改善方圆坯连铸机钢水可浇性研究

 针对攀钢提钒炼钢厂新投产的方圆坯连铸机浇铸铝镇静钢时发生水口堵塞、连浇炉数较低的问题,采取了提高钢水出钢终点w(［C］)、优化脱氧工艺、促进夹杂物上浮,加强脱钢水扩散脱氧等措施,工业应用表明：中间包钢液中w(［Ca］)/w(［Al］)控制在0.05～0.15,w(［Ca］)/w(［S］)控制在0.15左右,钢水可浇性得到有效改善,水口堵塞现象得以缓解,单中间包连浇炉数由小于等于5炉提高到8炉。     

高钛焊丝用钢的钢液可浇性改善

 用扫描电镜（SEM/EDS）分析了高钛焊丝钢连铸水口结瘤物和钢液中夹杂物的形貌和组成,结果表明：结瘤物的主要组成是[TiOx]和凝钢;精炼结束后钢液中的夹杂物主要是[MnO-Al2O3-SiO2-TiOx]、[MgO-Al2O3-TiOx]和[TiOx]类夹杂物;钢液中大量的高熔点含钛夹杂物是导致水口结瘤的主要原因。对钢液中的Al-Ti-O平衡和钢渣间的平衡进行了热力学计算,结果表明：当[w([Al])/w([Ti])＜0.15]时,氧优先与钛结合,反之优先与铝结合;当钢包渣中的[w((FeO))][＜]0.05%、[w((SiO2))][＜]15%时,可避免钛被炉渣氧化。通过对冶炼工艺参数和操作过程的优化,钢液中[TiOx]的质量分数从0.002 4%降低到0.001 0%以下,钢液的可浇性得到明显改善。     

含钛铁素体不锈钢连铸浸入式水口结瘤机理研究

采用光学显微镜和扫描电镜,对00Cr18Ti铁素体不锈钢钢样中夹杂物类型和浸入式水口结瘤物的物相进行分析,研究水口结瘤机理。结果表明,钢液中存在大量TiO2夹杂物,并不断附着沉积在水口内壁,造成浸入式水口氧化钛型结瘤;通过控制钢中w[Al]-w[Ti]值在铝钛竞争氧化反应平衡曲线之下,使w[Ti]/w[Al]4/3273.55,能够防止大量TiO2夹杂物的生成,避免氧化钛型水口结瘤。     

ASP工艺生产Ti-IF钢水口堵塞原因分析及改进

利用光学显微镜、扫描电镜及能谱分析对超低碳Ti-IF钢ASP连铸过程浸入式水口结瘤物取样分析表明,结瘤物中铁和夹杂物交互存在,夹杂物包括二铝酸钙、Al2O3、ZrO2和RO相等。水口堵塞主要是由于钢液中高熔点脱氧产物Al2O3和钙铝酸盐沉积粘附在水口内壁结瘤造成,Ti使水口结瘤现象严重。通过将RH单联法优化为LF+RH双联法,优化钙处理效果并控制过剩[Ti]0.02%,改善了钢水可浇性,实现了8炉以上连续浇铸。     

中薄板坯流程生产IF钢中包水口结瘤控制

采用扫描电镜、能谱分析等方法,对BOF-RH-CC中薄板坯流程生产含钛IF钢浸入式水口结瘤的原因进行了分析。结果表明,含钛IF钢水口结瘤的原因为水口本体内部的C与SiO_2发生反应产生氧化性气体,氧化性气体和钢水中的[Al]、[Ti]反应在水口内壁上形成反应层,反应层促进了钢水中原有的Al_2O_3和Al-Ti-O复合夹杂物快速向水口内壁沉积。Ti的存在加重了水口结瘤的发生。以全流程氧位控制为目标,通过转炉终点控制、RH精炼、顶渣改质、中薄板坯连铸等工艺优化,使RH出站钢水T[O]质量分数控制在35×10~(-6)以下,中包钢水T[O]质量分数控制在30×10~(-6)以下,水口结瘤现象得到明显改善,单支水口平均连浇炉数由1.2炉提高至3炉,单支水口连浇时间提高到177 min。     

铝镇静钢水口结瘤问题研究

铝镇静钢浇铸过程存在的水口结瘤是钢铁企业中普遍存在的难题,结合生产实践中的水口结瘤现象,铝镇静钢水口结瘤按发生位置可分为钢包水口结瘤、塞棒头结瘤、上水口结瘤和浸入式水口结瘤。中等尺寸的夹杂物对水口堵塞影响较大;低拉速也增加水口结瘤的几率;不恰当的钙处理会加剧水口结瘤速度。为防止水口结瘤,需要较高的钢水洁净度、防止浇铸二次氧化,钙处理时要求w(Ca)/w(Al夹杂)≥1.2。采取以上措施后,水口结瘤率平均由20.6%降至4.52%,平均连浇炉数平均由8.2炉提高到10.3炉。     

中薄板坯流程生产IF钢中包水口结瘤控制

采用扫描电镜、能谱分析等方法,对BOF-RH-CC中薄板坯流程生产含钛IF钢浸入式水口结瘤的原因进行了分析。结果表明,含钛IF钢水口结瘤的原因为水口本体内部的C与SiO2发生反应产生氧化性气体,氧化性气体和钢水中的[Al]、[Ti]反应在水口内壁上形成反应层,反应层促进了钢水中原有的Al2O3和Al-Ti-O复合夹杂物快速向水口内壁沉积。Ti的存在加重了水口结瘤的发生。以全流程氧位控制为目标,通过转炉终点控制、RH精炼、顶渣改质、中薄板坯连铸等工艺优化,使RH出站钢水T[O]质量分数控制在35×10^-6以下,中包钢水T[O]质量分数控制在30×10^-6以下,水口结瘤现象得到明显改善,单支水口平均连浇炉数由1.2炉提高至3炉,单支水口连浇时间提高到177 min。     

板坯连铸水口结瘤机理研究

通过对CAS-OB精炼钢水板坯连铸水口结瘤物的物相分析和钢中夹杂物的类型分析,研究了中间包浸入式水口、钢包下水口滑板处结瘤的机理,发现浸入式水口结瘤物是CaO·Al2O3和CaS;钢包下水口和滑板处结瘤物主要是CaO-2Al2O3;通过同炉钢中夹杂物检验,证明结瘤是钢水中相同类型的夹杂物沉积粘附在水口内壁造成的.讨论了m(Ca)/m(Al)和钢中S、Al含量对水口结瘤的影响,为了防止水口结瘤,钢中的S、Al含量应控制在12CaO·7Al2O3生成曲线的下方,并保持m(Ca)/m(Al)》0.13.     

Study on clogging of submerged-entry nozzles during CSP casting high-Al steel in WISCO

对武汉钢铁股份有限公司CSP产线＂BOF—LF—RH—CC＂工艺流程生产高铝钢（w（A1s）=0．20％～O．45％）水口结瘤的现象进行了研究，研究表明造成 水口结瘤的重要原因在于钙处理工艺不当，使钢中生成大量CaS和xCaO·yAl2O3类的高熔点复合夹杂物。通过钙处理工艺优化后，使得高铝钢的平均连浇炉数由原来的3．25炉迅速提高到10．86炉的水平，基本解决了CSP产线高铝钢钢水可浇性差的技术难题。     

含钛不锈钢连铸浸入式水口结瘤的研究

为了解决含钛不锈钢连铸过程中浸入式水口的结瘤问题,采用扫描电镜和 X射线微区衍射等方法分析了AISI 321不锈钢连铸水口结瘤物的物相,探讨了浸入式水口的结瘤机理。结果表明:水口结瘤物中的物相主要有CaO·TiO2 -MgO·Al2O3 和金属,其中CaO·TiO2- MgO·Al2O3 主要来自于钢液中的夹杂物。喂钛线后吹氩搅拌过强使钢液面裸露和浇铸时的二次氧化会显著增加钢中CaO·TiO2- MgO·Al2O3 双相夹杂物的数量,导致结瘤层明显变厚。冶炼过程中采用低铝硅铁(ωAl=0 05%)还原,且不加铝、Ca- Si脱氧,或者在加 Ca Si后通过喂钛线前的吹氩弱搅拌尽可能排除钢中CaO- SiO2、CaO- SiO2 Al2O3 等夹杂物,严格控制二次氧化,可使喂入钛线后钢中CaO·TiO ·Al O 双相夹杂物数量明显减少,从而改善水口结瘤现象。     

半钢炼钢复吹工艺优化

 进行了120 t转炉半钢炼钢复吹研究,研究结果表明：透气砖数量越多,复吹效果越好。采用6块透气砖,吹炼终点钢中w(［O］)达527×10-6,渣中w((TFe))达19.52%,w( ［C］ )· w(［O］)达0.0022%。底吹流量005 m3/(min·t)后搅3 min,同时加入50～100 kg含碳材料,终点钢水氧活度降低146.8×10-6。确定合理废钢加入量的原则是以终点钢水C来控制终渣TFe。采用合理的透气砖维护工艺,确保形成稳定的“炉渣 蘑菇头”是提高透气砖寿命的关键,使透气砖寿命从1000～2000炉提高到6000炉以上。     

镁对X120管线钢夹杂物的作用

 运用热力学计算了X120管线钢中氧化镁及其复合夹杂物在钢液中的析出条件,以X120管线钢酸溶铝目标质量分数0.025%为例,0.00046% 0.0033%,钢中将有MgO生成。在X120管线钢的成分下,w(［Ti］)=0.016%时,w(［Mg］)=00008%就可以生成2MgO·Ti2O3复合夹杂。微镁处理的X120管线钢中的夹杂物全部是细小的含镁复合氧化物或是含镁氧化物与硫化物的复合夹杂。镁处理钢中的夹杂物小于2 μm的占85%,2~5 μm的占14.5%,5~10 μm的夹杂物仅有0.5%,看不到大于10 μm的夹杂物,大大优于钙处理钢。     

防止含钛焊丝钢GF50-G水口结瘤的生产实践

含钛焊丝钢GF50-G（/%:0.08C,0.83Si,1.55Mn,0.014P,0.012S,0.19Ti）生产流程为80 t顶底复吹转炉-LF-160 mm×160mm方坯连铸,在浇注过程中经常出现水口结瘤现象。扫描电镜和能谱仪对水口结瘤物的分析得出,结瘤物主要物相为TiO₂。水口结瘤的热力学计算表明,为避免钛脱氧产物被[Al]还原形成铝钛系夹杂物,应控制[Als]在0.008%以下。根据生产实践,将中间包钢水温度从1542℃提高至1 550℃控制[Alt]≤0.010%、加钛铁前使[O]≤15×10^-6、减少钢水的二次氧化能够防止水口结瘤、连浇炉次从3～4炉提高到8～10炉。     

精炼渣对高锰钢中非金属夹杂物的影响

 为了研究精炼渣对高锰钢中非金属夹杂物的影响,采用渣/钢平衡的试验方法研究了MgO SiO2 Al2O3 CaO系精炼渣对Fe xMn高锰钢(x=10%, 20%)中非金属夹杂物的影响。结果表明,无顶渣情况下,高锰钢中夹杂物主要为MnO类和MnO Al2O3类2类。加入精炼渣后,夹杂物类型发生了变化,主要有 MnO类、MnO SiO2类和 MnO Al2O3 MgO类3类,其中MnO SiO2类数量最多。采用ASPEX扫描电镜对夹杂物的平均成分进行分析,无顶渣时高锰钢中夹杂物的成分主要是MnO,质量分数在95%以上,并含有质量分数为4%左右的Al2O3。加入精炼渣后,夹杂物中MnO质量分数降低,SiO2质量分数显著增加,MgO质量分数增加。热力学计算结果表明,加入精炼渣后,渣/钢间反应4［Al］+3(SiO2)=2(Al2O3)+3［Si］和2［Mn］+(SiO2)=2(MnO)+［Si］的吉布斯自由能均小于零,这说明在本试验条件下,钢液中的［Al］和［Mn］会还原渣中SiO2,生成的［Si］进入钢液,进而与钢液中的［O］结合,导致夹杂物中SiO2增加。     

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)。     

40Cr钢浸入式水口结瘤分层结构的形成机理

  为明确转炉→LF精炼→连铸工艺条件下生产40Cr钢浸入式水口结瘤分层结构的形成机理,采用扫描电镜、阴极发光仪以及FactSage 7.1热力学软件,对40Cr钢水口结瘤形貌及分层结构进行了研究。结果表明,浸入式水口结瘤物分为水口脱碳层、凝钢层、夹杂物堆积层、凝钢层和表面疏松层。分析了40Cr钢在连铸过程中钢中Al2O3、Al2O3 CaO(SiO2)和Al2O3 MgO尖晶石在水口内壁上的分层沉积现象。结合现场工艺,研究了双凝钢层的形成机理,并通过热力学计算解释了结瘤物的形成机理。     

超低氧冶炼过程镁铝尖晶石形成的热力学分析与控制

 对超低氧试验钢精炼过程中镁铝尖晶石的形成机制和生成热力学计算分析表明：1873K时,MgO-Al2O3二元系夹杂物中MgO的质量分数超过17%时就能生成镁铝尖晶石;采用高碱度、w((CaO))/w((Al2O3))≈1、强还原性精炼顶渣对铝终脱氧钢液进行LF精炼时,在LF精炼中前期就实现Al2O3向MgO·Al2O3尖晶石的转变;钢液中的镁则是实现Al2O3向MgO·Al2O3尖晶石转变的中介和桥梁。而钢中镁含量是由酸溶铝控制的。因此,保持钢液中足够的铝含量是镁铝尖晶石生成的前提。生产过程中,当钢液的w(［Al］)达到0.03%时,w(［Mg］)只需要1.32×10-7以上就能生成MgO·Al2O3尖晶石。     

无取向硅钢W800生产过程中夹杂物演变规律

 针对210 t BOF- RH- CC工艺生产的无取向硅钢W800,采用氧氮分析仪、扫描电镜、图像分析、大样电解的手段,研究W800生产工艺过程中钢水洁净度的变化及钢中夹杂物数量、尺寸、类型的演变规律。研究表明：钢中w（T［O］）总体上逐渐降低,w（［N］）逐渐增加;钢中夹杂物尺寸大部分集中在0～3 μm,在冶炼过程中夹杂物的数量不断减少;RH精炼过程中钢中夹杂物为Al2O3和少量MgO- Al2O3夹杂;中间包中MgO- Al2O3夹杂数量增加,单独Al2O3夹杂减少;铸坯中的夹杂物主要为AlN、Al2O3和MnS,尺寸在10 μm以下,没有发现单独的Al2O3,铸坯中大型夹杂物主要为脱氧产物、卷入的炉渣与炉衬反应形成的Al2O3- SiO2、CaO- Al2O3- SiO2、CaO- MgO- Al2O3复合夹杂。