RH精炼过程中吹氧量对IF钢洁净度的影响

无间隙原子钢（IF钢）主要用于汽车、家电等行业,除需要极低的C、N含量外,对最终产品的表面质量也有严格要求。钢中O含量和夹杂物对产品的表面质量影响很大。快速降低钢中C含量、同时保证钢的高洁净度是非常重要的。为此,通过在Ruhrstahl Hereaeus（RH）精炼?连铸过程密集取样,采用ASPEX扫描电镜详细研究了RH吹氧强制脱碳工艺下吹氧量对IF钢洁净度的影响。结果表明,本实验条件下,吹氧量对精炼?连铸过程中夹杂物的类型和形貌没有影响。吹氧量对RH精炼前期（加Al后4 min内）钢液洁净度影响较大,而对后期生产过程中钢液的洁净度影响不大;精炼前期,吹氧量高,钢液中总氧（T.O）含量和夹杂物的量增加。簇群状夹杂物主要出现在RH破空之前,真空精炼结束后钢液中很难发现簇群状夹杂物。中间包钢液洁净度与RH吹氧量相关性不大,而与加Al脱氧前钢液中O含量相关性很大,加Al脱氧前钢液中O含量高,中间包钢液洁净度差;为提高中间包钢液的洁净度,应尽量减少加Al脱氧前钢液中的O含量。随着生产的进行,钢液中T.O含量、夹杂物的量呈下降趋势,洁净度逐渐提高。      

RH强制脱碳与自然脱碳工艺生产IF钢精炼效果分析

西昌钢钒厂由于转炉热量不足而以转炉—LF精炼—RH精炼—连铸工艺生产IF钢,为探究RH强制脱碳与自然脱碳工艺生产IF钢精炼效果,采用生产数据统计、氧氮分析、夹杂物自动扫描、扫描电镜和能谱分析等手段,对不同脱碳工艺对顶渣氧化性以及钢的洁净度影响进行了详细研究。结果表明:（1）与自然脱碳工艺炉次相比,采用强制脱碳工艺的炉次在转炉结束与RH进站钢中的平均[O]含量更低;（2）两种工艺脱碳结束钢中的[O]含量基本在同一水平;（3）强制脱碳工艺的炉次在RH结束时渣中平均T.Fe的质量分数降低了1.3%。在能满足RH脱碳效果的前提下,尽量提高转炉终点钢液碳含量、降低钢液氧含量,后续在RH精炼时采用强制吹氧脱碳工艺,适当增大吹氧量来弥补钢中氧,可显著降低IF钢顶渣氧化性。自然脱碳工艺与强制脱碳工艺控制热轧板T.O含量均比较理想;与自然脱碳工艺相比,强制脱碳工艺可有效降低IF钢[N]含量,这与强制脱碳工艺真空室内碳氧反应更剧烈所导致的CO气泡更多和气液反应面积更大有关。脱碳工艺对IF钢热轧板中夹杂物类型、尺寸及数量没有明显影响,夹杂物主要由Al₂O₃夹杂、Al₂O₃–TiO_x夹杂与其他类夹杂物组成,以夹杂物的等效圆直径表示夹杂物尺寸,以上三类夹杂物平均尺寸分别为4.5、4.4和6.5 μm,且钢中尺寸在8 μm以下的夹杂物数量占比高于75%。在RH精炼过程中,尽量降低RH脱碳结束钢中[O]含量,有利于提高钢液洁净度。      

基于长流程的GCr15轴承钢转炉冶炼生产实践

采取转炉高拉碳出钢、双渣法冶炼、LF高碱度渣精炼、RH真空脱气、连铸加强保护浇铸及控制钢液过热度等措施,有效控制GCr15轴承钢中的氧、氮、硫、磷、钛等元素及夹杂物含量。试验表明：提高转炉出钢碳质量分数,有利于降低钢中的氧质量分数;随着炉渣碱度的升高,钢液中ω(O)大幅降低;GCr15轴承钢经过RH真空处理,钢液中的ω(TO)从0.002 8%下降到0.000 9%;双渣法冶炼可以提高转炉冶炼前期的脱磷率;LF精炼和连铸过程增氮,RH过程降氮;LF精炼过程是控制ω(Ti)的关键;夹杂物和碳化物都得到有效控制。     

钙处理时机对LF-RH精炼过程Al2O3基夹杂物的影响

为研究LF-RH精炼工艺生产Q690钢时不同钙处理时机下夹杂物特征的变化,开展工业试验对RH精炼前后钙处理炉次取样进行定量分析对比。钙处理后夹杂物中CaO质量分数持续增加,CaS质量分数瞬态增加,夹杂物熔点降低。RH精炼前钙处理炉次中,RH精炼过程夹杂物的成分接近低熔点区,结束时夹杂物数量密度和面积分数分别为15个/mm2和0.01%。RH精炼后钙处理炉次中,RH精炼过程夹杂物依旧为高熔点Al₂O₃-MgO类型,结束时夹杂物数量密度和面积分数分别降至1个/mm2和0.002 5%。RH精炼前钙处理会使RH精炼过程夹杂物熔点以及夹杂物与钢液间的接触角降低,导致夹杂物去除驱动力降低,从而抑制夹杂物的去除。因此LF-RH精炼工艺生产铝脱氧钢时,为提高精炼过程钢中非金属夹杂物的去除效率,应在RH精炼后进行钙处理操作。     

汽车齿轮钢8620RH的洁净度

以抚顺特殊钢股份有限公司一炼钢厂的生产数据为实践依据,以改善汽车齿轮钢8620RH的夹杂物和氧质量分数两个洁净度指标为目的,使用扫描电镜分析冶炼过程中LF炉(钢包精炼炉)初期、LF炉末期、VD（真空脱气）处理前以及软吹后4个节点的钢液中夹杂物形貌和成分,明确钢中夹杂物的演变过程。通过降低电炉终点氧质量分数分析LF精炼炉渣成分,强化LF炉白渣精炼操作以及控制VD处理后的软吹效果等措施,达到汽车齿轮钢8620RH氧质量分数平均值为0.001 17%,B类夹杂物中B细不高于1.5级、B粗不高于0.5级的冶炼控制水平。     

基于非铝脱氧工艺的高品质轴承钢关键冶金技术研究

我国高品质轴承钢生产技术已取得了长足进步,部分企业的轴承钢质量处于世界先进水平,但质量稳定性与世界领先水平仍存在一定差距。目前,国内外主要采用铝脱氧工艺生产轴承钢,通过铝脱氧和造高碱度渣快速降低钢液中氧含量,高品质轴承钢中全氧质量分数已经可以控制在5×10?6以下,但仍存在大颗粒球状（Ds类）类夹杂物导致疲劳失效的难题,以及超低全氧和钛含量难以稳定控制、小方坯连铸水口堵塞等问题。针对上述问题,本研究提出了非铝脱氧工艺生产轴承钢,即在转炉出钢时加入硅锰合金预脱氧,钢包精炼炉（LF）向渣面加入硅质脱氧剂扩散脱氧,真空循环脱气精炼（RH）真空深脱氧,保证钢液全氧质量分数在8×10?6左右。在保证钢液低铝低钛的同时,利用低碱度渣改变夹杂物类型,控制夹杂物塑性化,从而有效地解决钢液流动性问题。利用超声疲劳试验机对两种工艺轴承钢疲劳寿命进行测定,阐明了不同类型夹杂物对疲劳性能的影响,剖析了不同工艺轴承钢的疲劳断裂机理,研究了引起疲劳裂纹的夹杂物临界尺寸。      

SPHC钢LF精炼过程洁净度研究

为了解BOF-LF-CC工艺生产的SPHC钢精炼过程中钢液洁净度的变化情况,设计了两种脱氧工艺条件下LF精炼过程中钢液洁净度实验。分析了钢液氧化性对精炼过程中钢液洁净度的影响,研究了精炼过程中夹杂物的形貌及含量的变化。结果表明:强脱氧工艺有利于降低精炼过程钢液内T[O]总量,该工艺条件下LF出站时夹杂物以复合夹杂物为主,夹杂含量平均为3.06个/mm~2。     

RH操作对高级别IF钢中夹杂物的影响

以汽车外板用高级IF钢为研究对象,首先分析了冶炼全流程中夹杂物的变化,然后重点分析了RH关键操作对钢水洁净度的影响。RH加Ti前钢液中夹杂物是Al2O3,加Ti后钢液中夹杂物是Al-Ti-O复合夹杂,RH冶炼和连铸过程中夹杂物成分基本不变。铝-钛间隔时间试验部分结果显示4 min时钢液洁净度较好。RH纯循环3 min后夹杂物总量基本没有变化,5μm以下的小夹杂总量在纯循环6 min时有所降低。渣中TFe含量影响RH出站到中间包阶段的夹杂物增量,建议控制w(TFe)≤5%。     

X80管线钢精炼过程夹杂物研究

采用铁水脱硫－转炉－LF炉－RH－钙处理－连铸工艺路线,出钢采用Al脱氧,造高碱度低氧化性精炼渣,生产X80管线钢。研究了精炼过程中夹杂物的成分、尺寸、形貌和数量等变化情况,确定了钢中夹杂物在不同精炼环节的变化规律,探讨了夹杂物中MgO和CaO的来源。结果表明,采用该冶炼工艺路线所生产的管线钢总氧含量在10－12ppm之间,钢中20µm以下夹杂物所占比例达到了90%,钢水具有很高的洁净度水平。在精炼过程中夹杂物MgO含量逐渐降低、CaO含量逐渐增加,精炼结束后钢中夹杂物为球形MgO－Al2O3－CaO类夹杂物,MgO、Al2O3和CaO平均含量分别2.6%、53.7%和43.7%,该类夹杂物外层为CaS,在精炼钢水温度下为液态,表明钢中夹杂物得到了有效的变性处理。在钢中夹杂物去除效果方面,软吹氩工艺对于10um以下夹杂物的去除效果最好,去除率达到了81%。     

光谱分析夹杂物技术在IF钢生产中的应用

介绍了利用PDA光谱仪开发的光谱分析夹杂物技术,利用该技术分析了IF钢冷轧板合格品罐次和由夹杂引起的废品罐次精炼过程中RH终点、中间包浇铸中期钢液中Al2O3夹杂物含量,初步提出了IF钢精炼过程中夹杂物控制技术指标:RH终点夹杂物质量分数控制在0.004 5%以下、中间包夹杂物质量分数0.003 0%以下。于2009年将该技术应用于IF钢实际生产过程中,并与其它工艺相结合,大大降低了IF钢冷轧板由夹杂引起的废品率。     

Cleanliness of GCr15 bearing steel refined by RH and VD vacuum processes

The cleanliness of GCr15 bearing steels produced by RH and VD vacuum refining processes was compared. Evolutions of total oxygen (TO), total nitrogen (TN), total sulfur (TS), and inclusions were investigated. Bearing steel has high requirements for cleanliness. RH refining has advantages in reducing TO and TN content, removing solid inclusion, and circulating efficiency. After RH refining, the TO content in molten steel decreased by 61%, the TN content decreased by 15%, and the number density of inclusions decreased by 75%. The stirring of slag and steel was strong during the VD refining, which was beneficial to the desulfurization, the TS content in liquid steel decreased by 50%. The circulation rate of the liquid steel in the VD refining was much lower than that in RH refining. The stronger stirring of slag and steel during VD refining resulted in the slag entrainment. The contact angle between inclusions with different liquid phase fractions and liquid steel is different. Inclusions with liquid phase fraction less than 27% are not wetted with liquid steel and are easy to collide, grow and float up for removal, while the adhesion work of liquid inclusions is greater and difficult to remove from liquid steel.     

宽厚板低成本洁净钢生产工艺

 为了进一步提高钢板洁净度,降低生产成本,通过理论计算和工业试验对宽厚板LF-VD精炼双联低成本洁净钢生产工艺进行了研究。VD精炼过程中,精炼渣中SiO₂与钢中铝反应,使渣中SiO₂质量分数降低、Al₂O₃质量分数升高。通过优化转炉和精炼脱氧合金化制度,降低VD前精炼渣中SiO₂质量分数和钢中铝质量分数,减弱了VD过程渣钢反应。VD过程铝损降低29%。不仅炼钢过程综合吨钢铝耗降低0.68 kg,而且钢板洁净度显著提升。全氧和氮质量分数都分别降低0.000 6%,钢板中大于2 μm夹杂物数量密度降低74%,大于5 μm夹杂物数量密度降低81%。     

Effect of slag composition on steel cleanliness in interstitial-free steel

Ladle slag affects steel cleanliness at the end of the Ruhrstahl-Hereaeus (RH) and holding process.The relationship between composition of ladle slag, total oxygen (TO) and inclusions was investigated using X-ray fluorescence (XRF), infrared absorption, and SEM+EDS methods.The results indicate that TO in steel at the end of RH increases linearly with increasing FeO content in slag.TO is lower when wCaO/wAl2 O3 (C/A)=1.5-2.0 than that of C/A=1.0-1.4 under an approximate content of FeO.During the holding process, irregular Al2 O3 inclusions are newly generated due to slag reoxidation.Additionally, Al2 O3-Tix O inclusions are newly generated in the steel when the content of FeO is higher.By combining experimental and thermodynamic calculation results, it is determined that the slag has a good melting property within the zone of C/A=1.2-1.8 and adsorption capacity of Al2 O3 when the content of SiO2 in slag is controlled at 4%-6%.The increase in the C/A ratio and the decrease of FeO content in slag can slow down the reoxidation rate.     

高级别车轮钢BOF-RH-CC工艺技术研究与实践

摘要：为了进一步提高生产效率、降低生产成本,同时减少大尺寸夹杂物超标,提出了采用“BOF-RH-CC”路线生产车轮钢工艺。通过系统地实验室试验与工业试验,研究了“BOF-RH-CC”工艺路线下的硫含量、温度以及夹杂物控制等关键技术问题。结果表明：在KR工序通过采用新型脱硫剂,可以将84%炉次的铁水硫的质量分数控制在10×10-6以下;在转炉工序回硫主要影响因素为KR脱硫渣,当扒渣率为95%时,KR渣带硫量占入炉总硫量比例达到了26.7%,而当扒渣率在99%时,KR渣对转炉回硫仅占6.8%,应当保证KR处理后顶渣去除率控制在99%以上;在精炼RH工序当RH吹氧升温量不大于100m3,不仅满足温度要求,同时也达到了洁净度的要求;在低氧条件下将夹杂物控制为高熔点且不易变形的CaS-Al2O3类夹杂,降低了钢种大尺寸夹杂的数量。通过上述研究,在“BOF—RH—CC”工艺路线下,可将成品钢中硫的质量分数和TO的质量分数分别控制在20×10-6和12×10-6以下,同时钢中大尺寸夹杂物数量降低了50%,满足钢种对硫含量、温度及夹杂物的要求,实现了该工艺的稳定控制。     

GCr15轴承钢冶炼过程钢液洁净度变化

 研究了EAF→LF→VD→软搅→CC工艺生产GCr15轴承钢冶炼过程钢中T[O]及非金属夹杂物的变化情况。通过将电炉出钢碳质量分数控制为0.2%～0.4%、出钢加铝强脱氧及造预精炼渣、LF精炼过程造高碱度强还原性炉渣、VD真空强搅拌及防止中间包二次氧化,可以生产[w(T[O])]等于8×10－6的轴承钢。在炉外精炼过程中夹杂物经历了Al2O3→MgO·Al2O3→CaO-MgO-Al2O3演变。LF精炼过程夹杂物平均尺寸减小,经过VD真空处理后尺寸增加,接着在软搅和中间包过程继续减小。利用VD真空处理可以去除高达74%的夹杂物。     

轴承钢精炼中大型夹杂物来源的示踪

 为了控制轴承钢中大型夹杂物,采用在LF精炼初渣中添加示踪剂的方法, 确定轴承钢大型夹杂物的来源。 初期脱氧夹杂一直悬浮在钢中,未与炉渣接触,不含BaO成分,在钢中残留量占全部氧化物夹杂的10%～15%;内生夹杂由渣钢反应生成,随精炼进行,含BaO夹杂的比例升高。无渣冶炼如RH可抑制该类夹杂生成,在钢中残留量约占25%～40%;卷渣夹杂由钢渣搅动生成,绝大多数含有BaO成分,随精炼进行尺寸逐渐减小,残留在钢中的比例约占50%～60%。因此,降低钢中大型夹杂物的技术措施是严格控制脱氧前钢水的氧活度[aO,]降低[w(T[O]);]尽可能避免或减弱渣钢反应强度,或降低精炼渣的还原势;优化钢水搅拌强度,减少卷渣并促进微细夹杂物聚合上浮。     

油缸用25Mn钢100 t EAF-LF-VD-软吹氩-CC流程B类夹杂物的控制

衡钢采用硅钙脱氧工艺、控制EAF钢水中全氧含量、LF渣系中Al₂O₃含量、控制精炼时间≥40 min、VD真空脱气、软吹时间≥20 min、保护浇注防止钢水二次氧化和促使钢中夹杂物上浮等应用工艺措施,可有效降低钢水中B类夹杂物Al₂O₃数量和尺寸以提高钢的洁净度。生产实践表明:油缸钢生产中精炼炉控制钢水[Al]s≤0.004%、T[O] ≤0.002 0%、精炼终渣（FeO） ≤0.8%、碱度（R）控制在2.0～3.2有利于B类夹杂物控制。当B类夹杂物不超过1.0级有利于控制刮滚工艺"白点"的产生。     

Inclusion Variations of Hot Working Die Steel H13 in Refining Process

 Inclusion variations of die steel H13, including changes of species, morphologies, compositions, amounts and sizes, in the production of EAF→LF→VD→ingot casting→electro-slag refining (ESR) procedure, were investigated by systematic sampling, and analyzed with scanning electron microscope (SEM), energy dispersive spectrum (EDS), and metallographic microscope. The variation mechanism was studied by comprehensive analysis of total oxygen, nitrogen, and acid soluble aluminum as well as chemical test of refining slag. Based on the investigations, technical measures for cleanness improvement were discussed. The results show that oxide inclusions in H13 steel change from irregular Al2O3→near globular CaO-MgO-Al2O3 and CaO-Al2O3-SiO2 complex inclusions→finer CaO-Al2O3-SiO2 inclusions with higher CaO content→CaO-Al2O3-SiO2 inclusions with higher Al2O3 content and irregular MgO-Al2O3 inclusions→fine irregular MgO-Al2O3-CaS inclusions in various steps of the production; the variations are related with changes of acid soluble aluminum content, reactions between slag and steel, re-oxidation of liquid steel during casting, and refining of ESR. It is also found that Al2O3 inclusions are modified by refining slag in LF and VD refining; and ESR plays a good role in inclusion removal, especially in controlling the large linear VC-CrC-MoC inclusions distributed in grain boundaries. It is suggested that casting protection should be improved, and the basicity of refining slag and acid soluble aluminum content in steel should be raised.