CSP流程低碳铝镇静钢钙处理优化试验研究

为改善武钢CSP生产低碳铝镇静钢时钢水的可浇性,提高钢水洁净度,通过工业试验考察了不同钙处理条件下钢液成分及夹杂物变化情况,并结合热力学对钙处理效果进行了分析。试验结果表明,钙处理后,夹杂物主要为CaS含量较高的球状CaS-Al2O3-CaO复合夹杂,随着时间的延长,中包钢水中夹杂物转变为液态Al2O3-CaO夹杂和CaS含量较少的CaS-Al2O3-CaO复合夹杂。热力学分析表明,Al2O3夹杂物变性所需的Ca含量较低,钢中Al、S含量对液态夹杂生成有着重要影响;为较好的实现钙处理对夹杂物变性,应同时对钢中Ca、Al、S含量进行控制;且钙处理应保证中包钢水夹杂物为液态夹杂。     

承钢150 t LF炉造渣制度优化

分析了钢液中高熔点非金属夹杂物的来源与产生机理,对夹杂物进行两种钙处理的原理。通过对比试验,研究了转炉在终点氧活度较低的情况下,钢水中夹杂物变性规律。钢水到LF炉不喂钙线,仅通过调节LF炉顶渣w(CaO)/w(Al_2O_3),从而达到对钢水中高熔点非金属夹杂变性的目的,改善了钢水的可浇性,冶炼同期缩短3 min,钢水质量合格率100%。     

改善套管钢冶炼过程浸入式水口堵塞

 通过金相分析、扫描电镜、能谱分析等手段对国内某钢厂生产石油套管钢的水口堵塞物进行了分析,对冶炼过程Al2O3夹杂的控制问题从热力学角度进行了研究。热力学计算结果表明,当钢中的 [Al]s含量为0.025%,若钙处理时钢中钙含量高于22×10-6,硫含量低于0.008%,可较容易地将Al2O3夹杂变性为低熔点易上浮的C12A7。在热力学计算基础上,通过强化钢水钙处理,钢中钙含量提高至25×10-6～40×10-6,夹杂物变性上浮容易,连浇炉数由3～4炉提高至大于8炉。     

低碳铝镇静钢LF精炼过程钢中非金属夹杂物的研究

对LF精炼过程低碳铝镇静钢水中非金属夹杂物的变化进行了研究,发现在采用高碱度、强还原性炉渣条件下,Al2O3类夹杂物先向MgO-Al2O3系夹杂物并进而向CaO-MgO-Al2O3系夹杂物和CaO-CaS-Al2O3系夹杂物转变。在LF精炼结束时,钢中已基本没有对钢水可浇性影响最大的Al2O3系夹杂物,因此可以减少LF精炼后对钢水进行钙处理用的钙线量,以降低生产成本并减少由于钙处理而生成的大尺寸钙铝酸盐夹杂物的数量。     

铝镇静钢钙处理后碰撞行为对Al2O3夹杂物变性的作用

 对铝镇静钢LF精炼钙处理后不同时期取钢样,通过SEM-EDS观察钢样中夹杂物,分析钙处理后铝镇静钢中夹杂物变性机制,并提出了一种夹杂物变性的碰撞机制：在钙处理后,由于钙浓度在钙气泡周围较高形成了CaO类夹杂物, 其与钢液中已有的Al2O3类夹杂物相互碰撞结合在一起,然后二者发生化学反应变性为低熔点的液态夹杂物。通过相图分析从理论上指出：Al2O3类夹杂物可与CaO通过碰撞变性,且其变性机制和控速环节与Al2O3类夹杂物通过与钙发生还原反应的变性不同。夹杂物碰撞使变性速率大大加快,几分钟之内即可良好变性。在本次试验中,约有21%的Al2O3类夹杂物通过与CaO碰撞发生变性。实验室试验和其他研究者的工业试验结果均证明：在二次精炼过程中,通过往钢包中喂入CaO类粉末可以使Al2O3夹杂物变性。     

38CrMoAl钢浇铸过程水口结瘤原因分析及工艺改进

38CrMoAl钢120t BOF-LF-RH-CC冶炼过程钢中夹杂物主要以CaS和A1₂O₃为主，并且随着精炼的进行，夹杂物中CaS含量逐渐升高,AI₂O₃含量逐渐降低。通过钙处理试验,得出采用钙处理工艺，不仅不能有效变性 38CrMoAl钢中夹杂物，反而会产生更多CaS夹杂物，最终引发由CaS产生的水口结瘤。工业试验结果表明，在RH原工艺基础上取消钙处理工艺，将LF精炼结束钢水硫含量降低至0.001% -0.002%,可以很好的改善钢水浇铸性     

铝镇静钢LF精炼过程中夹杂物行为研究

通过对LF精炼开始3 min、通电化渣和钙处理后3个阶段的钢水进行取样,对夹杂物的数量、形态及成分进行对比分析,来研究铝镇静钢中夹杂物在精炼过程中的变化及钙处理对夹杂物性质的影响.结果表明:钙处理在提高钢水洁净度、夹杂物改性等方面效果显著.当LF炉通电化渣后,夹杂物球化率显著提高;钙处理后,球化率进一步提高.LF精炼开始3 min后,钢中的夹杂物以Al2O3-SiO2-MnO和纯Al2O3夹杂物为主;通电化渣后,钢中夹杂物以Al2O3-CaO(CaS)-SiO2为主;钙处理后,钢中夹杂物以Al2O3-CaO为主.     

20CrMnTiH1齿轮钢钙处理热力学

通过钢液与夹杂物之间的热力学平衡计算,讨论了20CrMnTiH1精炼钢水中Al2O3夹杂物钙处理后可能变性的程度及CaS夹杂生成的条件.计算结果表明对硫的质量分数为0.020%～0.035%,铝的质量分数0.02%～0.04%的钢水进行钙处理时易生成稳定的CaS并难以使铝脱氧产生的Al2O3夹杂完全变性成低熔点C12A7钙铝酸盐.通过对炼钢厂生产的20CrMnTiH1齿轮钢材中夹杂物的检验,以及对连铸过程中水口堵塞物的扫描电镜能谱分析,发现钢材中含有许多CaS及变性不完全的钙铝酸盐CA,同时水口堵塞物也主要由CaS和变性不完全的钙铝酸盐CA组成.     

CSP生产低碳高铝钢钙处理与可浇性的控制

系统研究了国内某钢厂CSP生产的低碳铝镇静钢钙处理前,钙处理后成分、尺寸和类型的变化,从热力学上分析铝脱氧钢中Al2O3夹杂物变性机制及夹杂物中CaS合理控制的条件,并对钙处理后钢水可浇性进行了研究,研究发现,现有工艺条件下钢中[Ca]的质量分数为0.002 6%~0.003 5%较合适,最佳喂钙线长度在284~386m,此时夹杂物中CaS的质量分数在7%以下,且无单独CaS析出,SEN连浇15炉以上。     

铝镇静钢夹杂物形态控制工艺研究

通过热力学分析结合现场试验,采用金相分析、扫描电镜、能谱分析等方法,研究了铝镇静钢中氧化物夹杂的变性处理工艺。热力学计算结果表明,当钢中的[Al]s质量分数为0.025%,钙处理时控制钢中钙质量分数高于22 10-6,硫质量分数低于0.008%时,可较容易地将Al2O3夹杂变性为低熔点的C12A7。对天津钢厂生产石油套管钢的LF精炼工艺进行了优化,通过强化钢水钙处理,使钢中钙含量有了显著提高,使夹杂物形态的控制大为改善。     

高级别船板钢生产过程中夹杂物的演变规律

 通过采用扫描电镜对船板钢F40中的夹杂物进行全流程系统分析，研究了冶炼过程中夹杂物的形成和演变规律，并采用夹杂物的弹性模量概念对其在轧制过程中的变形机理进行解释。结果表明，LF出站后钢中的主要夹杂物为MgO-Al2O3复合夹杂，在钙处理后夹杂物逐渐向低熔点的CaO-Al2O3-MgO-CaS系夹杂转变。在轧制过程中，高弹性模量的夹杂物，在轧制中相对塑性变形低。热力学计算表明，当船板钢中的w（[Als]）为0.02%～0.04%时，为使夹杂物改性完全，钙处理后钢液中的w（[Ca]）应控制在0.001 8%～0.002 8%。为避免钙处理后生成CaS，可通过控制w（[S]）在0.002 1%以内，减小其对浇注过程和钢性能的不利影响。     

铝镇静钢中夹杂物钙处理改性及其影响因素

 钙处理广泛应用于铝镇静钢中非金属夹杂物的改性,但在工业实践中的改性效果差别很大。为了探究钙处理效果差异的原因,通过工业试验和热力学计算研究了铝镇静钢钙处理前后非金属夹杂物的演变,并讨论了钙处理改性夹杂物的影响因素。结果表明,浇铸末期钢液中的T[O]和T[N]质量分数分别为0.002 9%和0.003 9%。精炼前期钢中夹杂物Al₂O₃质量分数达90%以上,钙处理后,钢液中钙质量分数快速增加至0.002 5%,同时夹杂物中CaO质量分数由钙处理前的4%迅速增加到23%,Al₂O₃质量分数由钙处理前的82%降低至70%,夹杂物由团簇状Al₂O₃转变为球形的Al₂O₃-CaO复合夹杂物,夹杂物平均成分靠近液相区。由于二次氧化,浇铸时钢中的T[O]和T[N]含量升高,夹杂物的尺寸和数密度增加,因此,需要加强钢液的保护浇铸。在连铸与轧制过程中,夹杂物中CaO质量分数由中间包中的20%增加至轧材中的37%,Al₂O₃质量分数由中间包内的77%降低至56%,夹杂物的平均成分向液相区移动,但夹杂物类型不发生改变,仍为球形的钙铝酸盐。通过热力学计算得到本研究中试验钢种夹杂物“液态窗口”对应的钙质量分数为0.001 1%～0.002 8%,此外钢液成分对钙处理的“液态窗口”影响很大。随着钢液中T[O]含量升高,“液态窗口”变宽,但所需喂钙量增加;随着钢液中T[S]含量增加,“液态窗口”变窄;钢液中的T[Al]含量对“液态窗口”无明显影响。     

Effect of Calcium Treatment on Non-Metallic Inclusions in Ultra-Low Oxygen Steel Refined by High Basicity High Al2O3 Slag

 The influence of calcium treatment on non-metallic inclusions had been studied when control technology of refining top slag in ladle furnace was used in ultra-low oxygen steelmaking. A sufficient amount aluminium was added to experimental heats for final deoxidizing during BOF tapping, and the refining top slag with strong reducibility, high basicity and high Al2O3 in ladle furnace was used to produce ultra-low oxygen steel and the transformation of non-metallic inclusions in molten steel was compared by calcium treatment and no calcium treatment. The results show that the transformation of Al2O3→MgO·Al2O3 spinel→CaO-MgO-Al2O3 complex inclusions has been completed for aluminum deoxidation products and calcium treatment to molten steel is unnecessary when using the control technology of ladle furnace refining top slag to produce ultra-low oxygen steel, and the complex inclusions are liquid at the temperature of steelmaking and easily removable to obtain very high cleanliness steel by flotation. Furthermore, the problems of nozzle clogging in casting operations do not happen and the remaining oxide inclusions in steel are the relatively lower melting point complex inclusions.     

超低氧精炼时钙处理对氧化物夹杂的影响

 研究了采用LF精炼顶渣控制技术对钢液进行超低氧冶炼时,钙处理对钢中非金属夹杂物的影响。试验在转炉出钢时采用铝终脱氧,LF精炼过程采用强脱氧、高碱度、强还原性精炼顶渣对钢液进行超低氧冶炼,比较了钙处理和不钙处理的钢液中非金属夹杂物转变的情况。结果表明,采用精炼顶渣控制技术冶炼超低氧钢时,钢液不需要进行钙处理就能实现铝脱氧产物Al2O3→MgO·Al2O3尖晶石→CaO-MgO-Al2O3类复合夹杂物的转变,得到炼钢温度下呈液态的复合氧化物夹杂,这些液态的夹杂物容易通过碰撞长大上浮去除,得到高洁净度的钢液,且残留在钢液的氧化物夹杂为较低熔点的复合氧化物,在浇注过程中不会产生水口结瘤。     

HP295钢中非金属夹杂物形成的热力学分析

针对HP295钢,采用热力学计算预测了冶炼和凝固过程中夹杂物的组成,同时,用扫描电镜（SEM）及能谱仪（EDS）对夹杂物的形貌和成分进行分析．结果表明：采用硅锰脱氧时,钢液中形成的夹杂物主要为鳞石英（SiO2）、锰铝榴石（3MnO·Al2O3·3SiO2）、莫来石（3Al2O3·2SiO2）和刚玉（A1203）等4类,且随【Al】含量提高或[01含量降低,夹杂物逐渐从鳞石英为主向刚玉为主转变,[A1]〈1×10^-6时主要为鳞石英,a[O]〈3×10^-3时则以刚玉为主;凝固过程析出夹杂物的组成与[Al]、[O]含量有关,1550℃时,当n[O]〉115．6×10^-5及[A1]〈4．5×10^-6时析出鳞石英,当口【O】〈115．6×10^5及[A1]〈10．5×10^-6时析出莫来石,当[A1]〉10．5×10^-6时析出刚玉;1510℃时,当a[01〉75．2×10^-5及[Al]〈3．51×10^-6时析出鳞石英,a[O]〈75．2×10^-5及[A1]〈8．18×10^-6时析出莫来石,[A1]〉8．18×10^-6时析出刚玉;另外,当3钢中有[Ca]存在时,凝固时可能析出钙斜长石甚至假硅灰石,析出物的成分及数量与钙的活度有关．热力学计算预测结果与扫描电镜分析结果基本一致,表明该热力学计算方法是可行的．     

不同RH脱氧方式对含铝电工钢的影响

摘要：研究了RH脱氧方式（铝脱氧,先铝后硅;硅脱氧,先硅后铝）对含铝电工钢洁净度、渣成分、夹杂物演变及连铸过程的影响。2种脱氧方式下钢包顶渣的氧化性相似,热力学计算表明硅脱氧的顶渣对铝酸盐夹杂物的吸收能力强于铝脱氧渣。铝脱氧钢中夹杂主要为Al2O3 CaO CaS复合氧化物,硅脱氧钢中夹杂物主要是Al2O3。2种脱氧方式下,热轧钢卷中的典型夹杂物都是AlN、MnS和复合铝酸盐。由于脱氧方式和钢中N、S含量的差异,铝脱氧热轧卷中夹杂物的含量是硅脱氧的2～3倍,这与理论的预测结果完全吻合。由于钢液中Ca含量不同,硅脱氧的钢水在CSP连铸过程中会引起中包塞棒上涨,因此建议在传统的连铸工艺中采用硅脱氧,在CSP工艺中采用铝脱氧。     

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。     

钙处理工艺对夹杂物变性理论分析与实践

通过钙处理的热力学分析,界定钢液中w（Al）、w（S）、φ（O）对钙处理夹杂物的变性的影响,并针对萍钢二炼钢厂冶炼的钢水条件,改变钙处理的工艺条件。从而改善钢水品质,保证了钢水的可浇注性以及材质的性能。     

Behavior of MgO·Al_2O_3 Based Inclusions in Alloy Steel During Refining Process

The transformation of MgO·Al2O3 based inclusions in alloy steel during refining has been studied by industrial trials.Besides Factsage software is used to study the formation and modification of spinel inclusions in alloy steel using calcium treatment during refining process.The results show that the transformation sequence of inclusions is:MgO·Al2O3→CaO-Al2O3-MgO complex inclusions→MgO·Al2O3,and under present experimental condition,in order to avoid forming MgO·Al2O3 inclusions the content of dissolved Ca in the molten steel has to reach 1×10-6.Also the results show that when more calcium was added to molten steel,the content of Al2O3 and MgO will be lower.Besides,increasing the content of CaO in the inclusions will increase even if the content of SiO2 changes little.     

120 t BOF-LF-CC炼钢过程60钢洁净度的试验研究

通过LF精炼和连铸过程钢水和炉渣取样,对3炉60钢冶炼各个阶段的T[O]显微夹杂物的数量、尺寸及类型的变化进行了系统研究。结果表明,在LF进站时,3炉60钢中T[O]为0.007 0%左右;从LF进站→钙处理后→软吹结束→中间包浇注→铸坯,3炉60钢中T[O]总体呈现缓慢降低的趋势,其铸坯中T[O]降到0.003%以下。LF进站时,3炉60钢中夹杂物以硅锰脱氧产物SiO₂-Mn0-（Al₂O₃）复合夹杂为主;经钙处理后,其钢中夹杂物转变为CaO-SiO₂-Al₂O₃-Mg0系复合夹杂,该复合夹杂物的主要成分为CaO+MgO 20%～40%,SiO₂ 20%～40%,Al₂O₃ 30%-50%。由于中间包浇注过程钢液存在明显二次氧化,导致60钢中间包内钢水T[O]和二次氧化产物SiO₂-MnO-（Al₂O₃）夹杂数量明显增加。