钢液钙处理过程有效钙硫比对303 t超大钢锭中硫化物形貌的影响

通过工业实验研究了钙处理对303 t的16Mn重型管板铸锭中硫化物形貌的控制.未钙处理的锻件缺陷主要分布在轴向上靠近顶部、径向上在距中心1/2以内位置,缺陷主要为大尺寸Ⅱ类MnS夹杂物.采用Micro-CT检测了铸锭顶部中心位置MnS夹杂物三维分布,夹杂物为长条状和片状,数密度为0.77 mm^-3,最大直径为1370μm.在真空脱气后对钢液进行钙处理,钙处理不仅将钢液中原生Al₂O₃夹杂物改性为液态钙铝酸盐,并且钙会在钢液凝固和冷却过程中优于锰先与硫结合生成CaS.通过FactSage热力学计算得到,钙处理将MnS夹杂物的析出温度由1244.7℃降低至1227.9℃,同时减少了MnS夹杂物析出量.钙在改性硫化物之前先改性了钢中氧化物,因此提出了有效钙硫比Ca/Seff.用来表征钙处理对硫化物形貌的影响,Ca/Seff.的含义为改性硫化物的有效钙和钢中硫的原子浓度比,可以直接根据钢液的总氧T.O含量、总硫T.S含量和总钙T.Ca含量计算得到,此公式适用于硫质量分数小于30×10^-6的低硫钢.随着钢中C...     

钙、镁在含硫钢中硫化物变性过程中的作用

 为了保证含硫钢的切削性能,同时改善MnS对钢材造成的各向异性,通常对MnS进行变性处理。对含硫钢分别进行了镁处理和钙处理试验,分析了这两种处理方式对钢中夹杂物尺寸和成分的影响。镁处理有利于在钢中形成更加细小的Mg-Al-O氧化物夹杂。在钢液凝固过程中,Mg-Al-O夹杂可以作为MnS的形核核心,减少MnS沿晶界析出的数量;Mg-Al-O氧化物核心外围包裹的Mg-Mn-S中的镁主要来源于氧化物核心中的镁向外层MnS中的扩散。钢经过钙处理后,形成的Ca-Al-O氧化物作为MnS的形核核心;氧化物核心外围包裹的Ca-Mn-S主要是由钢液中溶解的钙进入外层包裹的MnS中所形成;复合硫化物中的钙进一步向氧化物核心中扩散,使核心中钙质量分数逐渐升高。     

X80管线钢冶炼关键工艺技术研究

阐述了X80管线钢生产中氧、硫、氮和夹杂物控制的关键技术环节,X80管线钢溶解氧质量分数完全可以控制在(3～5)×10-6,钢中全氧基本上以夹杂物形式存在,可以通过钙处理、软吹、真空处理及中间包流场作用上浮去除,同时做好全流程的钢水保护;造好白渣,保持极低的钢中氧是控制钢中硫的关键,LF精炼初期一次配铝到位有助于快速脱硫;管线钢增氮关键环节为钢液面裸露和连铸保护不好增氮、转炉出钢过程增氮及LF精炼过程增氮,而真空处理过程对氮有很好的去除作用.管线钢夹杂物钙处理变性时要控制合适的铝、氧、硫、钙含量,X80管线钢溶解氧质量分数为(3～5)×10-6,1 600℃和1 650℃钢中可允许硫质量分数分别为(25.8～43.0)×10-6和(21.6～36.O)×10-6.     

齿轮钢锻件关键区域氧化物和硫化物夹杂的分布特征

齿轮是机械传动的关键结构部件,为了改善齿轮的服役性能,提高疲劳寿命,需要清楚齿轮钢中的夹杂物类型、数量、尺寸、分布。采用夹杂物自动扫描仪、氧含量分析手段、扫描电镜对齿轮钢锻件不同位置进行夹杂物评估。结果表明:铸件中心位置TO质量分数较高,为10×10~(-6),对应小尺寸夹杂物数量较多,而大尺寸夹杂物在关键区域的分布较多。钢中氧化物夹杂主要为Al_2O_3、Al_2O_3复合类的尖晶石和钙铝酸盐复合夹杂物,且尺寸较大,分布不均匀,对齿轮钢关键区域的影响较大。钢中硫化物夹杂分布均匀,尺寸较小,热力学计算表明,该类夹杂在凝固过程中凝固率g0.44时,MnS开始析出,通过控制硫化物夹杂析出及分布有助于改善齿轮钢质量。     

碲处理对20CrMnTi齿轮钢中MnS夹杂物改性效果

 为了研究碲处理对钢中MnS夹杂物形貌的影响,利用SEM-EDS扫描电镜,研究了20CrMnTi钢中添加高纯碲粉后MnS夹杂物的改性效果。试验结果表明,碲处理使钢中夹杂物的平均长宽比由3.17降至1.83,球化效果较为明显;当碲硫比控制在0.33时,不同硫含量的钢中夹杂物形貌有明显差异,硫质量分数为0.21%的钢中,形成了MnS镶嵌在碲化物中的大型夹杂,而在硫质量分数为0.11%的钢中,形成了碲化物包裹MnS的复合夹杂;当碲硫比为3.21时,发现钢中出现了单独存在的高碲相,MnS外层的碲化物层也较厚,改性率仅为8.75%,这表明高碲硫比并不能提高硫化物改性的数量。     

齿轮钢锻件关键区域氧化物和硫化物夹杂的分布特征

摘要：齿轮是机械传动的关键结构部件，为了改善齿轮的服役性能，提高疲劳寿命，需要清楚齿轮钢中的夹杂物类型、数量、尺寸、分布。采用夹杂物自动扫描仪、氧含量分析手段、扫描电镜对齿轮钢锻件不同位置进行夹杂物评估。结果表明：铸件中心位置TO质量分数较高，为10×10-6，对应小尺寸夹杂物数量较多，而大尺寸夹杂物在关键区域的分布较多。钢中氧化物夹杂主要为Al2O3、Al2O3复合类的尖晶石和钙铝酸盐复合夹杂物，且尺寸较大，分布不均匀，对齿轮钢关键区域的影响较大。钢中硫化物夹杂分布均匀，尺寸较小，热力学计算表明，该类夹杂在凝固过程中凝固率g＞0.44时，MnS开始析出，通过控制硫化物夹杂析出及分布有助于改善齿轮钢质量。     

中厚板钢精炼过程夹杂物的转变

 通过工业试验研究了中厚板钢LF→钙处理→RH精炼过程中夹杂物的转变规律,并对钙处理过程夹杂物转变进行了热力学计算分析。结果表明：精炼过程钢中总氧质量分数降低,夹杂物数量密度降低,夹杂物平均尺寸升高;钙处理后夹杂物为CaO-MgO-Al2O3-CaS四元系;RH破空后夹杂物转变为CaO-MgO-Al2O3三元系,夹杂物中CaO质量分数降低,Al2O3质量分数升高;热力学计算表明,钙处理后钢液可直接生成CaS,也可与钙铝酸盐夹杂物反应生成CaS,RH破空后不能生成CaS。     

抗大变形X70管线钢显微组织分析

利用金相显微镜、扫描电镜对试生产的抗大变形X70管线钢显微组织和夹杂物分布进行了观察和分析,并用能谱议对夹杂物进行了定性分析。结果表明,试生产的X70抗大变形管线钢组织为铁素体+贝氏体双相组织。板厚1/4处的铁素体体积分数为35%。钢中夹杂物较细小,在钢中弥散分布。夹杂物较软,主要含元素硫、钙和氧。     

管线钢铸坯中硫化物特征及形成机理

 对管线钢铸坯中的硫化物特征进行了分析，并对其形成机理进行了讨论。发现从中间包钢液到铸坯，管线钢中夹杂物由低熔点的CaO Al2O3向CaS Al2O3类型转变，且夹杂物尺寸越小，在冷却过程中的转变越充分。根据形貌特征，含硫化物夹杂可分为以下几类，即硫化物在氧化物表面部分析出、硫化物半包裹氧化物、硫化物完全包裹氧化物、纯硫化物和在TiN上析出的硫化物。采用FactSage软件对冷却过程管线钢中的夹杂物转变进行了计算，发现随着温度的降低，液态钙铝酸盐夹杂物逐渐经历CaO·Al2O3→CaO·2Al2O3→CaO·6Al2O3→Al2O3的转变过程，同时CaS和MnS相也在冷却过程中析出，且MnS的析出温度低于CaS，这解释了铸坯中硫化物的特征和形成。     

铝含量对TWIP钢中夹杂物特征及AlN析出行为的影响

采用扫描电镜、X射线能谱仪以及扫描电镜配置的夹杂物自动扫描统计软件(INCAFeature)表征了Fe-Mn-C(-Al)系TWIP钢中夹杂物的成分、形貌和数量,考察了Al质量分数在0.002%~1.590%的四种TWIP钢中夹杂物的特征和Al含量对AlN析出行为的影响.并在此基础上,采用了适合TWIP钢中高锰高铝特点的热力学参数对AlN夹杂物进行了系统的热力学分析.研究表明,在含有相似N质量分数(0.0078%~0.0100%)的TWIP钢中,当钢中Al质量分数升高至0.75%时,AlN夹杂物开始在钢中析出,并在MnS(Se)-Al₂ O₃上局部析出形成MnS(Se)-Al₂ O₃-AlN复合夹杂;当Al质量分数升高至1.07%时,热力学计算表明AlN已经可以在TWIP钢液相中形成,经不断长大后在MnS(Se)夹杂物表面局部析出形成MnS(Se)-AlN复合夹杂物;在Al质量分数为1.59%的TWIP钢中,AlN的平衡析出温度比其液相线温度高出42℃,在液相中形成的AlN可以作为异质核心,MnS(Se)夹杂在其表面包裹形成MnS(Se)-AlN复合夹杂物.另外,在Fe-18.21% Mn-0.64% C-1.59% Al体系的TWIP钢中,AlN在液相中析出所需的最低氮的质量分数仅为0.0043%.因此,在TWIP钢的冶炼过程中,应尽可能的降低钢中的氮含量,避免生成过量的AlN夹杂.      

莱钢近终形异型坯铝脱氧工艺的研究与应用

莱钢针对供异型坯连铸机钢水采用硅、锰脱氧存在脱氧效果差、炉渣流动性差、炉渣碱度低及精炼造渣困难等一系列问题。利用铝脱氧剂脱氧快、脱氧效率高的特点,提高异型坯钢水的脱氧效率和钢水质量;优化精炼渣系功能,采用夹杂物全流程控制技术,提高钢水纯净度;优化精炼钙化处理效果,加强对夹杂物进行变性处理,提高钢水可浇性;强化连铸机铝脱氧钢水的无氧化浇注技术,解决水口结瘤问题。该措施确保了异型坯连铸机铝脱氧工艺生产的顺行,提高了铸坯质量,降低了生产成本。     

Inclusion evolution after calcium addition in Ti-bearing Al-kill steel

In current article, experiments with different calcium addition were carried out in an Al₂O₃ crucible at 1873?K to investigate the variation of inclusion in Ti-bearing Al-kill Steel. It was found that calcium significantly influenced the morphology, composition distribution and size of oxide inclusions in Ti-bearing Al-kill Steel. Liquid oxide inclusions were modified promptly after calcium addition. Meanwhile, calcium could also modify solid titanium aluminate inclusions to spherical ones similarly, but there were a number of multilayer inclusions in molten steel at the initial stage. Different calcium treatment level should be adopted in different titanium content steel production process. As for the production practice, to achieve the full liquid inclusions in molten steel, the amount of calcium and titanium should be controlled simultaneously during the production process.     

实芯钙芯线在钢水精炼过程的应用

为提高精炼过程钙处理效果,莱钢特钢事业部50tLF精炼炉采用实芯钙芯线替代硅钙包芯线进行钢水钙处理。应用表明,钙平均收得率达16.61%,钢水可浇性良好,废坯切除量大幅减少;钢材氧含量及A、B、D类夹杂物级别均不同程度降低,产品质量良好。与喂硅钙线相比,吨钢降低成本3.50元,直接经济效益达200余万元。     

欧标H型钢冲击性能不稳定原因分析

针对莱钢中型线欧标H型钢冲击韧性不稳定的问题,取样进行了金相及扫描电镜检测,分析认为,由于终轧温度高、冷却速度快,形成了对冲击性能影响较大的魏氏组织,另外,钢中的夹杂物也是造成冲击性能不稳定的原因。通过提高钢水洁净度,优化生产工艺等,稳定了产品冲击性能。     

钙处理钢中夹杂物行为的研究

为改善武钢CSP产线钢水的连浇性,通过工业试验对钙处理钢中夹杂物的变化进行了研究,试验结果表明,钙处理后,钢中夹杂由Al2O3和MnS转变为铝酸钙盐或CaO-Al2O3-MgO-CaS复合夹杂,由于钙处理对夹杂物的聚合变性作用,钢中夹杂物直径不小于5μm的比例增加。通过热力学计算,分析了钙处理使夹杂物变性的条件。根据试验结果对工艺进行了优化,钢水结瘤断浇次数由3.6次/月降低到1.5次/月。     

Investigations of Inclusion Modification in High Grade Pipeline Steel

SiCa line was injected into liquid pipeline steel at the end of LF refining as calcium treatment, and samples were taken from liquid steel in ladles before and after calcium treatment, liquid steel in mould, and slabs. Results show that Ca content in steel decreased obviously after calcium treatment with production, and the compositions, morphologies and sizes of inclusions in steel also varied with time; Al2O3 inclusions turned to be fine irregular CaS-CaO-Al2O3 compound inclusions after calcium treatment, and then to be fine globular CaO-Al2O3 inclusions in mould, and finally changed to be a few larger irregular CaS-CaO-Al2O3 complex inclusions in slabs; reoxidation of molten steel treated by Ca deteriorates effect of calcium treatment. Thermodynamic study revealed that inclusion variations were related with preferential reactions among Ca, Al2O3 and S and precipitation of S in high sulfur capacity CaO-Al2O3 inclusions. New calcium treatment controlling rules were put forward according to the inclusion variations and requirements of pipeline on inclusion controlling.     

转炉钢水过氧化原因分析及危害

莱钢120t氧气顶底复吹转炉存在钢水过氧化、终点[C]命中率低等问题,钢水过氧化导致炉渣黏度降低,不利于溅渣护炉,钢坯夹杂物增多,影响铸坯质量,增加钢铁料消耗和冶炼成本。导致钢水过氧化的原因主要是原材料条件差,操作不当,生产组织不协调以及铁水资源不足、废钢用量大等工艺制度的局限。     

含铝钢水的钙处理

结合涟钢船用锚链刚的生产实践，分析了含铝钢水的水口堵塞机理，并探讨了钢水钙处理对夹杂物的变性效果。     

低合金Q345B洁净钢生产工艺优化

介绍了莱钢炼钢厂通过采用转炉顶底复吹模式、制定生产冷轧用低合金Q345B钢各工序窄成分控制标准、改进LF精炼工序铝脱氧和钙处理工艺、优化连铸保护浇注工艺、设计Q345B专用保护渣等手段优化工艺流程.生产实践表明,Q345B钢种的成品磷、硫质量分数分别控制在0.025％、0.010％以下,铸坯全氧稳定在0.004％以下,提高了钢水洁净度,降低了夹杂物级别,满足了用户的质量要求.     

X70管线钢钙处理研究

在X70管线钢LF精炼后期分别以100 m/min和200 m/min速度向钢中喂入300~500 m硅钙线或添加硅钙钡铁,对钢中夹杂物进行变性处理。喂钙后钢样、结晶器钢样和铸坯样中的CaTot和夹杂物分析表明:钙处理后钢中钙含量在不断下降;夹杂物的组成、形貌和尺寸也在不断变化。根据钢中夹杂物的变化、夹杂物对高级别管线钢性能和连铸顺行的影响,提出了高级别管线钢生产中夹杂物变性控制策略。