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。     

在精炼处理和连铸阶段采集的低碳铝和硅镇静钢试样中非金属夹杂物的性质分析

非金属夹杂物的数量、分布、尺寸和化学成分对钢的性能有直接影响。通过控制这些夹杂物的尺寸和化学成分可以生产出优质产品。区分夹杂物的性质和控制夹杂物的形成对钢的清洁度十分重要。通过检验非金属夹杂物的化学成分可以预测夹杂物在钢中的性能。为了研究夹杂物的化学成分、尺寸和分布，某钢厂在二次精炼和连铸阶段采集了低碳铝和硅镇静钢的试样。试样用扫描电子显微镜（SEM）采用EDS系统进行分析。通过分析结果可以判定夹杂物的性质，分析精炼过程对减少夹杂数量和减小比表面积的效果。还可以确定处理后残留的夹杂对钢的性能和连铸过程（浸入式水口的堵塞）的影响大小。     

钢水二次精炼和凝固时CaS的形成

钢水二次精炼和凝固时ＣａＳ的形成［英］Ｅ．Ｍａｒｔｉｎｅｚ等１前言非金属夹杂物的控制是很复杂的，特别是对钢的质量越来越高时尤其如此。非金属夹杂物的范围包括析出的ＣａＳ颗粒。在二次精炼和连铸中ＣａＳ颗粒的形成取决于钢液中硫、铝、钙的含量。但是其它一些基...     

多孔炭质喷头在二次精炼中的应用

通过浸入钢液的多孔炭质喷头，将氩、氮或空气喷入钢包中进行二次精炼。经过炭质喷头净化的气体喷入钢液后，达到控制浇注温度、混匀钢液温度及去除气体和非金属夹杂物的精炼效果。     

钢液精炼和连铸过程中物理去除夹杂物现状及展望

在钢液精炼过程中,夹杂物的去除工作是至关重要的。现阶段,常用的夹杂物去除工艺主要为:磁搅拌和钢包氩气底吹;RH及RH侧底复吹;中包-流速控制装置、气幕挡墙和磁感加热;结晶磁搅拌与磁制动和水口氩气底吹。文章中笔者综述了钢液精炼过程中去除夹杂物的方法及其原理,并探讨了影响夹杂物去除的相关要素,旨在为创新钢液精炼过程中夹杂物的清除方法提供相关的理论依据以及参考。     

脱氧后氧化铝夹杂物的特征

许多冶金工作者在去除钢中的非金属夹杂物的工作中做了很多努力，但是，近年来，用户对钢质的洁净度要求越来越高。为了满足用户的需求，不仅需要考虑去除夹杂物的有效方法，而且需要考虑如何使夹杂物尺寸保持较小的对策。因此，研究调整夹杂物在钢中分布尺寸的控制因素至关重要，根据上述观点，在试验室规模的试验中，当铝和氧含量不同的范围时，用一种新的取样方法研究钢水脱氧反应后氧化铝夹杂物的初始尺寸分布。在Tammann炉内，将2kg钢熔化，试验温度为1873K，用Ar作为保护气体，然后调整碳和氧的浓度。加铝后方可进行取样操作，用电子探针显微分析仪测量钢中氧化铝夹杂物尺寸分布，该分析仪带有LaB6的电子射线枪，同时配有用于微粒分析的最新开发软件：结果表明：氧化铝夹杂物的尺寸分布受钢中氧含量影响，并且其在脱氧后1s内的长大过程被认为是由氧扩散控制。     

LF精炼过程非金属夹杂物控制研究

钢中常见的非金属夹杂物以硫化物、氧化物等为主,主要在LF精炼工序处理去除。为了达到生产洁净钢的目的,针对硫化物、氧化物产生的原因和控制方法进行分析研究,并采取相应措施。转炉吹炼终点温度控制在1 620～1 635℃、终点C质量分数控制在0.08%～0.12%范围内。优化LF精炼各阶段的氩气流量,大大降低了精炼过程吸气程度,保证了夹杂物的去除;将LF炉静吹时间控制在10 min即可满足净化钢液的目的;利用钙处理对夹杂物进行球化改性处理,通过保证软吹时间和氩气气量促进了夹杂物的上浮。     

微小相去除夹杂物的热模拟试验

 采用50 kg真空感应炉进行了碳酸盐诱发微小相去除钢中夹杂物的模拟试验,发现了CaO基颗粒吸附夹杂物的实例,分析了捕获和去除夹杂物的机理。试验结果表明：用净化剂对钢液进行净化后,全氧质量分数、夹杂物面积比率、夹杂物个数分别有所降低。净化前夹杂物主要是簇状或链状的Al2O3夹杂物,净化后形成了低熔点的钙铝酸盐复合物,净化剂释放出的CaO基颗粒与细小非金属夹杂物发生碰撞、反应和吸附,促进了夹杂物的长大和去除。     

导电结晶器电渣重熔中非金属夹杂物的去除

导电结晶器电渣重熔渣池局部发热密度最高值在电极角部和结晶器壁附近,电极端部下方仍存在"高温区",对非金属夹杂物去除提供热力学与动力学条件。电渣重熔过程中非金属夹杂物的去除主要发生在自耗电极端头熔滴形成阶段以及熔滴穿过熔渣层阶段。综合自耗电极端部熔化至熔滴形成过程阶段、熔滴滴落并穿过渣池至金属熔池阶段和金属熔池至铸锭凝固非金属夹杂物的上浮阶段的去除率,导电结晶器电渣重熔去除非金属夹杂物的能力不低于传统电渣重熔。     

浅谈高碳硬线钢中非金属夹杂物

高碳硬线盘钢制品对钢的纯净度，夹杂物的尺寸、分布以及形态都有严格的要求，其中非金属夹杂物是影响高碳硬线钢质量的重要因素之一。本文通过分析连铸坯中夹杂物的来源及分布，对在炼钢一精炼一连铸工艺过程中如何控制钢中的非金属夹杂物进行了探讨。     

连铸中间包在炼钢厂的应用

总结了连铸中间包在梅山的应用情况，随着板坯质量要求的提高，中间包不仅起着盛钢桶和结晶器之间的缓冲容器的作用，同时中间包对钢水的精炼以及非金属夹杂物的去除，生产节奏的控制起着愈来愈重要的作用。     

高碳磨球钢中Ds类夹杂物的形成机理及工业控制

Ds类非金属夹杂物尺寸大、延展性差,严重影响TL-1D磨球钢疲劳寿命等关键性能指标。对某企业TL-1D磨球钢进行全流程取样分析,结果表明该企业此钢种Ds类非金属夹杂物超标,且该钢种中的Ds类非金属夹杂物主要为Al₂O₃-CaO-MgO-CaS,在LF精炼钙处理后大量出现。总结出Ds类夹杂物形成机理为,首先以Al₂O₃为中心开始形核,之后其与钢液中[Mg]和[Ca]结合并长大形成CaO-Al₂O₃-MgO球状夹杂物,最后球状夹杂物外层与CaS结合形成Al₂O₃-CaO-MgO-CaS包裹体。工业试验结果证实,钙处理不利于TL-1D钢中Ds类非金属夹杂物的控制,会造成夹杂物尺寸增大,由此提出在TL-1D磨球钢生产精炼环节进行非钙处理的生产工艺方案。试验结果表明,钢液中钙含量处于饱和状态,优化后精炼渣成分趋于液相区,提升了精炼环节精炼渣系对夹杂物的软熔吸附性能,提高了Ds类非金属夹杂物上浮至渣层时的吸附去除率,最终使连...     

钢液中非金属夹杂物碰撞、长大的研究进展

 随着对钢质量要求的不断提高,对钢液中非金属夹杂物去除也提出了更高的要求。碰撞、长大是去除钢液中小粒径夹杂物的有效方法。针对钢液中非金属夹杂物碰撞、长大的最新研究,分析了不同碰撞机制下,非金属夹杂物的碰撞、长大情况,探讨了钢液中非金属夹杂物碰撞团聚的机制。数值模拟是研究钢液中非金属夹杂物碰撞、长大的一个重要方向。结合相关研究的最新进展,展望了今后的发展趋势。     

电渣重熔钢液洁净度控制研究进展

电渣重熔工艺能够显著去除钢中的非金属夹杂物、降低钢中的总氧含量。本文阐述了电渣重熔过程中非金属夹杂物的去除机理、夹杂物成分和含量的控制以及电渣重熔过程中氧含量的控制,介绍了电渣重熔过程钢液洁净度控制的研究进展,提出了进一步提高电渣重熔过程钢液洁净度水平的研究方向。     

GCr15SiMn轴承钢夹杂物的控制浅析

非金属夹杂物是影响轴承钢寿命的关键因素。通过控制精炼渣成分、钢中硫氧比、终点碳和吹氩搅拌等因素可以降低夹杂物含量、改善夹杂物的性质和形态以减轻其对钢的危害。     

转炉--CAS--连铸工艺生产低碳铝镇静钢中非金属夹杂物的研究

采用添加示踪剂方法研究了转炉— CAS精炼—连铸工艺生产的低碳铝镇静钢中的非金属夹杂物 ,发现出钢或 CAS精炼过程钢包炉渣与钢液作用生成的夹杂物 ,其中尺寸在 30 μm以下的夹杂物很难从钢液中完全上浮排除。铸坯中主要的非金属夹杂物为来源于钢包炉渣与钢液作用生成的球形夹杂物、块状 Al2 O3夹杂物和簇群状 Al2 O3夹杂物。连铸坯 T[O]在 ( 1 4～ 1 7)× 1 0 - 6之间 ,非金属夹杂物含量在 2 .3mg/ 1 0 kg左右 ,表明该工艺可以生产较高洁净度的低碳铝镇静钢铸坯。     

不同工艺因素对RH精炼夹杂物去除过程的影响

采用数值模拟方法分析了不同工艺因素对RH精炼中夹杂物去除过程的影响。数值结果表明:小尺寸夹杂物的碰撞长大可有效降低其数量密度,大尺寸夹杂物主要通过上浮去除;浸渍管插入深度、真空室压力和吹氩量是影响夹杂物去除的3个重要参数,其中吹氩量最为显著;在避免发生卷渣的前提下,减小浸渍管插入深度有利于夹杂物去除;在合金化脱氧后,保持较高的真空度可促进夹杂物的去除;在浸渍管插入深度为500 mm,真空度为1kPa的条件下,吹氩量达到2000 L时夹杂物去除率可达到75%;吹氩量达到饱和值后,进一步增大吹氩量不能继续促进10μm以上夹杂物的去除。     

钢包内衬用耐火材料对钢中非金属夹杂物的影响

 炉外精炼是炼钢流程中控制钢中非金属夹杂物的重要转折点,作为整个精炼过程中与钢液实时接触的钢包内衬用耐火材料,因为高温物理化学反应易向钢中引入夹杂物,导致精炼效果达不到预期。通过对典型现役钢包内衬用耐火材料与不同脱氧钢之间的界面反应归纳发现,钢包内衬用耐火材料会对钢中夹杂物的形貌、成分和理化性能产生影响,既可向钢中引入夹杂物,也能够吸附去除夹杂物。提出未来钢包内衬用耐火材料应被赋予更多净化钢液等功能指标的发展方向。     

QD08钢中Ds类夹杂物形成原因及控制

 QD08钢因其特殊的工作环境,要求具有较高的抗疲劳特性,而Ds类夹杂物是削弱QD08钢抗疲劳性能的主要原因。为了探究Ds类夹杂物的形成原因及调控方法,解决Ds类夹杂物超标问题,对该钢种炼钢-精炼-连铸全流程进行取样分析。分析结果表明,影响QD08钢疲劳性能的Ds类夹杂物主要成分为CaS-Al₂O₃-MgO-CaO,其尺寸在15~30 μm范围内波动,主要在LF精炼钙处理操作后开始出现。QD08钢中Ds类夹杂物是以钙镁铝酸盐为核心骨架,外围包裹CaS而形成的。结合夹杂物的成分分布,确定了钢中钙含量高不利于QD08钢中Ds类夹杂物的控制,被改性后的夹杂物熔点低,与钢液润湿性强而难以穿过钢渣界面进入到渣中,且夹杂物在钢液中易聚合长大,造成夹杂物尺寸的增加,为Ds类夹杂物的形成提供了条件。提出在精炼环节采用高氧化钙溶解度精炼渣和微钙处理工艺优化方案,并进行了工业验证试验。通过微钙处理保证了必要的夹杂物改性,可防止水口结瘤,配合减小中间包液面的波动,控制合适的拉坯速度,可避免钢包下渣和卷渣现象的发生。控制更多的夹杂物成分分布在非液相区,抑制了夹杂物的碰撞长大,使得Ds类夹杂物等级降低。试验结果表明,QD08钢中影响其疲劳性能的Ds类夹杂物得到了控制,初检合格率由93.6%提高至98.0%,为企业带来了直接的经济利益。     

真空感应熔炼FGH95母合金中的非金属夹杂物研究

应用大样电解和相分析的方法,对真空感应熔炼FGH95母合金中的非金属夹杂物,尤其是危害较大的大尺寸非金属夹杂物进行了定性和定量分析.结果表明,电解的2.042kg试样中直径大于50μm的大颗粒非金属夹杂物总量为0.9mg,其中最大夹杂物的颗粒直径达到了600μm;这些大颗粒夹杂都是单一或复合氧化物类夹杂物,大部分是外来夹杂物,也有部分新生夹杂物.氧化物相分析结果表明,这些夹杂物主要是Al、Si的氧化物.棒料上部、中部、下部的氧化物相总量呈逐渐增加的趋势.分析指出,只有最大限度地去除外来夹杂物、避免耐火材料的污染、控制氧含量和凝固速度并减少偏析,才能确保完全去除大颗粒夹杂物,有效提高合金的纯净度.