CaO-Al2O3-MgO三元渣对钢液洁净度影响的研究

由于Al的烧损,炉渣中w（Al2O3）明显增加,w（CaO）明显降低,而w（MgO）降低幅度不大.通过CaO-Al2O3-MgO渣系对钢液洁净度影响的实验表明,钢液中硫含量基本呈先降低后增加的趋势,钢液中氮和氧的含量基本呈降低的趋势,与溶解速率实验的结果基本相符,炉渣成分为50％CaO-45％Al2O3-5％MgO时脱氧速率常数最大.     

LF炉精炼渣成分和粒度对Q345钢脱硫率的影响

在实验室利用MoSi2高温管式电阻炉研究了LF炉精炼渣的成分和粒度对Q345钢脱硫的影响.结果表明在精炼渣碱度较高的条件下（R=3～5）,随着碱度增大,脱硫率逐渐增加;w（Al2O3）在18％～28％,w（BaO）在6％～14％,w（CaF2）在0～10％的范围内,实验渣有一最佳脱硫率.在精炼渣成分不变的条件下,脱硫率随着精炼渣粒度的减小而升高.运用正交分析法对精炼渣进行优化,得出高碱度精炼渣的优化渣系为：R=5,w（Al2O3）=23％,w（BaO）=10％,w（CaF2）=5％.     

不同冷却条件下钢中MnS夹杂物析出特性的研究

实验室以及工业试验研究发现冷却条件的不同对钢中MnS夹杂物特性变化的影响较大。研究结果表明:随着冷却速率的增加,MnS夹杂物的尺寸逐渐降低,析出的MnS的数量逐渐增加。通过实验获得的硫化物尺寸与冷却速率之间的关系式,可用于实际钢厂中硫化物的尺寸与取样方式之间关系的建立,运用此关系式,便可通过取样方式来估量硫化物的当量直径大小,提高夹杂物检测分析的效率。     

50CrVA弹簧钢夹杂物特性研究

采用全流程多级取样的方法,对国内某钢厂BOF-LF-CC工艺生产的50CrVA弹簧钢中夹杂物特性的演变规律进行系统分析和研究。实验结果表明:随着精炼和连铸过程的进行,钢中的夹杂物种类逐渐由SiO2-Al2O3-MnO-TiO2夹杂物转变为CaO-Al2O3-MgO和CaO-A l2O3-SiO2夹杂物。最终铸坯夹杂物中的Al2O3组元含量约为70%～75%,而Ca O含量仅为5%～10%。夹杂物熔点较高,改性不充分。建议在生产中,强化钙处理或提高炉渣碱度来实现夹杂物的低熔点化,降低其危害。     

Ca处理对55SiMnMo夹杂物行为变化的研究

研究了Consteel电弧炉-LF-VD-连铸工艺生产55SiMnMo时钙处理对钢中夹杂物行为变化的影响,对显微夹杂物、夹杂物成分变化及大型夹杂物进行分析。结果表明,喂钙线后2 min时钙处理并未反应完全,VD结束后夹杂物钙处理变性效果明显且钙主要与夹杂物表面反应。对Mg-Al-Ca类夹杂物成分分析得出,钙线的加入使钢中夹杂物Ca含量明显增加,(Al2O3)由VD入位80%～90%降低至中间包中的40%～60%,(Mg)最终降低至10%以下。钙处理对大型夹杂物影响较小。     

改善T91钢纯净度的相关研究

以某钢厂T91钢生产实践为依据,生产流程为60 t电弧炉→AOD→LF→VD→240 mm×240 mm方坯连铸。钢中存在两种夹杂物形态,尺寸分别为10~200μm的块状Al2O3夹杂和直径≤33μm圆球状夹杂物。分析夹杂产生原因结果显示,块状Al2O3夹杂是随LF炉精炼过程的钒铁合金化操作混入钢水中,通过将钒铁合金化操作前移到AOD出钢至LF炉精炼初期期间予以解决。而圆球状夹杂物是钢水中的镁铝尖晶石与炉渣结合后形成的,改善是将AOD出钢炉渣碱度提高至2.0以上,AOD出钢脱硫率达到90%以上,从而提高炉渣吸附夹杂能力。     

电解提取风电齿轮钢夹杂物研究

采用小样电解法对风电齿轮钢18CrNiMo7-6中的夹杂物进行了系统的分析检测,通过对齿轮钢中夹杂物的电解、提取、分离,较为完整地将钢中的夹杂物电解并收集,借助SEM-EDS对所收集的夹杂物进行了定性分析。结果表明:通过小样电解法可以较为完整地得到风电齿轮钢18CrNiMo7-6中夹杂物的三维形貌;Al2O3、Al2O3-SiO2类夹杂物多呈不规则多边形状,平均尺寸分别为29.7μm、15.81μm,A l2O3-MgO-CaO-SiO2复合类夹杂物通常为包裹形态的球状,平均尺寸为13.1μm,Ca O类夹杂物通常呈块状,平均尺寸为11.7μm,MnS类夹杂物形貌多呈长条状或纺锤状,平均尺寸为18.8μm,Ca S类夹杂物通常呈规则长条状,平均尺寸为9.2μm;与传统金相法相比,小样电解法在观察钢中夹杂物真实的三维形貌和尺寸时是更为行之有效的方法。     

SWRCH35K冷镦开裂原因分析及控制措施

SWRCH35K钢规格Φ6.5mm盘条在生产标准件过程中出现冷镦开裂现象,通过对开裂部位高倍及扫描电镜检测分析,并对夹杂物进行能谱分析,发现造成Φ6.5mm规格盘条开裂的主要原因是内部夹杂,夹杂物的主要成分为保护渣。通过结晶器自动加渣和开浇的自动液面稳定、浸入式水口插入深度等措施杜绝结晶器内卷渣,有效改善冷镦开裂现象。     

钙处理对2205双相不锈钢夹杂物的影响及热力学分析

针对某钢厂2205双相不锈钢的生产工艺,取钙处理前后的钢样,研究钙处理对夹杂变性的效果。实验表明:钙处理后钢中的Al_2O_3、MgO-Al_2O_3夹杂物逐渐演变为MgO-Al_2O_3-CaO-(CaS),部分处于1 873 K温度下的液相区内,夹杂物的形状更加规则,但是还有少数的夹杂物变性效果不理想。通过热力学计算,得到了1 873 K时的Ca-Al、Al-S平衡曲线,得出了为避免生成固态铝酸钙、CaS理论上应满足的条件:即将w([Ca])、w([Al])含量控制在C_(12)A_7曲线附近。     

EAF-RH-LF-CC生产Q345B的洁净度研究

在炼钢过程各工位取样,分析研究了EAF-RH-LF-CC工艺下Q345B无缝管钢的洁净度.试验结果表明：（1）铸坯中的总氧含量可以稳定在0.002%左右;（2）非金属夹杂物以近似球形的氧化物和硫化物居多,其数量依炼钢流程工序不断降低,且精炼过程中降幅最大.（3）LF过程有明显的增氮现象,需控制LF过程的二次氧化;（4）与RH过程相比,在LF结束时钢中10～20μm的夹杂数量较多,应适当延长LF脱氧后的软吹时间;（5）RH精炼初渣中w（FeO＋MnO）过高,RH钢包渣需进行改质处理.     

中碳高钛合金钢水口结瘤形成机理的研究

针对中碳高钛合金钢钢水浇注过程中形成的水口结瘤物进行了机理研究和控制方法分析。扫描电镜检测结果显示,结瘤物主要是由Ti Ox-Al2O3-Mg O矿相组成,部分结瘤物掺杂Ti N以及冷铁等物质。利用热力学软件FACTSAGE进行计算,结果表明1 823 K下,将中碳高钛合金钢钢水中w(Al)降低到48×10-6以下或升高w(Ti)至620×10-6以上,可将镁铝尖晶石变性为液态的Ti Ox-Al2O3-Mg O夹杂物,从而提高钢水可浇性。     

2205双相不锈钢边部裂纹成因分析

国内某厂研发并生产了2205双相不锈钢,但在轧制过程中常出现边裂现象。本文通过对边裂部位的断裂形貌的观察,断裂部位夹杂物特点以及正常部位金相组织的观察,逐步确定该钢边裂的原因。该钢中大型Al_2O_3夹杂物是导致轧制边裂的主要原因之一。通过分析原因,提出通过合理控制Ca处理中Ca的加入量和调节渣中Al_2O_3的活度来减少Al_2O_3夹杂物方法。     

20Cr1Mo1VTiB钢发纹缺陷分析与改善

以某炼钢厂的生产数据为实践依据,以改善20Cr1Mo1VTiB钢的发纹缺陷为目的,使用荧光磁粉探伤和金相显微镜确认缺陷位置存在非金属夹杂物。经扫描电镜确认出非金属夹杂物的化学成分并分析出产生原因。一种非金属夹杂物是含有K、Na、F典型保护渣特征元素,确认为模铸浇铸过程卷渣。另一种非金属夹杂物是以Al-Mg-Ca-O为主,是典型的精炼铝脱氧产物,在整个冶炼过程中不断与耐火材料和炉渣发生反应,未完全上浮去除而残留在钢中。通过开发20Cr1Mo1VTiB专用保护渣和执行模铸开浇标准化操作解决模铸卷渣类的发纹缺陷;通过降低电炉钢水过氧化程度、优化精炼脱氧剂使用、VD真空处理后的软吹操作等工艺技术,提升钢液的洁净度控制水平,进而改善铝脱氧产物引起的发纹缺陷。     

82B钢中氧化物系夹杂物的控制研究

82B钢中氧化物系夹杂物的来源主要是脱氧产物和钢的二次氧化、卷渣及耐火材料内衬侵蚀。采取在转炉控制终点碳,采用LF全程脱氧、改变精炼渣精炼和扩散脱氧、氩气搅拌,在连铸实施全程密封、强化中间包冶金等措施,使82B钢中的全氧最低降到13×10 6,94.09%的夹杂物尺寸<5 m,满足了拔丝要求。作为夹杂物控制技术,降低总量的方法比控制形态更为简单实用,系统地在每个工艺步骤都采取有效措施,才能取得良好效果。     

稀土处理对含铝中锰钢中夹杂物的调控机理

铝脱氧中锰钢精炼过程中易形成尖晶石类夹杂物,这类硬质夹杂物会恶化中锰钢的疲劳性能,易导致钢材功能失效引发事故。采用稀土Ce处理对中锰钢中尖晶石类硬质夹杂物进行改质处理。为了阐明夹杂物的改质机理,开展了高温模拟实验。实验结果表明,Ce处理后,尖晶石夹杂物转变为稀土夹杂物,且随着TO含量的降低,稀土夹杂物类型为CeAlO₃→CeAlO₃+Ce₂O₂S→Ce₂O₂S。铈对尖晶石夹杂物的变质机理为：铈添加到钢中后,尖晶石夹杂物中镁和铝不断被铈替代(含锰尖晶石夹杂物中锰优先被置换),尖晶石结构遭到破坏,从而形成CeAlO₃。当钢中氧含量低,相对硫含量较高时,钢中硫将参与置换反应,置换出夹杂物中的氧,因此尖晶石夹杂物和CeAlO₃夹杂物最终转变为Ce₂O₂S。最后通过热力学模型计算得出,将钢中尖晶石夹杂物完全改质为稀土夹杂物的最低铈含量与钢中氧含量呈线性关系,当钢中铈质量分数为氧质...     

冷却速率对钢中MnS+Al_2O_3复合夹杂物包裹率的影响研究

通过实验室试验研究钢中MnS+Al_2O_3复合夹杂物的生成以及不同冷却速率对MnS+Al_2O_3复合夹杂物包裹率的影响。结果表明:被推动到钢液凝固前沿的Al_2O_3,会为MnS析出提供异质形核质点;随着冷却速率的增加,复合夹杂物的尺寸从4μm降至2.5μm左右,MnS+Al_2O_3复合夹杂物包裹率逐渐降低。本次试验研究为得到较优包裹程度的实验条件以及进一步改善钢材性能提供一定的理论分析。     

稀土耐热钢凝固过程中夹杂物析出的热力学分析

基于FactSage热力学软件的最小吉布斯自由能原理,系统研究了不同铈含量及钢液洁净度条件下耐热钢凝固过程中夹杂物的析出行为。结果表明：耐热钢中添加铈后,高熔点的Ce2O2S、 Ce2O3等夹杂取代了SiO2与MnS夹杂;在一定洁净度条件下, SiO2与MnS无法析出的铈含量分别为0.02%与0.03%;随着氧含量的增加,耐热钢中的夹杂物类型由Ce2O2S、 CeN、 CeS向SiO2、 Ce2O3转变,当氧含量大于0.006%时,钢中开始析出SiO2夹杂;随着硫含量的增加,耐热钢中的夹杂物类型由Ce2O2S、 CeN、 CeS、 Ce2O3向Ce2O2S、 MnS、 Ce2S3转变,当硫含量大于0.005%时, MnS夹杂开始析出。     

60Si_2Mn-Cr弹簧钢中夹杂物演变行为分析

针对某钢厂60Si_2Mn-Cr弹簧钢的生产工艺,取不同工位处的钢样,研究夹杂物的转变效果。实验表明:微铝工艺生产钢中的夹杂物逐渐转变为Al_2O_3-SiO_2-CaO-MgO复合氧化物夹杂,形状逐渐趋于球状夹杂物尺寸逐渐减小,最终铸坯中夹杂物的平均尺寸为4.6μm。通过热力学计算,得到了不同工位下夹杂物的SiO_2+CaO-MgO-MnO+Al_2O_3相图,在中间包和铸坯中的夹杂物大多数处于1500-1 600℃温度下的液相区,减小高硬度夹杂物的危害,提高了弹簧钢的质量。     

X70管线钢洁净度控制研究

针对某钢厂中厚板卷厂采用铁水倒罐→铁水预处理→转炉冶炼→出钢脱氧合金化→LF精炼炉→RH真空炉→钙处理→连铸生产X70管线钢生产工艺,采取系统取样分析,对P、S等杂质元素,N、H、O等气体的脱除规律以及夹杂物的控制规律进行了研究。研究表明,成品成分可以稳定控制水平为:w([P])≤0.004 5%,w([S])≤0.001 00%,w([O])≤0.000 85%,w([N])≤0.003 00%,w([H])≤0.000 15%,夹杂物以小于10μm的CaO-CaS为主,且单位面积总夹杂物数量小于12个/mm~2,成品钢具有很高的洁净度水平。     

电弧炉+炉外精炼+双电渣重熔工艺生产300M钢的工艺开发及质量验证

通过对300M钢的合金化、洁净化机理与技术要求的研究以及化学成分的合理优化控制、充分发挥LF精炼炉的精炼功能、非真空电渣惰性气体保护及二次重熔熔炼、锻造工艺优化等技术手段的实施,采用"电弧炉+炉外精炼+双电渣重熔"新型工艺路线能生产出具有良好的纵、横向强韧性能、钢质纯净度高及各项技术指标均符合《航空航天用超高强度钢钢棒规范》要求的直径达300 mm的超高强度300M钢棒材。