素,，如倒包、精煉時間長,，大包引流,、大包下渣、中包較小等間接或直接導致了該爐鋼水潔凈度差,，出現(xiàn)低倍夾雜,。⑶針對低倍出現(xiàn)的原因有針對性地采取了穩(wěn)定生產節(jié)奏，加強大包下渣監(jiān)控等措施,，低倍夾雜數(shù)量出現(xiàn)了明顯下降,，再無含大包渣成分的低倍出現(xiàn)，下一步通過進一步的技改將更進一步地提高鋼水質量,，減少低倍超標缺