低碱度顶渣控制帘线钢中CaO-SiO2-Al2O3-MgO类夹杂物成分的实验研究

在实验室中用高温管式炉对用工业纯铁配制的帘线钢进行脱氧和顶渣熔炼,研究了炉渣成分对夹杂物成分的影响.在炉渣碱度一定的情况下,随着炉渣中Al2O,含量的增加,夹杂物中的Al2O,含量也随之增加.当炉渣中的Al2O,含量低于8%时,夹杂物中的成分在塑性区.通过控制脱氧条件和顶渣成分可以把夹杂物的成分控制在塑性区内.     

低合金高强钢中非金属夹杂物的改性

借助热力学软件Thermo-Calc和ASPEX自动扫描电镜等分析手段,研究了低合金高强钢精炼过程渣--钢反应和钙处理对夹杂物改性行为的影响.通过提高炉渣碱度和w(CaO)/w(Al2O3)值以及降低炉渣氧化性等措施,钙处理前钢中Al2O3夹杂物转变为靠近1600℃液相区的CaO--MgO--Al2O3复合夹杂物和少量的MgO.Al2O3尖晶石.在渣--钢反应对Al2O3部分变性的基础上,钙线喂入量每炉由优化前的800 m减少到300 m仍能达到夹杂物改性的目的.     

齿轮钢氧含量及夹杂物控制技术研究

利用热力学软件计算了齿轮钢氧含量与夹杂物成分控制、夹杂物转变条件.结果表明,20CrMoH钢中具有较高塑性的非金属夹杂物成分(质量分数)为:SiO2 0%～10%、Al2O3 22%～55%、CaO 42%～60%、MgO 5%～10%,与之平衡的钢液中铝的质量分数大于0.020%,钙的质量分数大于0.7×10-6,a[O]为0.0005%左右;选择组成为CaO>40%、Al2O3≤37%、MgO10%、(%CaO+%MgO)/%SiO2为10、SiO2含量尽量低的渣系,钢中Al2 O3、MgO.Al2 O3夹杂物可转变为低熔点的钙铝酸盐.试验发现LF和RH精炼结束时钢液T[O]含量均随炉渣碱度增加而降低,采用高Al2O3含量的炉渣对降低T[O]含量有利;精炼过程钢液中夹杂物按"Al2O3系夹杂物→MgO--Al2O3系夹杂物→CaO--MgO--Al2O3系夹杂物"顺序发生转变,其中MgO--Al2 O3系夹杂物向CaO--MgO--Al2 O3系夹杂物的转变是由外向内逐步进行的,转变速度相对较慢;降低T[O]含量有利于生成较低熔点的CaO--MgO--Al2O3系夹杂物.     

RH精炼过程中IF钢洁净度控制

为了优化RH处理工艺、提高RH精炼后的IF钢水洁净度,通过分析T[O]含量的变化研究了RH纯循环时间、镇静时间、钢包顶渣氧化性对IF钢洁净度的影响.实验结果表明:适当延长纯循环时间有利于钢液洁净度的提高,加TiFe后保证纯循环时间6～8min以上可使RH真空处理结束后钢液T[O]降至30×10-6以下;随着RH真空处理结束后镇静时间的延长,中间包钢水T[O]含量总体呈下降趋势,镇静时间大于30 min的炉次,T[O]可控制在35×10-6以下;RH结束后渣中T.Fe每提高1%,平均Al、Ti总损失会增加1.05×10-6 min-1,其中Al损失率0.40×10-6 min-1,Ti损失率0.65×10-6 min-1.     

低碳含铝钢LF炉精炼工艺及精炼渣的优化

针对低碳含铝钢转炉生产的粗钢水[O]含量高和钢水[C]低的特点,提出了采用CaO-Al2O3的LF炉精炼渣系.为兼顾脱硫和吸收同化夹杂的需求,可选取(质量分数)CaO=55%～60%,SiO2=4%-7%,Al2O3=28%～32%,MgO=4%～8%,CaO/Al2O3=1.7～1.9作为LF炉精炼终渣组成.出钢过程中采用渣洗工艺向钢包内加入大部分精炼渣、出钢末期对转炉下渣还原处理的造渣模式,结合足够的软吹Ar时间,对16MnR进行精炼,得到了脱硫率为61.8%,铸坯T[O]为22×10-6,铸坯中大型夹杂总量为15.68mg/10kg钢的良好冶金效果.     

CAS€朞B钢水同时降低[Al],[O]和T.O的实验研究

为防止常规CAS?OB铝热法精炼钢水时[Al]s和T[Al]过高而导致连铸时中间包水口堵塞,对用Al?CaO处理钢水进行了实验.结果表明:用Al?CaO脱氧能够同时降低钢中溶解氧、总氧和酸溶铝量,并能控制钢中夹杂物的形态、数量和分布.     

高速重轨钢精炼理论与工艺

针对高速重轨钢精炼过程的脱氧、夹杂物控制和脱氢进行了理论分析,并结合工艺实践,对精炼过程中的炉渣碱度和精炼时间等进行了研究.理论分析表明,炉渣碱度高有利于重轨钢在LF精炼时脱氧,欲控制重轨钢中生成2CaO.Al2O3.SiO2,应尽量控制钢中的Ca和Al含量.工艺实践表明,在RH精炼时全氧含量和氢含量在15min左右已趋于稳定,炉渣碱度对脱氧无明显影响,但碱度高会有脆性夹杂物生成.建议高速重轨钢的精炼可以在LF精炼时采用较高碱度(2.5～3.0),在RH精炼时控制较低的炉渣碱度(2.0左右),同时控制RH精炼时间在15 min即可达到脱氢脱氧和控制夹杂物的目的.     

精炼渣成分对高强度低合金钢中非金属夹杂物影响

采用渣钢平衡的实验方法研究了1600℃下不同碱度和不同Al2O3含量的强还原性精炼渣对高强度低合金钢中非金属夹杂物的影响.结果表明:渣钢反应平衡后,炉渣中CaO和SiO2的质量比为1.9～4.5、Al2O3质量分数为21%～33%,钢中夹杂物主要为球状的CaO-MgO-Al2O3-SiO2系,尺寸在5μm以下,炉渣成分对夹杂物的成分影响很大.夹杂物主要分布在SiO2含量一定的CaO-MgO-Al2O3-SiO2伪三元相图中1 400～1 500℃的低熔点区,随着炉渣碱度的提高和Al2O3含量的降低,部分夹杂物逐渐偏离低熔点区域,夹杂物的总数量逐渐减小.当渣中Al2O3质量分数为21.22%、碱度为3.27时,有大量夹杂物分布在高熔点区域,夹杂物的总数量最小.     

高级别管线钢钙处理效果评价标准

对X70管线钢进行了六炉钙处理实验.结果表明:钙处理后管线钢生产的后续工序中钢中钙含量显著下降,夹杂物组成和形貌发生显著变化;二次氧化会降低管线钢钙处理效果,但钢中溶解钙和较高CaO含量的CaO-Al2O3复合夹杂可对钢水二次氧化产生的Al2O3发生改性作用;高级别管线钢钙处理效果与钢中钙含量、氧含量、硫含量、钢水二次氧化程度以及钙处理后续时间等有关,采用钢中Ca含量、[%Ca]Tot/[%Al]s、[%Ca]Tot/T[O]、ACR和[%Ca]Tot/[%S]作为钙处理效果的评判标准均存在缺陷.本文建议钙处理效果评判标准为:①铸坯中心部位或轧后板带中心部位不存在单纯的MnS夹杂;②中间包和结晶器中夹杂的nCaO/Al2O3应该与12CaO.7Al2O3相近;③钙处理后夹杂的nCaO/Al2O3应稍高于12CaO.7Al2O3的夹杂.同时还必须注意钙处理应在最后精炼工序的后期进行,尽量防止钢水的二次氧化.     

冶炼65钢夹杂物控制的实践

冶炼过程中产生的夹杂物对65钢(C:0.62～0.70、Si:0.17 ～0.37、Mn:0.50～0.80)性能有较大影响,采用扫描电子显微镜分析了不同生产阶段65钢中夹杂物,结果表明,转炉出钢钢样中氧化物夹杂主要为FeO·CaO·SiO2、Al2O3·CaO·SiO2和SiO2·MnO,喂线前钢样中氧化物夹杂主要为CaO·SiO2·Al2O3和SiO2·MnO·Al2O3,中间包钢样中的氧化物夹杂主要为CaO · Al2O3 MnO·SiO2 · FeO和MnO · Al2O3·FeO,盘条中氧化物夹杂主要为CaO ·Al2O3型和CaO·CaS·MnS复合夹杂物.加强合金脱氧、优化钙处理、提高水口氩封和优质保护渣,可促进钢中夹杂物的控制和去除.     

BOF-LF-CC工艺生产50 CrVA弹簧钢洁净度研究

通过对国内某钢厂BOF-LF-CC工艺生产50CrVA弹簧钢进行全流程连续取样,综合分析了冶炼过程中总氧( T. O.)、N含量变化,非金属夹杂物的衍变规律,以及铸坯中大型夹杂物的特征.结果表明,LF精炼前T. O.和N的平均含量分别为106×10-6和13×10-6,铸坯中分别为15×10-6和39×10-6,LF过程脱氧效果明显;运输和浇注过程存在较明显的二次氧化现象,需要加强大包到中间包的保护浇注;铸坯中夹杂物主要为CaO-Al2 O3-MgO和CaO-Al2 O3-SiO2复合氧化物夹杂,其中Al2 O3含量(质量分数)较高,达到60%~70%,未得到低熔点夹杂物,可通过适当提高精炼渣碱度,或喂入适量钙线促使夹杂物充分转变为成分更加均匀的低熔点夹杂物;大型夹杂物以CaO和CaO-Al2 O3-SiO2-( MgO)球状氧化物为主,还存在一定比例的纯Al2 O3夹杂物,需要延长钢包弱搅拌时间使夹杂物充分上浮.     

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。     

熔体结构对钢包渣脱氧速率的影响

采用熔渣脱氧实验、动力学分析和实验渣熔体结构分析,对熔体结构对钢包渣脱氧速率的影响进行研究。研究结果表明:初始Al2O3的质量分数和碱度(二元碱度,w(CaO)/w(SiO2))对熔渣初始脱氧速率具有重要影响;铁离子扩散是熔渣脱氧反应的控制环节;随Al2O3的质量分数的提高,熔渣聚合程度增强,黏度升高,铁离子平均扩散直径减小,铁离子扩散系数先增大后减小;随着碱度增大,熔渣聚合程度减弱,黏度降低,铁离子平均扩散直径增大,铁离子扩散系数也呈先增大后减小的趋势;铁离子扩散系数变化趋势与熔渣初始脱氧速率变化趋势相一致。为提高LF精炼过程钢包渣脱氧速率,LF(Ladle furnace)精炼前钢包渣改质的成分调整控制目标为:w(CaO)/w(SiO2)=4~5,w(Al2O3)=18%~20%。     

CAS-OB钢水同时降低[Al]_s,[O]和T.O的实验研究

为防止常规ＣＡＳ－ＯＢ铝热法精炼钢水时［Ａｌ］ｓ和Ｔ［Ａｌ］过高而导致连铸时中间包水口 堵塞,对用Ａｌ－ＣａＯ处理钢水进行了实验结果表明：用Ａｌ－ＣａＯ脱氧能够同时降低钢中溶解氧、 总氧（１０×１０－６～３０×１０－６）和酸溶铝量（７×１０－６～１２×１０－６）,并能控制钢中夹杂物的形态、数量和分布．     

高品质GCr15轴承钢二次精炼过程中夹杂物的演变规律

采用FE-SEM/EDS研究了转炉流程生产的GCr15轴承钢LF、RH精炼过程中夹杂物的演变规律,分析了其演变机理。结果表明:钢中复合夹杂物的演变规律可归纳为:Al2O3→MgO·Al2O3→(CaO-MgO-Al2O3-(CaS))复合氧化物夹杂和Al2O3→(Al2O3-MnS)→(Al2O3-MnS-Ti(C,N))复合氧硫碳氮物夹杂2种方式。LF精炼过程脱硫作用明显,钢中的硫化物夹杂数量大幅减少。LF精炼初期钢中主要是MnS、Al2O3、TiN的单相夹杂物。LF精炼结束后钢中的夹杂物演变为Al2O3为核心外包氧化物及MnS、TiN、Ti(C,N)、CaS的复合夹杂物。精炼渣中的CaO和耐火材料中的MgO经还原后与钢中溶解氧反应导致LF精炼结束时D类夹杂物增加。RH及软吹处理进一步强化了去除钢中的硫化物,但D类及其与A、T类复合的夹杂物含量增加。在LF阶段,夹杂物尺寸主要集中在1~3μm范围内,到RH阶段,夹杂物尺寸则主要集中分布在小于1μm的粒度范围。最大夹杂物尺寸由10.79μm降到5.68μm,单位面积夹杂个数由372个/mm2降到258个/mm2。RH及软吹处理有效地降低了钢中大于3μm的夹杂物。     

38CrMoAl高铝钢钢水可浇性控制

38CrMoAl高铝钢由于Al含量较高([Al]=0.7%～1.1%,质量分数),在连铸过程中容易导致水口的堵塞,因此需要对钢中Al2O3夹杂物进行形态控制,保证钢水的可浇性.热力学计算和实验研究结果显示:钢中高含量的Al对渣中即使少量的SiO2都具有较强的还原性;不采用传统的精炼喂钙线工艺,而进行转炉出钢过程渣洗操作,能将高熔点的Al2O3转变为低熔点的球状钙铝酸盐夹杂.同时,采用CaO--Al2O3基中间包覆盖剂,以避免钢渣反应导致钢中夹杂物含量增加.工业性试验结果表明,钢水洁净度较高,可浇性好,连续浇注5炉后,水口内壁基本无结瘤现象.     

重轨钢采用RH和VD精炼的对比研究

在其他工艺相同条件下,对钢中全氧、Al含量、H含量、夹杂物成分、炉渣等进行了对比分析。在真空时间相同的情况下,RH脱氢能力优于VD,VD脱氧能力优于RH,但VD精炼后钢中Al含量偏高,炉渣碱度偏大,夹杂物易偏离塑性区。 RH精炼后渣中MgO含量明显升高,夹杂物成分也比较分散,可能是耐火材料尤其是插入管喷补料脱落导致外来夹杂物增多,而VD精炼后渣中MgO含量变化不大,夹杂物成分相对集中。建议采用RH精炼时,应提高耐火材料质量,减少插入管喷补次数,采用VD精炼时,应适当减少石灰加入量,降低渣中碱度并延长真空处理时间。     

低碱度顶渣控制帘线钢中MnO-Al2O3-SiO2类夹杂物成分的实验研究

在实验室中使用高温管式炉对以工业纯铁为原料配制的帘线钢进行脱氧和顶渣熔炼，研究了顶渣成分对MnO-Al2O3-SiO2类夹杂物的成分的影响。结果表明，在顶渣碱度为0．7～1．36时，随着顶渣中Al2O3含量的增加，夹杂物中的Al2O3含量也随之增加，当顶渣中Al2O3含量低于8％时，MnO—Al2O3—SiO2类夹杂物的成分在塑性区范围，通过控制脱氧条件和项渣的成分可以把MnO-Al2O3—SiO2类夹杂物的成分控制在塑性区内的。     

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.     

无取向硅钢夹杂物来源研究

为判断铸坯中夹杂物的主要来源,在无取向硅钢生产过程中,向钢包、中包覆盖剂及中包表面耐材中分别加入基体重量的10% BaCO3,10% SrCO3,10% La2 O3(质量分数)作为示踪剂,并在相关工序取钢样或渣样,利用扫描电镜和显微镜观察分析夹杂物的形貌和成分。研究表明,无取向硅钢中大型夹杂物主要为SiO2、Al2 O3以及硅铝酸盐,夹杂物的主要来源是保护渣卷入和二次氧化。