帘线钢中非金属夹杂物的控制技术研究

采用转炉、LF精炼、真空处理、软吹、连铸工艺生产帘线钢,将钢水中S、P、Ti、As等残余元素的含量尽可能降低,出钢采用含超低铝和钛的合金,使用低碱度的酸性渣进行炉外精炼,严格控制钢中酸溶铝含量,同时控制渣中MgO、Al2O3含量,将帘线钢中的非金属夹杂物控制在锰铝榴石(3MnO-Al2O3-3SiO2)和位于钙斜长石(CaO-Al2O3-2SiO2)和假硅灰石(CaO-SiO2)共晶线周边的玻璃态塑性夹杂区域内,尽可能降低钢中不可变形夹杂物,如Al2O3和(Mg、Mn)O.Al2O3的数量和大小,通过控制钢中钛、氮含量来消除TiN(TiCN)夹杂。     

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.     

小方坯流程高品质轴承钢工艺

相比于电炉冶炼和大方坯流程,采用转炉冶炼加小方坯流程具有更低的生产成本。根据天钢的实际生产情况,对采用“铁水脱硫扒渣→转炉冶炼→LF造渣精炼→VD真空精炼→小方坯连铸”流程生产高品质轴承钢的关键技术进行研究。分析冶炼过程钢水及连铸坯中夹杂物可知：随着LF炉炉渣碱度的升高,钢液中wT［O］大幅降低,控制炉渣碱度R在一个较高范围（7.0~9.0）对于控制钢液中wT［O］很重要;LF精炼初期,夹杂物中Al2O3含量较高,随着精炼的进行夹杂物向着CaO-Al2O3-MgO系和Al2O3-MgO系方向夹杂物发展;VD真空处理促进钢-渣-夹杂物间反应向平衡方向移动,夹杂物接着向CaO-Al2O3-MgO系方向发展,夹杂物中CaO含量增加;在小方坯连铸过程中,采用两级电磁搅拌加低拉速、低比水量的模式获得了较小的碳偏析度。     

82B硬线钢LF精炼造渣工艺优化

针对水城钢铁（集团）有限责任公司82B硬线钢LF精炼造渣时间长,顶渣结壳现象严重,埋弧效果较差的情况,从炉渣组成和造渣制度两方面进行了分析。在此基础上,改进了LF精炼造渣工艺,即采用CaO-Al2O3型精炼渣代替石灰进行渣洗操作,LF精炼终渣控制训（CaO）／w（SiO2）=2．5～3．5,w（Al2O3）〈15％。试验结果表明：LF精炼渣埋弧效果良好,炉渣表面基本无结壳现象,化渣良好,炉渣的脱硫率高,钢中夹杂物有了较大程度的降低。     

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。     

高强冷镦钢LF精炼过程夹杂物的变化行为

通过多种分析手段系统研究了40Cr冷镦钢LF精炼过程夹杂物的变化,得到LF精炼过程钢中夹杂物面积比与T.O含量变化规律相一致,从LF进站到LF出站,钢中夹杂物面积比由1.41%减小到0.45%;并且LF精炼能够有效地去除当量直径大于10μm的大颗粒夹杂物,绝大部分夹杂物的当量直径都落在2~5μm。LF采用高碱度、强还原性炉渣精炼,结合钙处理技术,可以有效地使钢中Al2O3夹杂转变为MgO-Al2O3系、CaO-Al2O3系和CaO-MgO-Al2O3系夹杂,改善钢的可浇性和冷镦性能;但需进一步合理的控制钙处理工艺,减少钢液的卷渣和二次氧化,提高钢液的洁净度。     

Q345钢精炼过程夹杂物成分的变化

通过工业试验研究了Q345钢在钢包精炼过程和RH处理过程中夹杂物成分的变化。结果表明:通过与高碱度、低氧化性渣的反应,钢水中的大部分Al2O3夹杂物转变为具有较低熔点的CaO-Al2O3-MgO夹杂物。研究了RH处理后钙的加入量对夹杂物成分的影响。结果表明:当钢包顶渣的成分控制在w(CaO)=50%～55%、w(CaF2)=5%～8%、w(Al2O3)=25%～30%、w(SiO2)=5%～8%、w(MgO)=5%～10%、w(FeO)<1%,经过钢包精炼和RH处理,每吨钢水中加入0.12 kg钙后,钢水中夹杂物的平均成分处于低熔点(≤1 500℃)区。     

精炼渣碱度对304不锈钢夹杂物的影响

结合生产实际,采用定量金相和SEM+EDS统计分析方法,研究了硅脱氧条件下,精炼渣碱度对304奥氏体不锈钢在LF精炼、连铸过程夹杂物变化规律的影响。结果表明:钢水中主要形成球状CaO-Al2O3-SiO2类复合夹杂,适当高的精炼渣碱度有利于钢中细小夹杂物的形成。随精炼渣碱度的提高,复合夹杂物中CaO含量增加,SiO2含量减小,Al2O3含量变化不大。现场条件下,由FeSi合金带入钢中的Al形成的Al2O3对复合夹杂物的塑性变形影响较大。在精炼渣碱度分别为1.0和1.5时,铸坯复合夹杂物中Al2O3质量分数为25%左右,夹杂物的变形能力稍弱。     

X80管线钢LF精炼渣系的开发与实践

对精炼渣的脱硫、吸附夹杂及防止钢水增氮能力进行了理论分析及计算。结合涟钢工艺现状,设计了X80的LF精炼渣系成分(CaO:50%～55%,SiO2:10%～14%,Al2O3:20%～25%,MgO:8%～10%,CaF2:2%～4%)。工业实践表明,X80在当前精炼渣系下进行LF精炼,平均脱硫率达71%,平均[O]t脱除量达0.004 4%,平均增氮量为0.001%,所设计精炼渣系具有良好的脱硫、吸附夹杂、防止增氮性能,满足X80质量要求。     

LF快速造白渣工艺分析

从LF造渣的目的及造渣的难点出发,分析了脱氧、渣碱度(R)、渣量及渣成分对精炼效果的影响。通过对LF精炼实绩的综合分析认为:出钢炉渣改质、LF前期快速升温是快速造渣的前提条件;强搅拌、合理渣系是LF白渣脱硫的必要条件;控制白渣粘度、软搅强度和时间是保证精炼渣吸浮夹杂的基本条件;控铝钢的合理渣成分为w(CaO)=55%～60%;w(SiO2)=10%～17%;w(Al2O3)=15%～22%;w(T.Fe+MnO)2.0%;渣量为8.0～12.0kg/t,综合碱度为1.9～2.3时精炼效果较佳。     

不同碱度低氧化铝精炼渣对弹簧钢夹杂物成分的影响

为了优化55SiCrA弹簧钢中夹杂物的组成和形态,采用热力学软件Factsage分别研究了CaO、SiO_2含量对CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO与CaO-SiO_2-Al_2O_3-MnO系相图低熔点区域面积的影响,研究结果表明:随着CaO和SiO_2含量的增加,CaO-SiO_2-Al_2O_3-MnO系相图低熔点区域面积分数逐步增大;在CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO系中,当CaO的质量分数为40%,SiO_2的质量分数为50%时,对应相图的低熔点区域面积最大。同时,研究了不同碱度的精炼渣对钢样中夹杂物的影响,结果表明:当精炼渣的Al_2O_3含量相同时,随着精炼渣碱度的增大,夹杂物中Al_2O_3的含量不断增加,其成分逐渐偏离低熔点区域。当精炼渣中Al_2O_3的质量分数为8%,碱度为1.2时,可得到低熔点的塑性夹杂物,形貌多为球形,尺寸在5μm以下。     

Inclusion Variations of Hot Working Die Steel H13 in Refining Process

 Inclusion variations of die steel H13, including changes of species, morphologies, compositions, amounts and sizes, in the production of EAF→LF→VD→ingot casting→electro-slag refining (ESR) procedure, were investigated by systematic sampling, and analyzed with scanning electron microscope (SEM), energy dispersive spectrum (EDS), and metallographic microscope. The variation mechanism was studied by comprehensive analysis of total oxygen, nitrogen, and acid soluble aluminum as well as chemical test of refining slag. Based on the investigations, technical measures for cleanness improvement were discussed. The results show that oxide inclusions in H13 steel change from irregular Al2O3→near globular CaO-MgO-Al2O3 and CaO-Al2O3-SiO2 complex inclusions→finer CaO-Al2O3-SiO2 inclusions with higher CaO content→CaO-Al2O3-SiO2 inclusions with higher Al2O3 content and irregular MgO-Al2O3 inclusions→fine irregular MgO-Al2O3-CaS inclusions in various steps of the production; the variations are related with changes of acid soluble aluminum content, reactions between slag and steel, re-oxidation of liquid steel during casting, and refining of ESR. It is also found that Al2O3 inclusions are modified by refining slag in LF and VD refining; and ESR plays a good role in inclusion removal, especially in controlling the large linear VC-CrC-MoC inclusions distributed in grain boundaries. It is suggested that casting protection should be improved, and the basicity of refining slag and acid soluble aluminum content in steel should be raised.     

精炼渣控制82B帘线钢中夹杂物形态的实验室研究

在实验室条件下,采用高温钼丝炉对用45钢和重轨钢熔炼成的帘线钢进行脱氧和渣钢平衡试验,研究了精炼渣组分对夹杂物形态的影响。结果表明:在精炼渣碱度为0.8～1.2时,夹杂物中Al2O3含量和钢中Als随精炼渣中Al2O3含量的增加而增加。把精炼渣Al2O3质量分数控制在10%以下时,能够使CaO-SiO2-Al2O3夹杂物处于塑性范围内。因此,在低碱度条件下,通过Si、Mn脱氧和调整精炼渣中Al2O3含量来控制夹杂物的形态是可行的。     

Study on LF Refining Slag and Slagging Regime of High-Aluminium Steel

During secondary refining of molten steel, reaction of steel-slag has great influence on the quality of steel. Taking high aluminium steel ([Al]≥0.8%) for instance, reaction control of 4[Al]+3(SiO2) = 2(Al2O3)+3[Si] was discussed by both thermodynamics calculation and industrial experiments. The results show that content of silicon increased sharply when content of SiO2 in slag exceeded 10%. In order to prevent the increment of silicon content and reoxidation for high aluminium steel, reasonable component range of LF refining slag is: %CaO/%Al2O3=1.6-1.9, %SiO2 <10. Results of the industrial experiments indicate that the CaO-Al2O3 based refining slag has strong ability of desulfurization and inclusion absorption. Average desulfurization rate is 80%, and T[O] reduces above 50% after refining, with the average sulfur content and T[O] about 0.0025% and 11×10-6,respectively, which can meet the requirements of secondary refining and obtain good castability of steel in continuous casting process.     

CaO-Al2O3基精炼渣对钢液脱氧的影响

在MoSi2炉上用二次正交回归实验方法进行了CaO-Al2O3基精炼渣对钢液脱氧影响的实验研究，发现精炼渣与钢中溶解氧的平衡时间为20～30min、平衡溶解氧含量为0.008%～0.0012%，并得到了精炼渣在不同成分下的钢液全氧含量，另外，通过二次正交回归处理，得到了钢液全氧含量与精炼渣的光学碱度，渣中Al2O3含量和CaF2含量之间的关系式；并发现如下规律：随着精炼渣光学碱度的提高，钢液全氧含量几乎呈直线减小；在用铝脱氧的条件下，钢液全氧含量基本上随精炼渣中Al2O3含量的增加而增大，随着精炼渣中CaF2含量的增加，钢液全氧含量呈先增大，后减小的趋势。本实验条件下最佳的渣系组成为CaO57.29%，Al2O39%，MgO10%，SiO28.71%，CaF215%。     

水钢LF精炼渣及造渣制度规划

精炼渣具有脱硫和净化钢液的作用,在炉外精炼渣中采用精炼渣精炼钢水已成为洁净铜生产重要的技术手段。论文根据钢种的质量要求,以脱硫和铜中夹杂物控制为目标,结合水铜主要生产品种,对LF精炼渣终渣成分和造渣制度进行了规划。在水钢目前生产工艺条件下,焊条焊丝钢精炼终渣成分控制CaO／SiO2=2．0～2．5,Al2O3=10％～15％;含铝冷镦钢CaO／Al2O3=1．6—1．8,SiO2〈8％;高碳硬线铜CaO／SiO2=2．5～3．5,Al2O3〈15％。精炼渣造渣制度均可采用转炉出钢渣洗,并在LF精炼炉补加渣料的方式进行。     

高碱度精炼渣对GCr15轴承钢洁净度的影响

 利用实验室渣-钢平衡试验研究了高碱度精炼渣对GCr15轴承钢中[w(T[O])]和夹杂物的影响。结合试验结果和热力学分析,探讨了钢中[w(T[O])、]夹杂物尺寸分布和粒径大小的变化规律,以及氧化物夹杂的转变过程。研究结果表明,碱度为6时,精炼渣(59.4%CaO-24.8%Al2O3-9.8%SiO2-6%MgO)可将钢中[w(T[O])]控制在0.000 6%以内,氧化物夹杂平均尺寸最小为2.26 μm。随着钢中[w([Ca])]和[w([Mg])]的增加,钢中氧化物夹杂转变过程为Al2O3→MgO·Al2O3→MgO→CaO-Al2O3-MgO复合夹杂物(核心为MgO,外围包裹着CaO-Al2O3)。渣-钢反应前期钢中以MgO·Al2O3为主,后期以MgO和CaO-Al2O3-MgO复合夹杂物为主。氧化物夹杂转变的试验结果与热力学分析结果相一致,大多数氧化物夹杂尺寸小于5 μm。     

齿轮钢中非金属夹杂物控制技术研究

为了降低钢的T[O]含量和生成较低熔点的非金属夹杂物以改善合金结构钢的抗疲劳破坏性能,在炉外精炼中采用了高碱度和高Al2O3含量的渣系.研究发现LF和RH精炼结束时钢液T[O]含量均随炉渣碱度增加而降低,在炉渣Al2O3含量低于25%时,T[O]随炉渣Al2O3含量减少而降低,而当炉渣Al2O3超过25%后,T[O]则随炉渣Al2O3含量增加而降低.精炼过程钢液中夹杂物按"Al2O3系夹杂物→MgO-Al2O3系夹杂物→CaO-MgO-Al2O3系夹杂物"顺序发生转变,其中MgO-Al2O3系夹杂物向CaO-MgO-Al2O3系夹杂物的转变是由外向内逐步进行的,转变速度相对较慢,因而致使LF结束时钢中仍存在许多尚未转变的Mgo-Al2O3系夹杂物.钢液T[O]对夹杂物转变有显著影响,降低T[O]含量有利于生成较低熔点的CaO-MgO-Al2O3系夹杂物.     

LF精炼渣碱度变化对304不锈钢夹杂物成分的影响

采用氧氮分析仪、扫描电镜、金相显微镜等分析手段,系统研究LF精炼渣系对304系不锈钢全氧质量分数wT[O]、夹杂物数量、尺寸及成分的影响。研究结果表明,当LF精炼渣碱度由1.5升高至2.6时,LF出站溶解氧质量分数w[O]由11.6×10~(-6)降低至4.8×10~(-6),铸坯wT[O]由47×10~(-6)降低至24×10~(-6),铸坯夹杂物总数量降低,但当量直径不大于10μm的夹杂物所占比率由77.7%增加至95.1%。热力学计算结果表明:在钢液中各元素达到平衡状态时,渣系碱度越高,低熔点夹杂物2MgO·2Al_2O_3·5SiO_2生成区域越小,MgO·Al_2O_3尖晶石类夹杂物生成区域越大,与生产试验结果一致。随着LF炉渣碱度升高,铸坯夹杂物成分中MgO和Al_2O_3的质量分数分别升高了14.4%和9.1%,当碱度不大于1.9时,铸坯中不会存在镁铝尖晶石。     

低碱度低氧化铝精炼渣对帘线钢夹杂物控制

 研究了低碱度、低氧化铝精炼渣对帘线钢夹杂物控制情况。试验采用LD→LF精炼→软吹Ar→连铸工艺生产帘线钢,在碱度1.0、Al2O3质量分数为5%左右的精炼渣成分控制条件下,钢中酸溶铝AlS的质量分数控制在0.000 5%左右,进而控制夹杂物中Al2O3质量分数在22%以内,使得帘线钢中氧化物夹杂MnO-Al2O3-SiO2类、CaO-Al2O3-SiO2类复合夹杂物实现了良好的塑性化控制。根据分析,在帘线钢夹杂物去除方面,软吹氩处理对钢中CaO-Al2O3-SiO2系复合夹杂物去除效果比对MnO-Al2O3-SiO2类夹杂物更加明显;在成分控制方面,钢液中AlS含量随着炉渣碱度、炉渣Al2O3质量分数的升高而升高,而夹杂物中Al2O3质量分数会随着钢液中AlS含量升高而升高。