钢包软吹氩对钢中夹杂物去除效果的研究

针对首秦公司炼钢厂100 t钢包进行了钢包底部软吹氩工艺对钢液中夹杂物去除效果的研究。结果表明,在软吹氩前钢中平均总氧质量分数为16 10-6,钢液中夹杂物尺寸基本在20μm以下的条件下,80~110 L/min的软吹氩气流量、15 min以上的软吹氩气时间可以有效地去除钢液中的非金属夹杂物,钢中夹杂物洁净度指数可保持在0.97以上,而软吹氩气流量大于120 L/min或小于60 L/min时夹杂物洁净度指数都比较低,表明钢液中夹杂物没有得到有效去除。     

低氧高碳铬轴承钢LF-VD精炼时洁净度与夹杂物特征变化

研究了低氧高碳铬轴承钢在LF-VD精炼时洁净度与夹杂物类型、数量、尺寸等特征的变化规律,并关注了个别大尺寸夹杂物。试验中采用了二元碱度约为7、Al2O3质量分数约30%的高碱度高Al2O3精炼渣。LF精炼前期和中期钢中夹杂物主要为Al2O3和MgO-Al2O3:由于与钢液润湿性较差能够较好地去除,数量密度由LF前期的11.3~15.4个/mm2减小至LF中期的4.9~6.7个/mm2,w(T.O)由0.0012%~0.0014%相应地降低至0.0006%~0.0014%;LF后期钢中夹杂物主要为高熔点的钙镁铝酸盐,w(T.O)=0.0006%~0.0010%。经过VD真空精炼后,夹杂物转变为低熔点的钙镁铝酸盐,数量密度由LF结束时的3.4~4.3个/mm2减少为1.2~2.5个/mm2,w(T.O)降低至0.0004%~0.0005%。软吹过程中,夹杂物平均尺寸略有增加,反映夹杂物之间发生了碰撞、长大,但夹杂物的数量密度维持在1.3~3.0个/mm2。特别地,LF结束、VD结束、软搅拌结束时,自动扫描电镜下检测到的夹杂物的最大尺寸分别为36,16,48μm。     

轴承钢二次精炼过程夹杂物演变规律

 研究了轴承钢LF精炼和RH真空处理过程各类夹杂物的成分、种类和数量变化,并结合热力学模拟计算了夹杂物与钢液的界面参数,并对试验结果进行分析讨论。夹杂物分析结果表明,精炼25 min后,脱氧产物Al₂O₃消失,钢中夹杂物以纯尖晶石、含少量CaO的尖晶石、CaO·2Al₂O₃和CaO·Al₂O₃为主。继续精炼65 min至LF精炼结束,钢中夹杂物仍以纯尖晶石、含少量CaO的尖晶石、CaO·2Al₂O₃和CaO·Al₂O₃为主。RH真空处理25 min后,钢中夹杂物总数量较LF精炼结束降低75%,其中,纯尖晶石和含少量CaO的尖晶石去除率分别为99.5%和93.2%,CaO·2Al₂O₃去除率为67%。RH破空后钢中夹杂物以液态钙铝酸盐CaO·Al₂O₃和12CaO·7Al₂O₃为主。精炼过程尖晶石类夹杂物尺寸集中在10 μm以下,尺寸大于20 μm夹杂物主要为处于液相区的钙铝酸盐,这些钙铝酸盐在LF精炼前期就已经存在。与钢水接触角大于90°的固态夹杂物纯尖晶石、含少量CaO的尖晶石和CaO·2Al₂O₃在RH真空处理过程容易去除,与钢水接触角小于90°的液态夹杂物CaO·Al₂O₃和12CaO·7Al₂O₃不易去除。因此,将LF精炼结束的夹杂物控制为固态夹杂物有利于RH真空处理过程夹杂物的高效去除。热力学计算结果表明,当钢中w(T[O])为0.001 0%、w([Mg])大于0.000 18%时,脱氧产物Al₂O₃热力学上就不能稳定存在。铝脱氧、高碱度渣精炼条件下很难稳定地获得固态Al₂O₃夹杂物。为获得完全固态尖晶石或高熔点钙铝酸盐夹杂物,钢中w([Ca])需控制在0.000 1%以内。钢中w([Ca])大于0.000 2%,就具备生成液态夹杂物的热力学条件。     

120 t LF精炼过程搅拌强度对Q195低碳钢中大尺寸夹杂物数量的影响

采用"120 t BOF→LF→Ca处理→160 mm × 160 mm CC"工艺生产的Q195钢。示踪检验得出,当LF精炼过程氩气流量在300～600 L/min时,50 × 400 mm²检验面积中,铸坯中≥27 μm大尺寸夹杂物31个,主要来源于LF精炼渣卷渣、钙处理生成的CaS、水口内壁材质剥落和钢中内生大尺寸钙铝酸盐夹杂物,其中由LF精炼渣卷渣形成的大尺寸夹杂物所占比例为29.1%。通过精炼全程将氩气流量由300～600 L/min降低至100 L/min,发现可以显著降低精炼渣卷渣形成的大尺寸夹杂物数量,同样的检测面积≥27 μm夹杂物降至19个。     

钢包底吹对RH脱氢和夹杂物的影响

 RH(Ruhrstahl Heraeus)真空精炼过程钢包底吹作为提高精炼效果的一种方式近年来受到广泛关注,为研究钢包底吹在实际生产中的影响,通过工业生产试验研究了RH真空精炼过程钢包底吹对脱氢和夹杂物的影响。结果表明,增加钢包底吹优化了钢包内部钢液的流动和混匀情况,增大了夹杂物的碰撞聚集长大速率和夹杂物的平均尺寸,提高了脱氢效果,增大了脱氢速率,尤其是较高氢质量分数下的脱氢速率。底吹流量为30和50 L/min时,将氢脱除到0.000 2%所需真空处理时间减少5.58%和16.40%,此时脱氢速率增加9.76%和19.51%。另外夹杂物数密度增幅从64.2%逐次降低到49.7%和13.0%,夹杂物平均面积增幅从17.34%逐次增加到40.98%和53.37%。     

超低碳钢AISI 1006铸坯夹杂物的分布及工艺改进

为研究90 t BOF-RH-LF-CC流程生产的超低碳钢AISI1006夹杂物控制情况,通过对200 mm×200 mm铸坯横断面不同位置夹杂物进行统计分析,结果表明：钢中小颗粒夹杂占比较大,尺寸5～10μm的夹杂物占比达到91.0%,10～13μm的占比3.6%,13μm以上占比5.4%。尺寸较大夹杂主要分布于铸坯中心。在铸坯1/4边长处夹杂物分布最多,其次是近中心处,铸坯近表面处夹杂物最少。铸坯内夹杂物主要为Al₂O₃、Al₂O₃·CaO·(CaS·MnS)、Al₂O₃·CaO·MgO·(CaS·MnS)、MgO·Al₂O₃·(CaS·MnS)复合夹杂物,为内生夹杂物。开展工艺优化改进,RH高真空保持时间控制在15 min以上,LF精炼做好脱氧造渣及脱硫,精炼时间控制在90 min以内,精炼终渣碱度在6～7,出站前喂入硅钙线进行变性处理,软吹时间控制在25 min以上,连铸做好保护浇注,中间包开大氩气流量吹扫10 min以上,避免二次氧化,将夹杂物往钙铝酸盐方向控制,工艺优化后,钢水T.O含量≤20×10^-6,B、D、Ds夹杂级别≤1.0。      

石油钻杆钢冶炼过程中夹杂物的析出和衍变

系统分析了国内某钢厂复合脱氧工艺下Cr Mo石油钻杆钢夹杂物在EAF-LF-VD-CC流程中的析晶和衍变规律.由于铝酸盐的上浮,LF冶炼前钢中T[O]含量较低,冶炼过程中氮含量逐渐升高.电镜下钢中大尺寸夹杂物（50μm左右）只出现在LF-VD阶段,主要为低熔点的硅锰酸盐、包含Na₂O的混合物和含有少量CaO的镁铝尖晶石,中间包阶段大尺寸夹杂物完全消失.小尺寸夹杂物（<10μm）出现在精炼全过程中,主要成分是Mg、Al、Si和Ca的复合氧化物、CaS以及二者的复合物,LF冶炼前到中间包阶段小尺寸夹杂物粒径相似,铸坯中其粒径稍微增加.随着精炼过程的进行,钢中小尺寸夹杂物的成分逐渐向复合氧化物的低熔点区域转移,夹杂物中CaO和MgO含量存在竞争关系.铸坯中大型夹杂物（>100μm）包括卷渣引起的复合夹杂,耐材剥落产生的MgO-CaO夹杂和钢液内生的铝酸盐夹杂.内生铝酸盐与精炼过程中小尺寸夹杂物成分相似,外层包覆Ca S,轧制过程中容易破碎成链状引发钻杆钢裂纹.建议适当延长VD处理后钢液的镇静时间,以去除钢中大型铝酸盐夹杂,提高钻杆钢质量.      

SCM435合金冷镦钢夹杂物的研究

利用桶状取样器获取SCM435生产过程VD精炼终点和中包钢水试样,采用ASPEX夹杂物一体化分析仪研究分析钢中夹杂物,结果表明:1)采用高碱度精炼渣系可以实现良好脱氧和控制夹杂物。2)试验炉次VD终点和中包试样中尺寸大于3μm的夹杂物的数量分别为1.40和1.98个/mm2。3)VD精炼终点的夹杂物类型以CaS、CaS-Oxides、Alumina为主,还存在Ca-Al-O和Oxides类型的夹杂物,而中包内的夹杂物则以CaSOxides、CaS为主,几乎没有Al2O3和Ca-Al-O夹杂。     

50Cr5MoV钢中非金属夹杂物及全氧

 对采用“EBT→LF→VD”工艺路线生产50Cr5MoV锻钢轧辊炼钢过程的全氧质量分数和夹杂物类型与数量进行了分析。结果表明：LF精炼后钢液中[w(T[O])]平均为0.004 7%,VD出站[w(T[O])]为0.001 4%,中间包[w(T[O])]为0.001 55%,铸坯[w(T[O])]为0.001 8%,轧材中[w(T[O])]降低至0.001 0%。LF精炼初期,钢中夹杂物主要是不规则的Al2O3夹杂,其中96.75%的夹杂物尺寸小于10 μm。LF精炼结束后,大量夹杂物转变成以CaO-Al2O3-SiO2为主要成分的0～1 0 μm复合氧化物夹杂。钢水从VD真空精炼炉向中间包转移过程中,由于保护性浇注效果差,二次氧化严重造成钢水夹杂逐渐增多,其中夹杂物主要为球形的[mCaO·nAl2O3]复合夹杂物。铸坯中99.65%的夹杂物尺寸小于10 μm,其中大部分为球形钙铝酸盐夹杂物,还有少量球状硅铝酸钙复合夹杂物。轧材中98.77%的夹杂物尺寸小于10 μm。通过对炼钢过程中各工序的工艺优化,可实现对夹杂物的有效控制, 从而确保50Cr5MoV合金铸钢的产品质量。     

钢包内夹杂物行为物理模拟与探讨

通过对目前石钢公司精炼过程中钢包底吹氩控制的物理模型实验,模拟钢包内非金属夹杂物在钢水中的行为,探索改善非金属夹杂物的控制方法。利用水模型,通过卷渣实验、底吹氩时间、底吹氩气流量优化实验等模拟了非金属夹杂物在钢水中的行为,确定有利于去除夹杂物的合理底吹氩软吹时间为30 min,流量控制为40 NL/min,此时钢液循环流动输送夹杂物至钢包表面的速度加快,夹杂物的上浮和去除效果较好。     

钢包出钢阶段吹氩搅拌去除夹杂物的模拟研究

针对钢包出钢过程建立了钢液-渣相-气相-氩气泡-夹杂物的五相数学模型，探索了钢包出钢过程中吹氩搅拌去除夹杂物的可行性，以及吹氩流量对流场、渣眼、夹杂物去除效率的影响规律。结果表明：吹氩搅拌可强化浇钢过程中钢液的流动行为，显著提升夹杂物的去除率。相较于未采用吹氩搅拌，当吹氩流量为100 L/min、出钢750 s时，夹杂物的去除率由80.74%提升至96.69%，流入中间包夹杂物的数量减少67.4%；随吹氩流量增加，渣眼尺寸增大，夹杂物去除速率增加，但去除效率变化不大，推荐吹氩流量为100 L/min。     

VD镇静时间对齿轮钢大颗粒夹杂物的影响

采用蔡司电镜+INCA软件对宝山钢铁股份有限公司齿轮钢VD镇静过程钢中夹杂物进行自动检测,发现大于5μm夹杂物数量与大于10μm夹杂物数量成正相关,而且随着镇静时间的增加先减少后增加。VD镇静过程最大夹杂物主要是球状CaO-Al_2O_3+MgO-Al_2O_3复合夹杂物,而且随着夹杂物中CaO-Al_2O_3面积占比的增加,最大夹杂物尺寸增大。建议镇静时间控制在15 min左右。     

Analysis on Behavior of Inclusions of GCrl5 in Refining Process of LF-VD

对GCr15在精炼过程产生的夹杂物进行分析,为减少夹杂、提升钢材质量奠定理论基础。采用金相、电子探针、光谱等方法,取样分析了西宁特钢EAF-LF-VD-CC流程冶炼的CA2r15在LFVD精炼时非金属夹杂物数量和尺寸的变化,并确定了各工位的夹杂类型和形成原因。试验结果表明,精炼过程夹杂总量一直呈下降趋势。LF精炼后,各尺寸夹杂数量明显变少,主要为尺寸较大的钙铝酸盐和含铝镁钙的复合夹杂;VD脱气后,粒径大于20tzm的夹杂完全上浮去除,残余夹杂主要为粒径小于10μm的钙铝酸盐和硅铝酸盐。根据分析结果,应优化冶炼工艺,增大对小尺寸夹杂物的去除率,同时应控制Ti、N的含量,避免TiN夹杂在钢液凝固过程中的析出和聚集。     

X70管线钢RH真空脱气过程夹杂物的去除行为

 利用ASPEX全自动扫描电镜对X70管线钢RH真空处理过程的夹杂物形貌、成分、数量和尺寸进行了系统研究。结果表明,RH过程中夹杂物主要为液态球状含少量MgO的CaO-Al2O3系夹杂物。夹杂物随RH真空处理时间的增加而减少,RH处理28min后,钢液中夹杂物去除率达70%。除延长RH真空处理时间外,减少RH进站夹杂物可大幅降低RH终点夹杂物数量。总体夹杂物和1~5μm夹杂物数量随RH真空处理时间单调递减;对于大于5μm的夹杂物,其数量先增大后减少,而且随着夹杂物尺寸的增加,数量达到最大值所需真空处理时间增加。RH真空处理后,夹杂物平均尺寸有所增加,由2.2~2.5μm增加到3.0~3.9μm。     

150 t BOF-LF-VD-CC流程无铝脱氧工艺高速轨钢冶炼过程的夹杂物行为

时速350 km高速钢轨要求钢中全氧含量T[O]≤20×10^-6,非金属夹杂物B、C、D类≤1.0级。国内在重轨钢冶炼中,通常采用无铝脱氧工艺,即采用SiCaBa合金强化脱氧,形成了低熔点的Mn-Al-Si-Ba-Ca多元型氧化物夹杂,该类夹杂物在精炼中全部排出钢液。研究了铁水预处理脱硫-150 t顶底复吹转炉-LF-VD-280 mm ×380 mm连铸流程冶炼钢轨钢U71MnG时的夹杂物行为,包括无铝脱氧工艺钢轨钢中氧化物夹杂的组成及特征,转炉终点[C]对钢水氧活度的影响以及LF精炼渣碱度和VD后期软吹氩搅拌对钢氧含量和夹杂物的影响。结果得出,钢轨头部的≤20μm氧化物夹杂为精炼时二次脱氧产物,通过控制转炉终点[C]＞0.15%,控制精炼渣碱度(CaO)/(SiO₂)=2.5~3,∑(FeO+MnO)≤1.0%可有效降低钢轨钢中氧化物的数量和尺寸。     

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...     

60t LF-VD精炼过程18CrNiMo7-6齿轮钢夹杂物的演变

18CrNiMo7-6钢（/%:0.17C,0.57Mn,0.24Si,0.012P,0.003S,1.70Cr,1.49Ni,0.28Mo）的冶金流程为60t EAF-LF-VD-2.1t铸锭。取样分析了EAF铝锭预脱氧,LF铝粒和碳化硅混合脱氧剂扩散脱氧（LF初渣成分/%:57~60CaO,20.5~22.0Al₂O₃,9.9~11.3SiO₂,8.8~10.6MgO,0.7~1.1FeO,0.7~0.9MnO）,VD后和软吹后钢中夹杂物数量、尺寸和组成的变化。结果表明,精炼过程1~10μm夹杂物数量降低16.67%,>10μm夹杂物数量降低50%,≥30μm夹杂物基本去除;精炼过程中生成的夹杂主要为镁铝钙的复合夹杂物和CaS,MgS,MnS等硫化物;成品材中主要为Mg-Al的氧化物夹杂,硫化物以MgS为主,有少量MnS、CaS。应进一步优化冶炼工艺,控制中小型夹杂物的形成。     

EAF—LF—VD—CC流程生产GCr15轴承钢的洁净度及夹杂物演变

为探究GCr15轴承钢在冶炼过程中夹杂物的演变规律,基于国内某钢厂EAF—LF—VD—CC工艺过程进行全流程取样分析,系统研究了全流程杂质元素含量的变化以及夹杂物的演变.分析结果表明,轧制后的轧材钢样杂质元素Ca和Ti的质量分数较高,分别达到0.001 6%和0.001 7%,全氧(T.O)质量分数为0.000 7%.轧材中夹杂物类型主要为镁铝尖晶石、钙铝酸盐类和硅酸盐类复合夹杂物.较大尺寸的夹杂物出现在LF和VD精炼工位,且夹杂物最大尺寸超过了30μm.VD破真空后出现了大量CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂类复合夹杂物,成分分布均匀,个别尺寸甚至超过45μm.连铸坯和轧材中MnS和TiN夹杂物占比较高.     

EAF-LF/VD-CC工艺生产压力容器钢的洁净度研究

为了解天津钢管集团公司EAF-LF/VD-CC工艺生产压力容器钢12Cr1MoVG的洁净度水平,通过系统取样、示踪剂追踪、综合分析等方法,对LF处理前后、中间包钢水和连铸坯中总氧、显微夹杂及大型夹杂物的数量及变化情况进行了全面研究.结果表明,LF/VD精炼后钢液w(T[O])平均为15×10-6,中间包为17×10-6,铸坯为(18～24)×10-6,其中头坯＞尾坯＞连浇坯＞正常坯.铸坯中的显微夹杂物数量是3.53个/mm2,主要为球形钙铝酸盐、硅铝酸盐和铝酸盐与硫化物的复合夹杂,90%以上的夹杂物尺寸小于10μm;铸坯中大型夹杂物有铁铝硅酸盐、钙镁硅酸盐等,来源于钢的二次氧化、钢包卷渣、耐火材料侵蚀、结晶器卷渣等.     

中碳铝镇静钢LF-RH-CC过程夹杂物的变化

采用ASPEX扫描电镜,对中碳铝镇静钢LF精炼初期、LF精炼结束、RH破空、RH软吹结束、连铸浇铸中期中包钢中3μm以上夹杂物进行检验,结果表明LF精炼初期钢中夹杂物个数最多,尺寸较大,经LF处理后夹杂物个数最少、尺寸最小;RH真空处理后夹杂物个数明显增多,尺寸增大,软吹后夹杂物个数虽有所减少,但平均尺寸略有上升;连铸过程钢中夹杂物明显增多,且尺寸增大。并分析了LF-RH-CC过程Ca O-Mg O-Al2O3系夹杂物的变化。