高钛铁水生产低钛轴承钢的工艺研究

介绍了低钛轴承钢的生产工艺，对钢中钛及TiN夹杂进行了热力学分析，同时对比了单渣和双渣冶炼操作工艺过程中钢液钛含量及各工序炉渣中TiO₂含量。结果表明：钛已近乎全部氧化进入渣中，钢水中氧含量在0.01%(即100 ppm)时，钢水中平衡的余钛约1.26 ppm,几乎为痕迹；成品中的钛主要来源于合金等物料带入和炉渣内TiO₂的还原；通过单渣法和双渣法试验对比发现，单渣法增钛量是双渣法的约3.5倍，且增钛量与回磷量成正相关，即回磷越多成品钛含量越高；结合热力学分析及工业试验分析，使用高钛铁水冶炼低钛轴承钢时采用双渣操作，严格控制下渣，并控制渣中Al₂O₃/TiO₂≥300,可稳定生产出成品Ti≤0.002 0%的高级优质轴承钢。通过对钢中TiN的热力学分析，在轴承钢中氮和钛含量取上限时，即氮含量为0.005 0%时，钛含量0.003 0%时，形成TiN夹杂的热力学温度为1 181℃,此时轴承钢已为固态，正常情况下钢中不会形成TiN夹杂。实际轴承钢内的TiN夹杂主要是由于选分结晶局部...     

轴承钢中大尺寸夹杂物的特征、来源及改进工艺

以韶钢BOF-ARS (氩站)-LF-RH-CC工艺路线生产GCr15轴承钢为研究背景,采用水浸超声探伤缺陷定位解剖、夹杂物金相显微镜与扫描电镜检验、全冶炼-连铸过程跟踪取样相结合的方法,研究了大尺寸夹杂物的特征和来源,并提出改进工艺。研究结果表明,大尺寸夹杂物主要有两类,一类是含6%~7%SiO₂(质量分数)的低熔点CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂类大颗粒微观夹杂,尺寸分布在50~500 μm范围,另一类是不含SiO₂的CaO-MgO-Al₂O₃类宏观夹杂,尺寸不小于500 μm。前者的主要来源为出钢的过程采用高黏度的低碱度渣与高熔点的石灰混加所引起的化渣不均匀而导致的卷渣;后者主要因为LF精炼工序添加的大量的铝钙精炼渣难以及时熔化而被卷入到钢液内部所导致。因此,精炼渣的设计和造渣工艺优化是改进上述大尺寸夹杂物的关键。改进后造渣工艺为,出钢过程中用钙铝精炼渣取代低碱度渣,并减少LF精炼工序外加的渣料,控制炉渣二元碱度(w(CaO)/w(SiO₂))在5~9范围,Al₂O₃质量分数为23%~28%。改进后炉渣流动性好,水口结瘤现象得到改善,轧材中主要为细小的MgO-Al₂O₃尖晶石及复合硫化物类夹杂,成品探伤合格率得到有效提升。     

铝脱氧钢中尖晶石夹杂物的生成与转变

研究了140 t LD-LF-RH-CC流程冶炼超低氧钢时精炼过程铝脱氧钢中夹杂物的变化。试验钢出钢过程加足够的铝脱氧,以尽快降低钢液中溶解氧。为使Al₂O₃转变为钙铝酸盐夹杂,选用CaO-Al₂O₃精炼渣系,渣中含3.00%～8.42%SiO₂。结果表明,精炼时钢液中夹杂物的变化趋势为:纯Al₂O₃→尖晶石夹杂→CaO-Al₂O₃-MgO复合夹杂物,炉渣中8.42%SiO₂炉次夹杂物转变慢于3.00%SiO₂炉次;当炉渣CaO/Al₂O₃为1.60时,钢中夹杂物大多转变为低熔点CaO-Al₂O₃-MgO复合夹杂。精炼渣的成分控制应为(%):55～60CaO,35～40Al₂O₃, 5～10MgO。     

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。     

60t LF精炼终点GCrl5轴承钢中氧化物夹杂特性的研究

通过电弧炉出钢加铝铁、硅铁脱氧,LF精炼初渣的组分为(/%:27.39~37.34 Al₂O_3,38.42~38.68 CaO,14.20~18.38 SiO_2,8.50~10.72 MgO,0.82~0.89 FeO,0.27~0.33 MnO,0.69~0.74 S,0.66~0.75TiO₂,（CaO）/（SiO₂）=2.09~2.72,（CaO）/（Al₂O₃）=1.04~1.40),LF终点T[O]为0.0012%~0.0019%,T[N]为0.0043%~0.0050%,[Ti]0.002%和[Ca]0.006%~0.009%。GCr15轴承钢LF精炼终点氧化物夹杂分析结果表明,钢中主要氧化物夹杂为镁铝尖晶石（MgO·Al₂O₃）和钙镁铝尖晶石氧化物（CaO·MgO·Al₂O₃）。镁铝尖晶石平均尺寸低于0.5μm,当有MnS、TiN等在其上析出后平均尺寸增大。钙镁铝尖晶石平均尺寸通常在2μm以上,在精炼温度下呈液态,易在钢中聚集长大,其尺寸（1.39~2.12μm）比固态的钙镁铝尖晶石-MnS夹杂物大,且更被精炼渣吸收并上浮去除。随着精炼过程钢液中的硫含量降低,以这两类尖晶石为核心的含MnS的复合夹杂物的平均尺寸降低。适当降低精炼终点渣中MgO的含量、光学碱度和黏度可以减少钢中夹杂物的数量并降低其平均尺寸。     

低钛高炉渣应用于HRB400E螺纹钢100t LF精炼的工业试验

采用喷吹CO₂法对低钛高炉渣进行脱硫处理,低钛高炉渣中硫的脱除率为66.59%~78.01%,渣中残硫含量为0.137%~0.283%,所制备的低硫低钛高炉渣中硫含量基本满足HRB400E钢LF精炼渣要求。低硫低钛高炉渣LF精炼终渣成分为/%:37.40~46.50CaO,12.30~15.10MgO,21.70~26.70SiO_2,5.74~17.00Al₂O_3,2.44~3.39TiO_2,0.36~1.42MnO,0.75~1.62Fe₂O_3,0.200~0.597S,钢水脱硫率为10.0%~41.5%,HRB400E钢终点[S]为0.008%~0.029%,与现工艺精炼渣（折渣和钢包渣终渣成分/%:34.30~42.90CaO,13.60~18.10MgO,24.00~26.50SiO_2,4.88~11.00Al₂O_3,0.71~1.12TiO_2,0.47~1.47MnO,0.81~1.72Fe₂O_3,0.245~1.132S）的脱硫效果相当（HRB400E钢终点[S]0.027%~0.032%）。     

轴承钢精炼过程钢中钛控制的研究

从轴承钢生产工艺特点和质量要求出发,对比工业试验和实际生产数据,分析了控制钢中増钛的主要冶炼工序。根据热力学计算,讨论了钢中氧活度、酸溶铝及炉渣成分对钢中钛含量的影响。结果表明:冶炼过程中主要増钛环节为LF精炼阶段。转炉出钢采用弱脱氧、降低精炼渣碱度、适当降低精炼结束钢中酸溶铝含量可有效减少钢中钛含量。控制转炉炉后钢液中[O]≥20×10~(-6)时,钢中的[Ti]≤20×10~(-6);控制终点钢中[Al]≤0.018%,渣中Si O2含量不低于6.5%,有利于降低钢液増钛。     

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。     

含钛低碳钢LF精炼渣的优化

含钛低碳钢(/%:0.05~0.10C、0.70~0.95Si、1.45~1.65Mn、≤0.025P、≤0.025S、0.10~0.20Ti)的生产流程为高炉铁水-35 t LD-LF-150 mm×150 mm连铸工艺。用少量铝脱氧的含钛低碳钢,由于LF精炼渣(/%:55~59CaO、21.9~26.5SiO₂、9.4~14.3Al₂O₃)中Al₂O₃含量较高,使LF精炼过程中钢水铝含量增加和20 t中间包水口结瘤,影响连铸顺行。在热力学计算的基础上,优化了冶炼工艺,转炉出钢不加铝锰铁,使用低铝硅铁代替普通硅铁,精炼渣不加高铝矾土,优化精炼渣成分(/%:56.1~65.6CaO、19.3~27.2SiO₂、5.1~9.1Al₂O₃),钢水中Al含量由0.007%~0.018%降至0.001%~0.009%,有效减少中间包水口结瘤的发生。连浇炉数由原来的3~6炉提高到9~16炉。     

37Mn5钢精炼过程大尺寸Al2O3-SiO2-MnO类夹杂物形成与演变机理

为探究37Mn5钢精炼过程尺寸在10μm以上的大尺寸Al₂O₃-SiO₂-MnO类夹杂物的形成与演变机理,在实际“EAF→LF→VD→钙处理→CC”工艺生产37Mn5钢的精炼全流程进行系统取样,检测了钢液成分并重点分析了不同冶炼阶段大尺寸Al₂O₃-SiO₂-MnO类夹杂物的形貌和成分特征,结合实际生产工艺与热力学计算,揭示了这类夹杂物的演变规律。研究结果表明：由于出钢过程局部钢液Al含量低而O含量高,大尺寸Al₂O₃-SiO₂-MnO夹杂物形成;LF精炼初期,局部Ca含量增加形成Al₂O₃-SiO₂-MnO-CaO夹杂物;LF精炼中期以后Ti含量增加会变性前期形成的这两类夹杂物,形成含TiO_x的夹杂物,随着冶炼的进行,Ti元素在夹杂物中分布逐渐均匀;VD后钙处理量不足导致夹杂物变性效果不理想,对大尺寸夹...     

120t LF精炼渣系对弹簧钢55SiCrA夹杂物塑性的影响

在分析"120 t LD→LF→RH→150 mm×150 mm连铸坯→线材轧制"工艺流程生产的弹簧钢55SiCrA的基础上,应用Factsage热力学计算软件进行热力学计算,对精炼工艺进行优化研究.结果 表明:精炼渣系中含SiO241％～ 46％、CaO 36％～41％、Al2O30％～3％、MgO 10％,渣碱度0...     

Ti-IF钢非金属夹杂物形核热力学和演变机理

通过热力学计算与SEM-EDS检测对酒钢BOFLFRHCSP工艺Ti-IF钢夹杂物形核的热力学进行了研究。结果表明,在Ti-IF钢中夹杂物形核主要是非均匀形核,最易形成TiN,其次为CaO,然后为Al_2O_3。温度升高有利于Al_2O_3、CaO的形成;TiN的形成受温度影响较小。Ti-IF钢中w([Als])控制为0.027%~0.055%时,w([Mg])只需大于0.000 015%,就会有镁铝尖晶石MgO·Al_2O_3(MA)析出。Ti-IF钢中夹杂物演变主要有3种途径,分别为尖晶石与硅酸钙的复合夹杂Al_2O_3→MA→MgAlCaSi、低熔点的铝酸钙夹杂Al_2O_3→CaO·6Al_2O_3(CA_6)→CaO·2Al_2O_3(CA_2)→CaO·Al_2O_3(CA)→3CaO·Al_2O_3(C_3A)/12CaO·7Al_2O_3(C_(12)A_7)以及钛的复合物或钛的化合物Al_2O_3→TiOx→Al_2O_3·TiOx和Ti→TiN/Ti(C,N)。     

太钢60 t EAF-LF-VD-2.5 t铸锭流程冶炼低钛轴承GGrl5钢的实践

With the process measures including using low titanium hot metal, alloys and slagging materials, eccentric bottom tapping and alloying in tapping in EAF steelmaking, using Si-Al compound deoxidation and CaO-MgO-SiO₂ -Al₂O₃ slag series with basicity 3 ~5 in LF refining,30 Pa VD treatment and shielding casting,the analysis results of Φ150 mm forged bar are oxygen content in GCrl5 bearing steel being 4.5 X 10^-6 ~9 x 10^-6 ,Ti content 0.0010% ~0.0015% with minor 5 μm TiN inclusions to meet the quality requirement for super grade quality low titanium bearing steel.     

氩气流量、渣系和加Al粉对1Cr21Ni5Ti钢保护气氛重熔锭[Ti]的影响

生产试验了氩气流量（15~45 L/min）,三元（/%:63CaF₂,27Al₂O₃,10CaO）、四元（/%:53CaF₂,22Al₂O₃,20CaO,5MgO）和五元（/%:50CaF₂,22Al₂O₃,20CaO,5MgO,3TiO₂）渣系和重熔过程加Al粉对3 t保护气氛重熔1Cr21Ni5Ti钢锭[/%:0.09~0.14C,≤0.80Mn,≤0.80Si,≤0.025S,≤0.035P,4.8~5.8Ni,20~22Cr,5×（C-0.02~ 0.65Ti]中[Ti]的影响。结果表明,增加氩气流量,采用五元渣系和重熔过程均匀加入Al粉可使重熔锭平均钛的烧损△[Ti]≤0.15%。采用优化工艺在6 t保护气氛电渣炉,填充比0.58,电流12 500~13 500 A,电压40~43 V,,氩气流量30 L/min,重熔1Cr21Ni5Ti钢的结果表明,电渣锭成分稳定,C含量0.090%~0.091%;Ti含量0.46%~0.52%。      

石油套管钢LF精炼过程T[O]和夹杂物的控制

通过对100 t LF精炼37Mn5套管钢时1 540～1580℃钢水中稳定氧化物夹杂含量与T[O]的关系以及钢-渣平衡时渣碱度对钢中活性氧含量影响的分析,提出降低钢中T[O]和夹杂物含量的改进工艺措施。热力学计算和试验结果表明,当[Al]s为0.03%～0.04%,精炼渣碱度为3,(CaO)/(Al₂O₃)=3～3.5时,37Mn5钢中的氧含量降到10×10^-6,管材基本消除了粗系夹杂,细系夹杂A+B+C+D≤5.0级,达到使用要求。     

铝脱氧轴承钢GCr15精炼渣最优成分的分析与实践

为了研究铝脱氧轴承钢GCr15最适合的精炼渣系,利用FactSage热力学计算软件对MgO对精炼渣熔点的影响、精炼渣对平衡钢液成分的影响及精炼渣的脱硫能力等进行热力学计算,得出最适合的渣系成分,并将优化结果应用于国内某厂"100tEAF→LF→VD→CC"流程生产轴承钢GCr15的工业试验。结果表明,优化后的精炼渣系的主要成分(质量分数)为CaO 50%~55%,Al2O325%~33%,SiO26%~10%,MgO 5%~7%,R=5~7;使用该渣系进行工业试验,VD出站时全氧质量分数可达到0.001 1%~0.001 3%;铸坯中主要夹杂物为Al_2O_3、MgO-Al_2O_3、MnS、TiN、钙铝酸盐和硅酸盐等,其中氧化物类夹杂的个数密度在3个/mm~2以下,平均等效直径在4μm以下。     

50 t EAF-AOD-LF-10 t铸锭流程AISI 321不锈钢含钛夹杂物演变行为

研究了模铸工艺生产的AISI 321不锈钢含钛夹杂物的演变。工业试验表明,LF喂钛线后,发生钛的氧化行为,随着冶炼过程的进行,Ti₂O₃在夹杂物平均成分中的比例逐渐升高,TiN主要以均质氮化钛和含芯氮化钛为主,含芯TiN核心成分为MgO及MgO·Al₂O₃,也有少量的TiO_x-MgO-Al₂O₃核心。通过热力学软件Factsage计算了钢水中Ti-Al-O、Ti-N稳定相图以及凝固过程TiN的析出行为。