钙处理对430不锈钢板坯夹杂物的影响

通过热力学计算分析了430铁素体不锈钢钙处理后在生成液态夹杂物区间内钢中钙质量分数和铝质量分数的关系,并对430铁素体不锈钢未采用钙处理和采用钙处理板坯中夹杂物类型、数量进行了对比,分析了钙处理夹杂物变性过程。结果表明,精炼过程喂入硅钙线可以得到理想的钙处理效果。钙处理后430钢水中高熔点的Al_2O_3和低变性的CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO夹杂物得到良好变性,夹杂物数量比未采用钙处理时明显减少,夹杂物尺寸都小于15μm。CaO和Al_2O_3两者通过发生化学反应变性为低熔点的液态夹杂物。     

高品质管线钢钙处理夹杂物变性研究

通过对国内某钢厂生产的B(PSL1)高品质石油管线钢钙处理前后钢中夹杂物类型的变化研究,从热力学上分析了钢中Al2O3夹杂的变性机理及夹杂物中CaS含量较高的原因.研究结果表明现有工艺条件下,喂入的硅钙线可以将Al2O3夹杂变性为炼钢温度下呈液态的12CaO·7Al2O3夹杂.同时,也可以将MnS完全变性为CaS,但钢中有大量单独的CaS生成.     

管线钢硫化物夹杂及钙处理效果研究

系统分析了硫化物夹杂形貌、组成,并采用氧化物变性指标及硫化物变性指标对管线钢钙处理效果进行了全面评价,分析结果表明:管线钢经过钙处理后,没有发现沿晶界分布的MnS塑性夹杂,少量的硫化物夹杂由(Ca,Mn)S夹杂、CaS均匀分布的CaO-Al2O3-CaS复合夹杂和内核为CaO-A12O3外壳为CaS的复合夹杂组成,这对于提高钢板抗HIC性能非常有利;在现有工艺条件下,硅钙线加入量为0.7kg/t时夹杂物变性效果不理想,应适当增加硅钙线的加入量.     

管线钢生产中LF精炼炉的冶金效果分析

对管线钢生产中LF炉的脱硫、净化钢液及夹杂物变性等冶金功能进行了试验研究.结果表明:①武钢管线钢生产中,LF炉的平均脱硫率达到了55%,全氧及显微夹杂物的去除率分别为43.3%,44.4%,LF炉的脱硫及净化钢液的效果良好;②硅钙合金的加入,不仅把蔟状的Al2O3夹杂变成球状、低熔点的钙铝酸盐夹杂,同时消除了条状硫化锰夹杂,这对管线钢提高抗HIC性能非常有利;③硅钙线吨钢加入量为0.7kg时夹杂物变性效果不理想,应适当增加硅钙线的加入量.     

钙处理工艺对管线钢非金属夹杂物的影响

 为了提高攀钢管线钢的洁净度,通过取样,对攀钢BOF-LF-RH-CC工艺生产的管线钢钙处理后钢中非金属夹杂物作了定量的分析,找出钢中夹杂物的类型、来源以及在不同工序的变化规律,提出改善管线钢洁净度的合理喂钙量的建议。试验结果表明,在现有工艺条件下,喂钙线长度过大,会导致钢中原有的氧化物夹杂变性过度,产生的高熔点夹杂物仍然不易上浮去除。同时,过多的喂钙量导致钢液中产生大量CaS和CaO夹杂,造成了钢液的污染。依照钙硫比等于2.0进行喂钙,计算出合理的喂钙线长度在600m左右。     

铝镇静钢钙处理后碰撞行为对Al2O3夹杂物变性的作用

 对铝镇静钢LF精炼钙处理后不同时期取钢样,通过SEM-EDS观察钢样中夹杂物,分析钙处理后铝镇静钢中夹杂物变性机制,并提出了一种夹杂物变性的碰撞机制：在钙处理后,由于钙浓度在钙气泡周围较高形成了CaO类夹杂物, 其与钢液中已有的Al2O3类夹杂物相互碰撞结合在一起,然后二者发生化学反应变性为低熔点的液态夹杂物。通过相图分析从理论上指出：Al2O3类夹杂物可与CaO通过碰撞变性,且其变性机制和控速环节与Al2O3类夹杂物通过与钙发生还原反应的变性不同。夹杂物碰撞使变性速率大大加快,几分钟之内即可良好变性。在本次试验中,约有21%的Al2O3类夹杂物通过与CaO碰撞发生变性。实验室试验和其他研究者的工业试验结果均证明：在二次精炼过程中,通过往钢包中喂入CaO类粉末可以使Al2O3夹杂物变性。     

钙处理钢中夹杂物行为的研究

为改善武钢CSP产线钢水的连浇性,通过工业试验对钙处理钢中夹杂物的变化进行了研究,试验结果表明,钙处理后,钢中夹杂由Al2O3和MnS转变为铝酸钙盐或CaO-Al2O3-MgO-CaS复合夹杂,由于钙处理对夹杂物的聚合变性作用,钢中夹杂物直径不小于5μm的比例增加。通过热力学计算,分析了钙处理使夹杂物变性的条件。根据试验结果对工艺进行了优化,钢水结瘤断浇次数由3.6次/月降低到1.5次/月。     

管线钢钙处理工艺优化

针对X80M钢成品板材中夹杂物导致探伤合格率低的问题,对其炼钢过程进行排查发现,钙处理使用的硅钙线中有效钙含量偏低。通过更换硅钙线种类以及优化钙处理工艺,钙处理时控制钢水中w(S)25×10~(-6),将喂线速度由1.8 m/s提高至2.5 m/s,底吹流量由180～200 L/min降低为120～150 L/min,钢水中成品Ca质量分数控制在(13～25)×10~(-6),Al_2O_3夹杂均改性为低熔点铝酸钙夹杂,基本处于CaO-Al_2O_3-CaS三元相图中低熔点区,夹杂物尺寸均在50μm以下,X80M钢探伤合格率平均由94.60%提高至99.69%左右,保证了产品质量。     

管线钢硫化物钙处理技术分析

在对管线钢中硫化物的作用进行综合分析的基础上,结合莱钢的生产实践,利用冶金热力学原理,分析计算了管线钢硫化物的钙处理工艺条件,并对管线钢中的夹杂物进行了检测分析。结果表明,莱钢生产管线钢时,大部分炉次精炼终点氧质量分数高于理论计算钙处理所需的目标氧质量分数3.42×10-6,钢中钙质量分数未达到理论计算钙硫平衡时所需的量,硫化物夹杂物变性并不完全,钢中存在MnS、MnS CaS复合夹杂物。     

钙处理对无取向硅钢总氧含量的影响

在RH破真空后,往钢液中喂硅钙线,通过比较喂钙前后钢液中T．O、N以及夹杂物尺寸、数量的变化,来研究钙处理对无取向硅钢总氧含量的影响。热力学计算表明无取向硅钢中由于铝含量较高,钢中自由氧含量低,钢中总氧含量基本可以代表钢中氧化夹杂物的含量。钙处理可以明显降低无取向硅钢的总氧含量,这主要是由于钙处理会使钢液中夹杂物变性长大,密度减小,从而有利于夹杂物的上浮去除。     

钙处理对20CrMnTiH齿轮钢中非金属夹杂物的影响

铝脱氧齿轮钢中易生成大量的高熔点Al₂O₃类夹杂物,容易导致水口结瘤及钢材性能恶化,目前较常采用钙处理将钢中高熔点的Al₂O₃类夹杂物改性为低熔点的钙铝酸盐类夹杂物。合理的钙处理可以减轻水口结瘤并提高连铸过程钢液的可浇性,工业试验研究了喂钙前钢液中T.Ca含量、喂钙速度、喂钙量、净空高度及渣厚等参数对齿轮钢中钙收得率的影响,并在1.5 m·s?1的喂钙速度条件下研究了不同喂钙量对钙处理过程中齿轮钢中非金属夹杂物改性的影响。研究结果表明,当喂钙前钢液中T.Ca的质量分数小于10×10?6,喂钙速度为1.5 m·s?1,适当降低喂钙量和净空高度和渣厚,钢液中钙收得率均高于20%。当钢液中T.Ca的质量分数高于17×10?6时,钢中生成大量高熔点CaS型夹杂物,三元相图中夹杂物的平均质量分数远离液相区。随着齿轮钢中T.Ca含量的增加,夹杂物的平均尺寸和数密度逐渐增加。热力学计算结果与工业试验钙处理对钢中非金属夹杂物改性效果具有较好的一致性。      

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。     

G102Cr18Mo不锈轴承钢VIM-VAR冶炼过程夹杂物的演变

通过真空感应冶炼、真空自耗重熔,制备了G102Cr18Mo不锈轴承钢锭,利用Aspex扫描电镜分析了夹杂物数量、尺寸、面积的变化规律,并采用SEM-EDS进一步观察夹杂物的元素分布。研究结果发现,不论是真空感应还是自耗重熔,夹杂物的组成变化不大,主要由硫化锰、铝酸钙、Al-Ca-Mn-(Ti)-O-S复合夹杂物3类夹杂物组成,其中Al-Ca-Mn-(Ti)-O-S夹杂物数量最多、直径(面积)最大。但是,与真空感应锭相比,经过真空自耗重熔以后,夹杂物的总数量降低55%以上,且不存在大于15 μm以上的夹杂。与真空自耗锭下部相比,其上部的夹杂物数量进一步降低,且最大夹杂物的直径不大于10 μm。大颗粒夹杂物生产的主要原因是凝固过程硫化物以钢液中残留铝酸钙夹杂物为形核核心,在其表面进一步富集、长大。因此,为了降低钢中的大颗粒夹杂,尽可能减少钢液中的铝酸钙类夹杂,以降低夹杂物形核核心的数量;同时尽量降低原料中的硫含量,以避铝酸钙和硫化锰的结合。     

喂钙量与软吹氯对316L不锈钢中夹杂物的影响

采用20 t电弧炉-AOD-LF-铸锭的生产工艺制备316L不锈钢,并通过LF钙处理与底吹氩的方法降低钢中夹杂物含量。其中喂钙量通过经验参数与热力学计算相结合的方法确定。运用金相显微镜及扫描电子显微镜分析了LF钙处理比例系数（实际喂Ca量/理论喂Ca量）1.65和2.95及喂Ca后软吹时间对钢锭中非金属夹杂物组成、分布及尺寸的影响。结果表明,316L不锈钢钙处理比例系数约为2.95,钙处理后钢液中夹杂物主要为铝酸钙类化合物和硅酸盐类化合物;延长软吹时间对于大尺寸夹杂物的去除效果显著;在0～25 min,随着软吹时间的延长,钢锭中夹杂物的数量减少,平均尺寸减小,最优的软吹时间为20 min。     

Q355B铝镇静钢夹杂物演变及钙处理工艺优化

 基于某钢厂Q355B铝镇静钢冶炼过程生成高熔点夹杂物,出现探伤不合格的问题,通过全流程取样分析钢中夹杂物的演变规律,发现原工艺LF精炼过程钙处理前夹杂物主要为低CaO含量的CaO-MgO-Al₂O₃系夹杂物,Al₂O₃质量分数约为77%。钙处理后,钢液中CaO-MgO-Al₂O₃系夹杂物向液相区左侧CaO含量高的区域靠近,Al₂O₃质量分数减少至32%;同时,CaS在钙铝酸盐表面异质形核,出现CaS-CaO-Al₂O₃系夹杂物,夹杂物中CaS质量分数增加至23%。应用热力学平衡模型计算钙处理钢液中S-Ca、Al-Ca及Al-S反应平衡曲线。结果表明,在1 873 K下生成C₃A、C₁₂A₇、CA_L等低熔点钙铝酸盐类夹杂物,钢液内w([Al])和w([Ca])的关系应分别满足 w([Al])2/w([Ca])3≤7.83×103、2.36×105、1.18×107,w([Al])和w([S])的关系应分别满足 w([S])3×w([Al])2≤7.79×10-12、8.36×10-11、8.14×10-10;当钢液中w([Al])为0.007 5%时,w([Ca])和w([S])分别控制在0.000 62%～0.001 9%、0.001 6%～0.005 1%范围内有利于生成理想液态产物C₁₂A₇。结合夹杂物分析及热力学计算,优化调整了脱氧、喂线等生产工艺,将铝块加入量由0.8 kg/t降低至0.7 kg/t,喂硅钙线量由300 m/炉降低至200 m/炉,并进行全流程取样分析夹杂物变化。发现钙处理后,CaS-CaO-Al₂O₃系夹杂物中,CaS质量分数降低至约5%,夹杂物分布在低熔点液相区域附近,铸坯中钢液w([Ca])由0.003 1%降低至0.001 5%～0.002 2%;最终夹杂物体系为(CaS)-CaO-(MgO)-Al₂O₃低熔点复合相夹杂物,防止了高熔点钙铝酸盐类夹杂物及CaS类夹杂物的产生,提高了铸坯质量。     

铝镇静冷镦钢CaS结瘤机理及改进

 对铝镇静冷镦钢在浇铸过程中出现的浸入式水口结瘤问题进行了系统研究,结瘤物中主要为C12A7(12CaO·7Al₂O₃)、CaS以及少量的MgO、TFe等,CaS所占比例达到36.91%,CaS含量过高,是造成水口结瘤的主要原因。结合生产过程分析发现,当钙处理时钢水中硫含量偏高,或喂入钙含量过多时,则生成大量的CaS夹杂,促使水口结瘤。通过改进脱氧造渣工艺、优化钙处理工艺等一系列措施,将钙处理前钢水中硫质量分数控制在0.005 0%以下,钙处理后钢水中钙质量分数控制在0.001 4%～0.002 6%,使钢水中Al₂O₃夹杂改性充分,同时避免生成CaS夹杂造成水口结瘤,有效解决了CaS夹杂引起的水口结瘤问题,提高了铝镇静冷镦钢钢水浇注性能,使连浇炉数由最低的10炉/中间包提高至16炉/中间包以上。     

铝镇静钢中夹杂物钙处理改性及其影响因素

 钙处理广泛应用于铝镇静钢中非金属夹杂物的改性,但在工业实践中的改性效果差别很大。为了探究钙处理效果差异的原因,通过工业试验和热力学计算研究了铝镇静钢钙处理前后非金属夹杂物的演变,并讨论了钙处理改性夹杂物的影响因素。结果表明,浇铸末期钢液中的T[O]和T[N]质量分数分别为0.002 9%和0.003 9%。精炼前期钢中夹杂物Al₂O₃质量分数达90%以上,钙处理后,钢液中钙质量分数快速增加至0.002 5%,同时夹杂物中CaO质量分数由钙处理前的4%迅速增加到23%,Al₂O₃质量分数由钙处理前的82%降低至70%,夹杂物由团簇状Al₂O₃转变为球形的Al₂O₃-CaO复合夹杂物,夹杂物平均成分靠近液相区。由于二次氧化,浇铸时钢中的T[O]和T[N]含量升高,夹杂物的尺寸和数密度增加,因此,需要加强钢液的保护浇铸。在连铸与轧制过程中,夹杂物中CaO质量分数由中间包中的20%增加至轧材中的37%,Al₂O₃质量分数由中间包内的77%降低至56%,夹杂物的平均成分向液相区移动,但夹杂物类型不发生改变,仍为球形的钙铝酸盐。通过热力学计算得到本研究中试验钢种夹杂物“液态窗口”对应的钙质量分数为0.001 1%～0.002 8%,此外钢液成分对钙处理的“液态窗口”影响很大。随着钢液中T[O]含量升高,“液态窗口”变宽,但所需喂钙量增加;随着钢液中T[S]含量增加,“液态窗口”变窄;钢液中的T[Al]含量对“液态窗口”无明显影响。     

钙处理钢中大型球状及棒状夹杂的成因

 大型夹杂物对钢材的加工性能、力学性能和耐腐蚀性能等产生十分有害的影响。用电解萃取法研究了钙处理钢中大型球状/棒状夹杂物的性质,通过对大型球状/棒状夹杂物形貌的扫描电镜观察和元素成分能谱分析,指出钢中的大型球状/棒状夹杂起源于呈团簇状的铝脱氧产物Al₂O₃。大量小颗粒Al₂O₃夹杂组成尺寸较大的夹杂团簇,在钢包内复杂流场作用下形成球状或棒状。钢液在钙处理过程中,变性充分的夹杂物形成了低熔点的铝酸钙,在钢液凝固后形成致密的球状夹杂物;变性不充分的夹杂外形仍然保留Al₂O₃夹杂颗粒形貌。钙处理使Al₂O₃夹杂变性所需的w([Ca])/w([Al])主要受钢液中硫质量分数影响。铝酸钙对钢液中的硫有较强的吸收溶解能力,在浇铸过程中,随着钢液温度下降,铝酸钙吸收的硫以CaS夹杂形式从基体中饱和析出。     

Inclusion evolution after calcium addition in Ti-bearing Al-kill steel

In current article, experiments with different calcium addition were carried out in an Al₂O₃ crucible at 1873?K to investigate the variation of inclusion in Ti-bearing Al-kill Steel. It was found that calcium significantly influenced the morphology, composition distribution and size of oxide inclusions in Ti-bearing Al-kill Steel. Liquid oxide inclusions were modified promptly after calcium addition. Meanwhile, calcium could also modify solid titanium aluminate inclusions to spherical ones similarly, but there were a number of multilayer inclusions in molten steel at the initial stage. Different calcium treatment level should be adopted in different titanium content steel production process. As for the production practice, to achieve the full liquid inclusions in molten steel, the amount of calcium and titanium should be controlled simultaneously during the production process.     

Q345R 抗酸钢 120 t BOF-LF-RH-260 mm x 2 70 mm CC冶炼工艺实践

分析了"BOF-LF-RH-连铸"生产Q345R抗酸钢的工艺和不同的钙处理方式对钢Ca/S、夹杂物的影响,以及低过热度结合动态轻压下浇铸对铸坯低倍质量的影响。研究表明:采用"LF+RH+钙处理"工艺冶炼,可提高钢中Ca/S,降低钢中A类和B类夹杂物尺寸。RH真空后进行钙处理,成品钢板中出现2.0级的Ds类夹杂,延长钙处理后软吹时间,可减少该类夹杂的尺寸和数量。采用LF/RH双步钙处理工艺,RH钙处理后软吹时间16～20 min,可达到钢板B类、Ds和D类夹杂尺寸控制在≤1.0级,A类和C类夹杂尺寸控制在≤0.5级。利用5～12℃过热度结合动态轻压下技术浇铸,铸坯低倍评级中心偏析达到C类1.0级,各元素偏析度较低。采用该工艺,可实现Q345R抗酸钢成分、夹杂物、低倍质量满足标准要求。