一种硅脱氧钢用精炼渣系的设计方法

1.本发明属于精炼渣系的技术领域，涉及一种硅脱氧钢用精炼渣系的设计方法，用于硅脱氧钢制备过程中兼顾其中的夹杂物塑性化和夹杂物去除效率。


背景技术：

2.硅脱氧工艺一般用于生产轧制比大的线材或者板材，这些产品对夹杂物的塑性要求较高。塑性差的夹杂物容易在铸坯的轧制过程或者产品的使用过程中造成缺陷，降低产品的使用性能。因此，硅脱氧钢一般都要求将钢中的夹杂物控制在容易变形的低熔点塑性区域，以提高钢产品的性能。此外，随着工业的快速发展，下游客户对钢材的洁净度提出了很高的要求。而硅脱氧钢为了控制夹杂物具有较好的塑性而降低夹杂物的熔点，使夹杂物在钢液中以液态的形式存在。液态夹杂物在钢液中不容易被精炼渣吸附去除，造成钢液的洁净度较差。因此，在控制夹杂物塑性和提高钢液洁净度两个相互矛盾的问题上，寻求一个最优的精炼渣系对硅脱氧钢质量的提升具有重大的意义。
3.专利申请cn112501390 b公开了一种用于去除镁铝尖晶石夹杂物的精炼渣系的设计方法，该设计方法包括：建立镁铝尖晶石夹杂物运动模型，获得镁铝尖晶石夹杂物位移与时间的关系，判断镁铝尖晶石夹杂物所处状态；计算夹杂物去除应满足的精炼渣系的粘度和界面特性条件；绘制去除优势区图，并根据去除优势区图选取目标渣粘度及表面张力系数；根据目标渣粘度和所述表面张力系数分别计算得到第一精炼渣系成分组成和第二精炼渣系成分组成，取其交集确定目标精炼渣系成分组成。此方法可以便利的对于去除镁铝尖晶石夹杂物所用精炼渣进行设计，提高钢液的洁净度。但是，此方法只考虑了夹杂物能否进入精炼渣层的情况，没有考虑夹杂物的从钢液进入渣层所用的去除时间ts对夹杂物去除效果的影响。在工业生产过程中，ts越大，夹杂物在渣-钢界面运动的时间越长，被再次卷入钢液的几率越大，这意味着夹杂物越难去除。显然，该设计方法并不适用于硅脱氧钢的夹杂物去除，同时该专利也并未考虑精炼渣对夹杂物塑性的影响。
4.专利申请cn107904355 a公开了一种硅脱氧低硫高碳钢的生产方法，此方法公开了一种硅脱氧高碳钢所用精炼渣的成分，cao：30~50%，sio2：35~50%，mgo：6~12%，caf2：0~5，t.fe≤0.5%。采用此精炼渣系可有效改善硅脱氧高碳钢中夹杂物的塑性。但是此精渣系的提出并未考虑钢液中夹杂物的去除情况，对钢液洁净度的控制效果不佳。
5.专利申请cn109097518 a公开了一种控制硅脱氧弹簧钢夹杂物的冶炼工艺，其采用的精炼渣为低碱度精炼渣，碱度为0.5~0.7，此类精炼渣容易使钢液中存在大尺寸夹杂物，精炼渣对夹杂物的去除效果较差，不利于硅脱氧钢洁净度的控制。
6.专利申请cn109161632 a公开了一种控制硅脱氧弹簧钢盘条中大尺寸硬质夹杂物的生产方法，其中采用的精炼渣系成分为：碱度在0.8~1.2之间，al2o3含量≤3%，mno mgo含量≤10%，此种精炼渣可以有效改善弹簧钢盘条中大尺寸夹杂物的变形能力，但是其对大尺寸夹杂物的去除能力较差，不能有效提高钢液的洁净度。
7.综上所述，现有的关于夹杂物去除的精炼渣系设计方法只能针对镁铝尖晶石这种
在钢液中成分较为固定的夹杂物，像受精炼渣成分影响明显的硅脱氧钢中的夹杂物，必须采用实验的方法获得特定的精炼渣成分对应的夹杂物组成。而针对硅脱氧钢中夹杂物塑性化所采用的精炼渣成分已有众多研究，但是其精炼渣系组成多采用实验的方式进行获得，未能从机理出发，提出针对夹杂物塑性化控制的精炼渣系组成。此外，随着客户对钢材性能要求的提高，高洁净度和夹杂物塑性化皆已成为硅脱氧钢材质量发展的必然趋势，因此，如何对从冶金机理出发，设计合理的精炼渣系对硅脱氧钢中夹杂物的塑性和夹杂物的去除进行协同控制已经成为解决上述问题的关键。


技术实现要素：

8.本发明所要解决的技术问题是提供一种用于硅脱氧钢的兼顾夹杂物塑性化和夹杂物去除的精炼渣系的设计方法，以解决上述硅脱氧钢中夹杂物控制方面存在的共性问题。
9.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种硅脱氧钢用精炼渣系的设计方法，所述的硅脱氧钢用精炼渣系的设计方法包括以下步骤：步骤1：采用单一变量梯度配置获得不同的精炼渣系，对各精炼渣系与钢液的反应进行实验，所述精炼渣系组分包括cao、sio2、al2o3和mgo；步骤2：获取步骤1中各精炼渣系的渣中碱度、al2o3与落入低熔点区夹杂物之间的关系，并选取落入低熔点区的夹杂物在达到适宜比例时对应的各精炼渣系的渣中al2o3含量的最大控制范围和对应碱度，从而得到控制夹杂物塑性所需的al2o3含量的控制范围；步骤3：建立渣-钢平衡热力学模型对步骤2获得的对应碱度进行修正，基于模型获得精炼渣对钢液中si元素含量的影响关系图，获取钢液中si元素含量等值线与步骤2所获得al2o3含量控制范围最大值的等值线形成交点对应的碱度a、以及该钢液中si元素含量等值线与所述关系图中sio
2-cao的轴线形成交点对应的碱度b；获取由所述碱度a与所述碱度b作为端点值构成的范围即为修正后的碱度，结合步骤2的al2o3含量控制范围，即得控制夹杂物塑性的最佳精炼渣系a；步骤4：获取步骤1得到的夹杂物、精炼渣、钢液之间的特性参数，建立夹杂物在渣-钢界面的运动模型，获得夹杂物位移与时间的关系，选取最佳夹杂物分离时间对应的碱度范围和al2o3含量控制范围，即得控制夹杂物去除的最佳精炼渣系b；步骤5：获取步骤3获得的最佳精炼渣系a和步骤4获得的最佳精炼渣系b各组分含量的交集，即得兼顾夹杂物塑性化和夹杂物去除的精炼渣系。
10.优选地，所述步骤1中精炼渣系的成分含量控制为：碱度（cao/sio2）为0.7-1.3，al2o3含量≤11%，mgo含量为6-13%。
11.优选地，所述步骤1中渣-钢实验的温度为1600℃，反应时间为1 h以上。
12.优选地，所述步骤2中落入低熔点区的夹杂物达到的适宜比例为≥80%。
13.优选地，所述步骤3中建立渣-钢平衡热力学模型具体为采用factsage热力学软件进行建模。
14.优选地，所述factsage热力学软件包括ftoxid、ftmisc和factps数据库。
15.优选地，所述步骤4中夹杂物、精炼渣、钢液之间的特性参数包括，精炼渣和夹杂物
的表面张力、精炼渣和夹杂物的粘度、精炼渣与钢液之间的界面张力、夹杂物与钢液之间的界面张力、精炼渣与夹杂物之间的界面张力、精炼渣和夹杂物的密度，钢液的粘度，钢液的密度；所述精炼渣/夹杂物的表面张力的计算公式为：其中，为精炼渣/夹杂物中各组元的摩尔分数，为精炼渣/夹杂物中各组元的表面张力；所述精炼渣和夹杂物的粘度和皆由factsage热力学软件结合ftoxid、ftmisc和factps数据库计算获得；所述精炼渣与钢液之间的界面张力的计算公式为：其中，为钢液的表面张力，1.287 n/m；为精炼渣的表面张力，n/m；所述夹杂物与钢液之间的界面张力的计算公式为：其中，为夹杂物的表面张力，n/m；所述精炼渣与夹杂物之间的界面张力的计算公式为：所述精炼渣/夹杂物的密度的计算公式为：其中，是各组分的摩尔质量，g/mol；是各组分的物质的量，mol；是精炼渣/夹杂物的摩尔体积，cm3/mol；其中，是参考温度，1500℃；是温度膨胀系数，0.0014 cm3/(mol
·
k)；是参考温度下各组分的偏摩尔体积，cm3/mol。
16.优选地，所述步骤4中夹杂物在渣-钢界面的运动模型具体为分析夹杂物在渣-钢界面受到流体曳力、上浮驱动力、附加质量力和回弹力的作用，根据牛顿第二定律，计算得到夹杂物的位移与时间的关系；所述流体曳力的计算公式：
其中，为精炼渣的粘度，pa
·
s；g为重力加速度，m/s2；a和b(z
*
)的计算公式分别为：其中，和分别是钢液和夹杂物的粘度，pa
·
s；其中为0.006 pa
·
s；的计算公式为：其中，是夹杂物从其原始位置的位移，m；为夹杂物的半径，m；的计算公式为：其中，为夹杂物的运动时间，；所述上浮驱动力的计算公式为：其中，和分别为精炼渣和夹杂物的密度，kg/m3；的计算公式为：其中，为钢液的密度，7000 kg/m3；所述附加质量力的计算公式为:所述回弹力的计算公式为：
其中，的计算公式为：其中，是渣-钢-夹杂物的整体润湿性，其计算公式为：所述渣-钢界面夹杂物位移与移动时间的关系为：夹杂物的分离比为：。
17.优选地，所述步骤4中夹杂物分离时间为夹杂物在渣-钢界面运动到分离比为85%所需的时间。
18.优选地，所述步骤4中最佳夹杂物分离时间。
19.优选地，所述硅脱氧钢用精炼渣系的设计方法所获得的硅脱氧钢用精炼渣系对硅脱氧钢中夹杂物的塑性相比现有技术实现了夹杂物的塑性化，同时对硅脱氧钢中夹杂物的去除效率相比现有技术提高了30%以上。
20.与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明采用硅脱氧工艺，生成的夹杂物为复合夹杂物，不同的精炼渣成分会导致夹杂物中各组元的比例发生变化，从而对夹杂物塑性和夹杂物去除效率产生不可预估的影响。
21.本发明充分考虑在精炼过程中耐火材料中mgo会进入钢渣，进而会影响钢中夹杂物的种类与尺寸这一影响因素，创造性地发现将钢渣成分调控为包括mgo含量为6-13%；这样一方面可以有效避免耐火材料被精炼渣严重侵蚀导致耐材中mgo进入钢渣影响夹杂物，另一方面在设计时充分考虑mgo对夹杂物的影响，进一步提升了夹杂物去除动力学计算过程中所获精炼渣成分的准确性。
22.本发明创造性地发现硅脱氧钢中各种夹杂物的分离比之间相差不大，但夹杂物在渣-钢界面的运动时间存在明显差距；故而不能仅通过夹杂物的分离比对夹杂物的去除效果进行评价，而基于夹杂物分离时间这一指标则能够高效调控本发明钢液体系夹杂物的去除程度。基于目标钢种质量的需要，确定合适的夹杂物的分离比，进而得出在该夹杂物的分离比下的夹杂物分离时间，通过控制该夹杂物分离时间即能更加有效地控制夹杂物的去除。
23.本发明创造性地从冶金机理的热力学出发获得有利于钢中夹杂物塑性化控制的
精炼渣系组成，同时从渣-钢界面夹杂物运动动力学出发，找到具有有利于夹杂物去除的渣-钢界面特性的精炼渣，综合这两方面的控制，从而获得目标钢种最优的精炼渣系成分。通过此方法设计的精炼渣具有较好的塑性化夹杂物和去除夹杂物的能力，可有效提高钢材的质量。
24.总之，本发明能够从塑性化夹杂物和去除夹杂物的综合能力出发，通过本发明设计的方法将塑性化夹杂物和去除夹杂物的能力进行协调，而不是现有技术中的将塑性化夹杂物和去除夹杂物的能力相互冲突，能够极其有效对夹杂物进行低成本、高效率的塑性化和去除，从而进一步提高钢产品的质量，利于工业大规模生产和推广。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明 的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本发明实施例1的一种硅脱氧55sicra弹簧钢用精炼渣系的设计方法中通过渣-钢平衡热力学模型计算得到的有利于夹杂物塑性化控制的精炼渣碱度范围图；图2为本发明实施例1的一种硅脱氧55sicra弹簧钢用精炼渣系的设计方法中制备的弹簧钢盘条中夹杂物的形貌图；图3为对比例1制备的与本发明硅脱氧55sicra弹簧钢的精炼渣系不同的盘条中夹杂物的形貌图；图4为对比例2制备的与本发明硅脱氧55sicra弹簧钢的精炼渣系不同的盘条中夹杂物的形貌图。
具体实施方式
27.为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
28.一种硅脱氧钢用精炼渣系的设计方法，所述的硅脱氧钢用精炼渣系的设计方法包括以下步骤：步骤1：采用单一变量梯度配置获得不同的精炼渣系，对各精炼渣系与钢液的反应进行实验，所述精炼渣系组分包括cao、sio2、al2o3和mgo；步骤2：获取步骤1中各精炼渣系的渣中碱度、al2o3与落入低熔点区夹杂物之间的关系，并选取落入低熔点区的夹杂物在达到适宜比例时对应的各精炼渣系的渣中al2o3含量的最大控制范围和对应碱度，从而得到控制夹杂物塑性所需的al2o3含量的控制范围；步骤3：建立渣-钢平衡热力学模型对步骤2获得的对应碱度进行修正，基于模型获得精炼渣对钢液中si元素含量的影响关系图，获取钢液中si元素含量等值线与步骤2所获得al2o3含量控制范围最大值的等值线形成交点对应的碱度a、以及该钢液中si元素含量等值线与所述关系图中sio
2-cao的轴线形成交点对应的碱度b；获取由所述碱度a与所述碱度b作为端点值构成的范围即为修正后的碱度，结合步骤2的al2o3含量控制范围，即得控制夹杂物塑性的最佳精炼渣系a；
步骤4：获取步骤1得到的夹杂物、精炼渣、钢液之间的特性参数，建立夹杂物在渣-钢界面的运动模型，获得夹杂物位移与时间的关系，选取最佳夹杂物分离时间对应的碱度范围和al2o3含量控制范围，即得控制夹杂物去除的最佳精炼渣系b；步骤5：获取步骤3获得的最佳精炼渣系a和步骤4获得的最佳精炼渣系b各组分含量的交集，即得兼顾夹杂物塑性化和夹杂物去除的精炼渣系。
29.进一步地，所述步骤1中精炼渣系的成分含量控制为：碱度（cao/sio2）为0.7-1.3，al2o3含量≤11%，mgo含量为6-13%。
30.进一步地，所述步骤1中渣-钢实验的温度为1600℃，反应时间为1 h以上。
31.进一步地，所述步骤2中落入低熔点区的夹杂物达到的适宜比例为≥80%。
32.进一步地，所述步骤3中建立渣-钢平衡热力学模型具体为采用factsage热力学软件进行建模.进一步地，所述factsage热力学软件包括ftoxid、ftmisc和factps数据库。
33.进一步地，所述步骤4中夹杂物、精炼渣、钢液之间的特性参数包括，精炼渣和夹杂物的表面张力、精炼渣和夹杂物的粘度、精炼渣与钢液之间的界面张力、夹杂物与钢液之间的界面张力、精炼渣与夹杂物之间的界面张力、精炼渣和夹杂物的密度，钢液的粘度，钢液的密度；所述精炼渣/夹杂物的表面张力的计算公式为：其中，为精炼渣/夹杂物中各组元的摩尔分数，为精炼渣/夹杂物中各组元的表面张力；所述精炼渣和夹杂物的粘度和皆由factsage热力学软件结合ftoxid、ftmisc和factps数据库计算获得；所述精炼渣与钢液之间的界面张力的计算公式为：其中，为钢液的表面张力，1.287 n/m；为精炼渣的表面张力，n/m；所述夹杂物与钢液之间的界面张力的计算公式为：其中，为夹杂物的表面张力，n/m；所述精炼渣与夹杂物之间的界面张力的计算公式为：所述精炼渣/夹杂物的密度的计算公式为：其中，是各组分的摩尔质量，g/mol；是各组分的物质的量，mol；是精炼
渣/夹杂物的摩尔体积，cm3/mol；其中，是参考温度，1500℃；是温度膨胀系数，0.0014 cm3/(mol
·
k)；是参考温度下各组分的偏摩尔体积，cm3/mol。
34.进一步地，所述步骤4中夹杂物在渣-钢界面的运动模型具体为分析夹杂物在渣-钢界面受到流体曳力、上浮驱动力、附加质量力和回弹力的作用，根据牛顿第二定律，计算得到夹杂物的位移与时间的关系；所述流体曳力的计算公式：其中，为精炼渣的粘度，pa
·
s；g为重力加速度，m/s2；a和b(z
*
)的计算公式分别为：其中，和分别是钢液和夹杂物的粘度，pa
·
s；其中为0.006 pa
·
s；的计算公式为：其中，是夹杂物从其原始位置的位移，m；为夹杂物的半径，m；的计算公式为：其中，为夹杂物的运动时间，；所述上浮驱动力的计算公式为：其中，和分别为精炼渣和夹杂物的密度，kg/m3；
的计算公式为：其中，为钢液的密度，7000 kg/m3；所述附加质量力的计算公式为:所述回弹力的计算公式为：其中，的计算公式为：其中，是渣-钢-夹杂物的整体润湿性，其计算公式为：所述渣-钢界面夹杂物位移与移动时间的关系为：夹杂物的分离比为：。
35.进一步地，所述步骤4中夹杂物分离时间为夹杂物在渣-钢界面运动到分离比为85%所需的时间。
36.进一步地，所述步骤4中最佳夹杂物分离时间。
37.进一步地，所述硅脱氧钢用精炼渣系的设计方法所获得的硅脱氧钢用精炼渣系对硅脱氧钢中夹杂物的塑性相比现有技术实现了夹杂物的塑性化，同时对硅脱氧钢中夹杂物的去除效率相比现有技术提高了30%以上。
38.实施例1一种硅脱氧钢用精炼渣系的设计方法，以某钢厂生产的硅脱氧55sicra弹簧钢为例，其化学成分如表1所示。该设计方法能够在有效改善了夹杂物塑性的同时显著提高夹杂物的去除效果，改善了钢材的质量，利于工业大规模生产和推广。
39.精炼渣的主要成分为mgo-al2o
3-sio
2-cao，为防止精炼渣对镁质耐火材料进行严重的侵蚀，本实施例中配置精炼渣中mgo含量为10%。
40.表1 弹簧钢化学成分，%步骤一：以此55sicra弹簧钢为研究对象，其精炼渣中，碱度在0.7-1.3， al2o3含量为0-11%；利用纯度为99.9%的高纯化学试剂对精炼渣进行单一变量分梯度配置，其中碱度的梯度为0.1、al2o3含量的梯度为1%，随后将铸坯试样与配置的精炼渣进行渣-钢平衡实验；步骤二：根据步骤一的实验结果，能够获得满足夹杂物落入低熔点区的比例达到80%的精炼渣中al2o3的最大控制范围为al2o3≤6%，故而将精炼渣中al2o3含量的上限值设置成6%，此时对应的碱度为0.9；步骤三：基于碱度对夹杂物塑性化影响的复杂性，通过factsage热力学软件结合ftoxid、ftmisc和factps数据库对精炼渣与钢液中硅元素含量的影响进行计算以对前述获取的对应碱度0.9进行修正；其实通过基于钢液中si元素含量1.46%的等值线与6%al2o3含量的等值线形成交点对应的碱度a、以及si元素含量1.46%的等值线与sio
2-cao的轴线形成交点对应的碱度b获得由所述碱度a与所述碱度b作为端点值构成的范围，将该范围作为修正后的碱度，如图1所示；此时，0.88-0.97的碱度即为修正后的适宜碱度范围，结合al2o3≤6%即为控制夹杂物塑性的最佳精炼渣体系a。
41.步骤四：获取步骤（1）得到的夹杂物、精炼渣、钢液之间的特性参数，将各渣-钢平衡实验中夹杂物的平均成分进行计算，用于夹杂物在渣-钢界面运动模型构建；获得夹杂物位移与时间的关系，选取最佳夹杂物分离时间对应的碱度范围和al2o3含量控制范围，即得控制夹杂物去除的最佳精炼渣系b；具体入下所示：根据以下公式（1）-（19）建立夹杂物在渣-钢界面位移z与时间t的关系；所述夹杂物、精炼渣、钢液之间的特性参数包括，精炼渣和夹杂物的表面张力、精炼渣和夹杂物的粘度、精炼渣与钢液之间的界面张力、夹杂物与钢液之间的界面张力、精炼渣与夹杂物之间的界面张力、精炼渣和夹杂物的密度，钢液的粘度，钢液的密度；所述精炼渣/夹杂物的表面张力的计算公式为：其中，为精炼渣/夹杂物中各组元的摩尔分数，为精炼渣/夹杂物中各组元的表面张力；所述精炼渣和夹杂物的粘度和皆由factsage热力学软件结合ftoxid、ftmisc和factps数据库计算获得；所述精炼渣与钢液之间的界面张力的计算公式为：其中，为钢液的表面张力，1.287 n/m；为精炼渣的表面张力，n/m；
所述夹杂物与钢液之间的界面张力的计算公式为：其中，为夹杂物的表面张力，n/m；所述精炼渣与夹杂物之间的界面张力的计算公式为：所述精炼渣/夹杂物的密度的计算公式为：其中，是各组分的摩尔质量，g/mol；是各组分的物质的量，mol；是精炼渣/夹杂物的摩尔体积，cm3/mol；其中，是参考温度，1500℃；是温度膨胀系数，0.0014 cm3/(mol
·
k)；是参考温度下各组分的偏摩尔体积，cm3/mol。
42.建立夹杂物在渣-钢界面的运动模型具体为分析夹杂物在渣-钢界面受到流体曳力、上浮驱动力、附加质量力和回弹力的作用，根据牛顿第二定律，计算得到夹杂物的位移与时间的关系；所述流体曳力的计算公式：其中，为精炼渣的粘度，pa
·
s；g为重力加速度，m/s2；a和b(z
*
)的计算公式分别为：其中，和分别是钢液和夹杂物的粘度，pa
·
s；其中为0.006 pa
·
s；的计算公式为：
其中，是夹杂物从其原始位置的位移，m；为夹杂物的半径，m；的计算公式为：其中，为夹杂物的运动时间，；所述上浮驱动力的计算公式为：其中，和分别为精炼渣和夹杂物的密度，kg/m3；的计算公式为：其中，为钢液的密度，7000 kg/m3；所述附加质量力的计算公式为:所述回弹力的计算公式为：其中，的计算公式为：其中，是渣-钢-夹杂物的整体润湿性，其计算公式为：所述渣-钢界面夹杂物位移与移动时间的关系为：夹杂物的分离为：
硅脱氧钢中形成的复合夹杂物在渣钢界面运动时，夹杂物的分离比随着夹杂物在渣-钢界面运动时间的增长先增加后保持稳定；基于夹杂物在渣-钢界面的运动形态，当夹杂物的分离比达到85%以上时，认为夹杂物已经被精炼渣去除，不会被再次卷入钢液，故而以夹杂物分离比到达85%所用的夹杂物分离时间进行分析；其中：夹杂物分离时间越大意味着夹杂物在渣-钢界面运动的时间越长，夹杂物越不容易被去除。
43.根据目标产品的洁净度的要求，认为夹杂物分离时间的夹杂物在渣-钢界面可以得到有效去除，当夹杂物分离时间时，精炼渣系为碱度在0.9-1.3之间，al2o3≤8%，此精炼渣系b有利于夹杂物的去除；步骤五：取步骤三的控制夹杂物塑性化所需精炼渣系a和步骤四的夹杂物去除所需精炼渣系b成分的交集，得出兼顾弹簧钢55sicra夹杂物塑性化和夹杂物去除的最优精炼渣系，其具体为碱度为0.9-0.97、al2o3含量≤≤6%、mgo含量为10%。
44.在生产过程中，采用的本实施例精炼渣为碱度0.95、al2o3含量为4%、mgo含量为10%。
45.生产结束取弹簧钢盘条试样，经检测发现，弹簧钢盘条试样中的夹杂物发生明显变形，被轧制成长条状，夹杂物的塑性良好，如图2所示；该类夹杂物的形状、尺寸和分布有利于提高钢材的质量，绝大多数夹杂物的在轧制过程中被轧制成长条状，尺寸都在15 μm以下，夹杂物的数量密度为1.2个/mm2，钢材的洁净度控制良好。
46.所述硅脱氧钢用精炼渣系的设计方法所获得的硅脱氧钢用精炼渣系对硅脱氧钢中夹杂物的塑性相比现有技术实现了夹杂物的塑性化，同时对硅脱氧钢中夹杂物的去除效率相比现有技术提高了50%。
47.对比例1实施例1相同的工艺条件，采用的精炼渣系未在实施例的控制区间，具体精炼渣成分控制为：精炼渣碱度为1.2，al2o3含量为8%、mgo含量为10%，通过对盘条试样中夹杂物进行检测，发现了尺寸大且塑性较差的夹杂物，如图3所示。
48.具体的，绝大多数夹杂物由于塑性化不佳，在轧制过程中轧制成长链状，存在尺寸大于30 μm的夹杂物，盘条中夹杂物的数量密度为2.7个/mm2，钢材的洁净度较差。
49.对比例2与实施例相同的工艺条件，采用的精炼渣系未在实施例的控制区间，具体精炼渣成分控制为：精炼渣碱度为0.75，al2o3含量为4%、mgo含量为10%，通过对盘条试样中夹杂物进行检测，发现了尺寸大且塑性较差的夹杂物，如图4所示。
50.具体的，绝大多数夹杂物由于塑性化不佳，在轧制过程中轧制成长链状，存在尺寸大于50μm的夹杂物，盘条中夹杂物的数量密度为3.2个/mm2，钢材的洁净度较差。
51.与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明采用硅脱氧工艺，生成的夹杂物为复合夹杂物，不同的精炼渣成分会导致夹杂物中各组元的比例发生变化，从而对夹杂物塑性和夹杂物去除效率产生不可预估的影响。
52.本发明充分考虑在精炼过程中耐火材料中mgo会进入钢渣，进而会影响钢中夹杂物的种类与尺寸这一影响因素，创造性地发现将钢渣成分调控为包括mgo含量为6-13%；这样一方面可以有效避免耐火材料被精炼渣严重侵蚀导致耐材中mgo进入钢渣影响夹杂物， 另一方面在设计时充分考虑mgo对夹杂物的影响，进一步提升了夹杂物去除动力学计算过程中所获精炼渣成分的准确性。
53.本发明创造性地发现硅脱氧钢中各种夹杂物的分离比之间相差不大，但夹杂物在渣-钢界面的运动时间存在明显差距；故而不能仅通过夹杂物的分离比对夹杂物的去除效果进行评价，而基于夹杂物分离时间这一指标则能够高效调控本发明钢液体系夹杂物的去除程度。基于目标钢种质量的需要，确定合适的夹杂物的分离比，进而得出在该夹杂物的分离比下的夹杂物分离时间，通过控制该夹杂物分离时间即能更加有效地控制夹杂物的去除。
54.本发明创造性地从冶金机理的热力学出发获得有利于钢中夹杂物塑性化控制的精炼渣系组成，同时从渣-钢界面夹杂物运动动力学出发，找到具有有利于夹杂物去除的渣-钢界面特性的精炼渣，综合这两方面的控制，从而获得目标钢种最优的精炼渣系成分。通过此方法设计的精炼渣具有较好的塑性化夹杂物和去除夹杂物的能力，可有效提高钢材的质量。
55.总之，本发明能够从塑性化夹杂物和去除夹杂物的综合能力出发，通过本发明设计的方法将塑性化夹杂物和去除夹杂物的能力进行协调，而不是现有技术中的将塑性化夹杂物和去除夹杂物的能力相互冲突，能够极其有效对夹杂物进行低成本、高效率的塑性化和去除，从而进一步提高钢产品的质量，利于工业大规模生产和推广。
56.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。