低碳铝镇静钢铸坯长度方向上T.O和夹杂物的分布规律研究

舒宏富，刘启龙，程锁平

（马鞍山钢铁股份有限公司 安徽马鞍山 243000）

SPHD深冲钢因屈服强度低、伸长率高、冲压性能好，用于汽车及家电制造行业的具有一定变形程度的深冲零件，对夹杂物要求较高。连铸浇次开始一般需要切头，切头后的第一块铸坯是否需要降级使用是降本增效和避免产品缺陷的关键问题。关于铸坯T.O和夹杂物分布规律研究较多［1］-［5］，但基本上是集中于研究夹杂物在铸坯厚度和宽度方向上的分布规律，而铸坯长度方向上夹杂物的分布规律研究较少。首钢进行了IF钢头坯长度方向上的洁净度定量研究［6］，为铸坯的分级利用提出了具体指导。邯钢也做过类似研究［7］，提出了铸坯切割优化措施。

本文对比研究了低碳铝镇静钢铸坯火焰清理前后沿长度方向上的全氧含量及夹杂物数量、尺寸的差异，为确定合适的切头长度和处置利用第一块铸坯提供了依据。

1 试验方法

试验钢种为“转炉-RH-双流板坯连铸”工艺生产的SPHD低碳铝镇静钢。取连铸浇次第一炉钢水的每流切头500 mm后的第一块铸坯，将其中一块铸坯进行火焰清理（扒皮），清理深度为3mm。每块铸坯沿长度方向每隔500 mm取样加工成夹杂物分析试样和氧氮分析试样。

采用氧氮分析仪（HORIBA EMGA-620W）检测全氧，试样尺寸Ф5 mm×50 mm。采用ASPEX夹杂物自动检测仪分析夹杂物。该仪器配有MQA软件，能自动保存每一个夹杂物的成分、尺寸、面积、形貌等。本文所述试样的检测面积为120 mm2，并定义“夹杂物数量密度”为每个试样的所有夹杂物数量之和与试样检测面积的比值，单位为个/mm2；“夹杂物面积率”为每个试样的所有夹杂物面积之和与试样检测面积的比值，单位为μm2/mm2。

2 试验结果与讨论

2.1 铸坯T.O含量

在拉坯方向上，SPHD低碳铝镇静钢的铸坯T.O含量如图1所示。从图中可以看出：随着拉坯长度的增加，铸坯T.O含量逐渐降低，坯头T.O含量比坯尾的高15 ppm-20 ppm。未火焰清理铸坯在前2000 mm内，铸坯T.O仍在30 ppm以上；火焰清理后，铸坯T.O含量下降约5 ppm。

2.2 铸坯夹杂物数量密度及面积率

在拉坯方向，该钢种的铸坯夹杂物数量密度、面积率如图2所示。可以看出：随着拉坯长度的增加，铸坯夹杂物数量密度和面积率减小。火焰清理后的铸坯夹杂物数量密度和面积率波动较小。

图1 拉坯方向铸坯氧含量变化

2.3 夹杂物尺寸及大夹杂物数量

在拉坯方向上，该钢种的铸坯夹杂物数量及尺寸统计，如表1所示。铸坯夹杂物的最大尺寸和平均尺寸如图3所示。

由表1和图3可以看出：铸坯火焰清理前后的夹杂物平均尺寸相当，都在5μm-6μm之间。未经火焰清理的铸坯中，尺寸＞40μm的夹杂物数量明显多于火焰清理铸坯，并随机存在尺寸100μm以上的大型夹杂物，尤其是在铸坯长度的前3500 mm范围内。火焰清理后，铸坯中＞40μm以上的夹杂物显著减少且波动小，未见100μm以上的夹杂物。这也是火焰清理后铸坯夹杂物面积率大幅下降的原因。

图2 铸坯夹杂物数量密度和面积率

表1 拉坯方向上铸坯夹杂物数量及尺寸

图3 铸坯夹杂物的最大尺寸和平均尺寸

2.4 铸坯大型夹杂物的形貌与成分

在未经火焰清理铸坯的前1000 mm范围内，其存在较多的100μm以上的大型夹杂物，在3500 mm-4000 mm位置也仍然会少量出现；而火焰清理后铸坯未见100μm以上的夹杂物，由此说明，火焰清理可以消除存在于表层3 mm内的大型夹杂物。大型夹杂物主要为簇状的Al2O3和卷渣类的Al2O3-SiO2-CaO复合氧化物夹杂，其形貌如图4所示（从左往右编号依次为1-7），其主要成分如表2所示。

图4 铸坯大型夹杂物的形貌

3 结论

随着拉坯长度的增加，铸坯T.O含量逐渐降低，铸坯夹杂物数量密度和面积率减小。火焰清理（扒皮）后，铸坯＞40μm以上的夹杂物显著减少，未见100μm以上的夹杂物。

因浇次头坯的前3500 mm范围内存在100μm以上的夹杂物，需降级使用。建议切头增至4000 mm或仍然保持切头500 mm并进行火焰清理（扒皮）后用于同钢种轧制。