RH真空处理GCr15轴承钢中全氧及显微夹杂物的行为研究

针对RH工艺生产轴承钢,通过现场试验研究了RH真空处理时间对钢中全氧和显微夹杂物的影响.试验结果表明,延长RH真空时间可以进一步降低钢中全氧和显微夹杂物的数量,RH脱氧主要是通过显微夹杂物的去除,全氧与显微夹杂物随时间的变化关系基本一致;真空处理25min可使钢液中全氧和显微夹杂降低约60%,比14min时多降低约13%,并得出邢钢轴承钢生产条件下,RH精炼过程钢液的表观脱氧速度系数为-0.036min-1;工艺优化后147炉轴承钢产品的平均全氧为6.7×10-6.     

不同钢包吹氩工艺对夹杂物去除效果的比较

通过对新钢改进钢包吹氩工艺后的钢样电解分析发现,改进后的钢包吹氩工艺对大型夹杂物平均去除率达到了34.3%,特别是对于直径大于300μm的大型夹杂物去除率达到100%.利用扫描电镜对所取金相试样进行了夹杂物分析,确定了钢液中夹杂物的类型主要有:硅酸盐和硫化锰.利用金相显微镜对金相样中的显微夹杂物进行统计分析发现,改进吹氩方案下各个粒径范围的显微夹杂物都有一定减少,由此表明改进吹氩方案对显微夹杂物的去除有显著效果.吹氩的合理与否将直接决定钢液中的大型夹杂物和显微夹杂物的去除率.     

津西H型钢冶炼过程中夹杂物行为

通过津西钢铁公司H型钢冶炼过程中全氧和氮含量的变化分析了其对H型钢质量的影响,钢中的大型夹杂物和显微夹杂物的类型、形态等.利用体积率法计算了钢中各类型夹杂物的分布情况.钢水一次脱氧不彻底,钢中T[O]高,造成夹杂物多,夹杂含量波动为裂纹的形成埋下隐患;由中间包到铸坯,夹杂物的去除率约为40%左右;大部分夹杂物来源并不单一;铸坯中显微夹杂粒径较小,0～10μm的夹杂占64%以上,而大于20μm的夹杂约占20%.     

连铸生产焊接气瓶钢中夹杂物

对转炉－ＲＨ真空处理－连铸生产焊接气瓶钢各个工艺阶段钢中非金属夹杂物的形貌、尺寸,组成及来源等进行了系统的研究,结果发现钢包渣与钢液作用而生成的夹杂物在烧注过程中可以从钢液中上浮去除,尺寸小于４０μｍ的角状和蔟群状的Ａｌ２Ｏ３夹杂物则难以完全从钢液中排出而滞留在钢中,从而构成铸坯中非金属夹杂物的主要来源,铸坯中Ｔ「Ｏ」（１４－１６）ｘ１０＾－６之间,非金属夹杂物含量为０．０９－０．１５ｍｇ／ｋｇ,表明所生产的铸坯具有较高的洁净度。     

IF钢生产过程非金属夹杂物的演变行为

在DS-LD-RH-CC工艺IF钢工业生产过程系统取样和全氧含量、氮含量、非金属夹杂物形貌和化学成分检测的基础上,结合热力学分析,研究了非金属夹杂物含量、形貌与成分的演变过程.结果表明,冶炼过程钢中全氧含量逐渐降低,但需控制钢包渣氧化性以进一步降低铸坯中全氧含量;在浇铸过程中发生明显的增氮现象,应进一步加强保护浇铸,控制浇铸过程钢水增氮;在RH精炼过程中,脱氧后主要生成团簇状单一Al2O3夹杂物,Ti合金化后生成球形Al-Ti-O和内外分层的Al-Ti-Ca-Mg-O复合夹杂物;在钢水凝固过程中,生成了内层为Ti-Al-Mn-O-S、外层为TiN和AlN的复合夹杂物.在铸坯中还存在由结晶器卷渣导致的含有K,Na成分的Ti-Al-Ca-Si-Mn-O大型复合夹杂物.     

转炉流程轴承钢连铸坯非金属夹杂物的行为

探讨了BOF-LF-VD-CC流程生产的轴承钢连铸坯非金属夹杂物的物性、分布、特点,并通过示踪剂追踪分析了轴承钢夹杂物的来源,为轴承钢夹杂物的去除,提高转炉流程轴承钢质量提供了依据.研究表明,该生产流程可以获得T[O]的平均值为9.3×10-4%;显微夹杂体积分数为0.031%;>50μm的大型夹杂为1.5 mg/10 kg的洁净度较高的轴承钢连铸坯.夹杂物主要为<5μm的显微夹杂,它的分布特点决定了连铸坯中夹杂物的分布特点,显微夹杂主要是多元素复合脱氧产物与中间包液面二次氧化产物吸附集聚形成的复合物,其次是结晶器液面对钢液的污染,钢包液面影响较小.     

超声波功率对高碳钢中夹杂物的影响

研究了超声波功率对加稀土高碳钢中夹杂物的作用. 结果表明:超声处理可以明显弥散、细化和去除加稀土高碳钢中的夹杂物;随着超声波功率的增加,钢中总氧含量明显降低,夹杂物的平均直径明显减小,夹杂物得到一定程度的去除,但是夹杂物的当量个数明显增多. 超声波功率100 W时,高碳钢中总氧的质量分数为59×10-6,钢中夹杂物的当量个数I为134 mm-2,平均直径d为2.91 μm,小于2.31 μm的夹杂物占夹杂物总量的43%以上.     

石油钻杆钢冶炼过程中夹杂物的析出和衍变

系统分析了国内某钢厂复合脱氧工艺下Cr Mo石油钻杆钢夹杂物在EAF-LF-VD-CC流程中的析晶和衍变规律.由于铝酸盐的上浮,LF冶炼前钢中T[O]含量较低,冶炼过程中氮含量逐渐升高.电镜下钢中大尺寸夹杂物(50μm左右)只出现在LF-VD阶段,主要为低熔点的硅锰酸盐、包含Na2O的混合物和含有少量Ca O的镁铝尖晶石,中间包阶段大尺寸夹杂物完全消失.小尺寸夹杂物(<10μm)出现在精炼全过程中,主要成分是Mg、Al、Si和Ca的复合氧化物、Ca S以及二者的复合物,LF冶炼前到中间包阶段小尺寸夹杂物粒径相似,铸坯中其粒径稍微增加.随着精炼过程的进行,钢中小尺寸夹杂物的成分逐渐向复合氧化物的低熔点区域转移,夹杂物中Ca O和Mg O含量存在竞争关系.铸坯中大型夹杂物(>100μm)包括卷渣引起的复合夹杂,耐材剥落产生的Mg O-Ca O夹杂和钢液内生的铝酸盐夹杂.内生铝酸盐与精炼过程中小尺寸夹杂物成分相似,外层包覆Ca S,轧制过程中容易破碎成链状引发钻杆钢裂纹.建议适当延长VD处理后钢液的镇静时间,以去除钢中大型铝酸盐夹杂,提高钻杆钢质量.     

钢液中气泡和夹杂物的去除

熔池中钢液的流动、气泡以及夹杂物的大小都影响着钢液中夹杂物的去除率.研究表明,向上流动的钢液有利于夹杂物的上浮,几乎所有的夹杂物都能在钢液上升流中上浮.向下流动的钢液对夹杂物和气泡的上浮有阻碍作用,当气泡的直径小于1mm时其在钢液中将无法上浮.在钢包精炼吹氩过程中,应使用较小的吹氩量,一方面避免产生过大的气泡而降低底吹气体的利用效率,另一方面减小熔池内的钢液流速,促进气泡和夹杂物的上浮.但吹氩量也不宜过小,必须使气泡保持一定的尺寸来保证其充分上浮.在钢包精炼过程中选择吹氩量时,应综合考虑钢液流速和气泡大小的影响.     

钢液内气泡尾涡去除夹杂物的物理模拟

采用物理模拟方法,基于莫顿数相等及夹杂物运动行为相似准则,采用聚乙烯粒子模拟钢液中夹杂物,并采用高速摄像技术记录气泡及夹杂物颗粒的运动行为,分析了气泡尾涡对夹杂物去除的影响机理.实验结果表明:在气泡尾涡作用下,夹杂物运动轨迹表现为两种方式:一是夹杂物从气泡下端两侧向气泡尾涡靠近,随气泡上浮一段距离后上升速度变快,然后脱离气泡尾涡区;二是位于气泡上方的夹杂物,在不与气泡发生碰撞黏附的条件下,以回旋方式运动至气泡下方,然后在尾涡区内随气泡上浮,从而沿竖直方向以回旋方式上升.在相同上浮距离条件下,与小气泡相比,大气泡的尾涡去除夹杂物颗粒的效果更好.     

电磁驱动旋流下气泡运动行为的研究

将电磁搅拌技术应用到RH真空脱气装置上,结合模型实验和数值模拟研究了电磁驱动旋流下,RH系统上升管内气泡的运动行为.数学模拟和模型实验的结果都给出了旋流场内气泡分布与运动轨迹.气泡运动轨迹为螺旋线形,并在旋流作用下向管子中心处聚集.气泡聚集程度受旋流数影响.旋流还可以延长RH装置内非金属夹杂在RH系统内的停留时间和运动行程,大大增加非金属夹杂物与气泡碰撞、结合的机会,有利于夹杂物的去除.     

Cleaning IF molten steel with dispersed in-situ heterophases induced by the composite sphere explosive reaction in RH ladles

A novel fine inclusion removal technology was put forward with dispersed in-situ heterophases induced by the composite sphere explosive reaction. A composite sphere with this function was designed and prepared using a laboratory scale batch-type balling disc (at 12 r/min), and the composite sphere was fed at the end of the RH refining process. The results indicate that inclusions in the IF molten steel can be removed effectively by feeding composite spheres in RH ladle. Compared with conventional inclusion removal technology, using this novel technology, the amount of oxide inclusions can be decreased to a lower level and the inclusion size becomes finer, the total oxygen content in the as-cast slab can approach 5×10?6, and the cost per ton of steel produced can be reduced by 5-12 Yuan RMB.     

0Cr18Ni9不锈钢中非金属夹杂物来源

为了研究不锈钢连铸坯中非金属夹杂物的主要类型及其主要来源,用扫描电镜分析了0Cr18Ni9不锈钢连铸坯中的夹杂物成成,并分别在AOD渣、大包渣及中间包渣中加入示踪剂进行了三次示踪实验.实验结果表明,0Cr18Ni9不锈钢连铸坯中的非金属夹杂物主要为CaO-SiO2-Al2O3-MgO系夹杂物,其次为MgO-Al2O3类尖晶石和硫化物;非金属夹杂物的主要来源是AOD还原期的还原产物、脱硫产物和出钢时混入钢水中的AOD渣滴;AOD出钢后,大包顶渣、中间包覆盖剂和结晶器保护渣不会对钢液造成明显污染.     

BOF--LF--CC生产SWRH82 B硬线钢的洁净度研究

采用系统取样与实验室综合分析,对BOF-LF-CC工艺生产的SWRH82B钢洁净度衍变规律进行研究。结果表明,钙处理后钢中T[ O]和显微夹杂物数量显著下降,轻微增氮;浇铸过程增氧增氮严重;铸坯中<5μm显微夹杂占97%,主要是棱角分明的纯Al2 O3夹杂,球状复合氧化物与CaS和MnS的复合夹杂,简单氧化物或氮化物与MnS的复合夹杂;LF精炼后钙处理,脱氧显著,但使得铸坯中出现很多Al2 O3硬性夹杂,对SWRH82B盘条质量造成严重的危害;中间包结构不合理,卷渣、内衬侵蚀和二次氧化严重,连铸过程钢液洁净度下降。     

低真空对电渣重熔工艺和铸锭质量的影响

脱氧和夹杂物控制是电渣重熔钢锭质量提升的关键.分别在氩气保护的常压和低真空(10 kPa)条件下重熔H13电极,结合热力学计算,分析了低真空对电渣重熔工艺过程和铸锭质量的影响.结果表明,相比常压,低真空条件下渣池含气率升高,熔速波动更剧烈,所得电渣锭表面质量较差.常压和低真空条件制得电渣锭中总w_O分别为24×10^-6和18×10^-6,碳脱氧反应随压力降低而加强,并逐渐取代铝脱氧.相比Al-O平衡,10 kPa条件下与电极中w_C平衡的溶解w_O更低,因而能够进一步降低钢锭中w_O.碳脱氧产物是CO气体,不会引入新的夹杂物.常压和低真空条件制得电渣锭中夹杂物的类型没有明显区别,最大夹杂物尺寸从14.9μm分别减小到10.5μm和8.3μm,等效直径小于3μm的夹杂物检出比分别为63.85%和75.91%.低真空条件能够进一步细化夹杂物,提高钢锭洁净度.     

采用石油液化气进行钢液脱氧

在实验室利用石油液化气对钢中氧进行去除。研究结果表明：利用石油液化气对钢液脱氧是可行的,配合 VD 真空冶炼,可用于生产高碳、高质量洁净钢。钢液脱氧时,通入氩气和液化气两者的混合气体的脱氧效果优于单纯通入单一气体,钢中氧含量下降更明显,碳含量增加幅度更低。混合气体对钢液脱氧操作8 min 后,钢中脱氧减慢,氧含量下降不明显。钢液脱氧的起始阶段,钢中碳含量增加较为缓慢,当钢中氧含量降低到一定水平后,钢中碳含量迅速增加。通入氩气,加强了钢液搅拌,在一定程度上抑制钢中氢含量的增加速度,促进了钢中氢的去除。     

低碳低硅SPHC钢精炼渣优化研究

为改善SPHC钢LF精炼效果,本研究首先利用FactSage热力学计算软件,分析了SPHC钢LF精炼渣系的理化特性,提出相应的精炼渣优化方案,并进行了工业实验验证.研究结果显示,通过对LF精炼渣系的优化,出站时钢中全氧T[ O]由优化前的24×10-6下降至优化后的20×10-6,显微夹杂物总数去除率由优化前的56.57%增加至优化后的71.54%,大型夹杂物数量也由原来的85.42 mg/10 kg下降至42.45 mg/10 kg.     

新型Al基复合脱氧剂脱氧效果研究

Al作为炼钢脱氧剂单独脱氧时易烧损,导致利用率较低;同时,其脱氧产物Al2 O3熔点高,形状不规则,不易在脱氧过程中上浮排出,造成水口堵塞,恶化钢材质量。为了提高铝的脱氧效率,同时使脱氧产物Al2 O3能快速从钢液中上浮排出,本文研究了一种以金属铝为有效脱氧组分,低熔点氧化物渣系为载体的新型复合脱氧剂。实验表明,使用该脱氧剂不仅可以保证钢液中溶解氧的质量分数在10×10-6以下,而且脱氧后钢中Al2 O3夹杂物与纯Al脱氧相比尺寸更小、数量更少,较显著地提高了钢材的纯净度,具有良好的脱氧效果。