80t BOF-LF-RH-CC流程冶炼55SiCr弹簧钢洁净度的研究

55SiCr钢280 mm×325 mm铸坯（/%:0.55C,1.42Si,0.67Mn,0.008S,0.67Cr）的冶炼流程为80 t BOF-LF-RH-CC工艺。通过BOF出钢加Al和硅铁合金,同时加入精炼渣,控制精炼过程渣碱度R（CaO/SiO₂）为2.0左右,RH≥20 min,软吹搅拌≥15 min,控制钢中夹杂物转变,得到洁净弹簧钢55SiCr。分析结果表明,LF精炼过程中夹杂物由早期的Al₂O₃-SiO₂-MnO和Al₂O₃夹杂将逐渐转变为Al₂O₃-CaO-SiO₂夹杂,RH真空处理后夹杂物全部转变为Al₂O₃-CaO-SiO₂夹杂,LF开始精炼T[O]和[N]分别为36×10^-6和26×10^-6,铸坯T[O]、[N]分别为7×10^-6和43×10^-6,铸坯中夹杂物主要为Al₂O₃-CaO-SiO₂和Al₂O₃,尺寸≤10μm。      

低碳铝脱氧20钢钢水洁净度控制研究

为了研究120 t BOF-LF-RH-160 mm×160 mm坯CC工艺生产的铝脱氧20钢（/%:0.13～0.23C,0.17～0.37Si,0.35～0.65Mn,≤0.035P,≤0.035S,0.020～0.050Al）中非金属夹杂物的控制技术,对LF精炼过程中脱氧剂加入时机进行调整,并对精炼过程中非金属夹杂物类型与夹杂物数量进行分析。结果表明,转炉出钢后采用铝块脱氧,LF精炼进站非金属夹杂物主要为Al₂O₃,精炼结束前部分夹杂物由Al₂O₃转变为Al₂O₃·CaO,RH结束后非金属夹杂物密度3～4个/mm²,铸坯氧含量（7.48～8.18）×10^-6;而转炉出钢后采用硅锰进行脱氧,精炼结束前采用铝线,精炼过程中夹杂物主要为MnO·SiO₂,CaO含量小于5%,精炼结束非金属夹杂物控制为Al₂O₃,RH真空处理后,非金属夹杂物密度小于1.5个/mm²,铸坯氧含量（4.94～5.53）×10^-6。因此,针对采用“BOF-LFRH-CC”工艺流程生产的含铝钢,提出精炼结束前将非金属夹杂物控制为Al₂O₃,同时运用RH真空高效去除夹杂物,以提高钢水的洁净度。     

高速铁路车轴用25CrMoVNi超低氧钢RH精炼过程非金属夹杂物的行为

25CrMoVNi钢由120 t EAF-LF-RH脱气-φ600 mm圆坯连铸工艺生产,EAF出钢时加Al预脱气使[Al]s≥0.030%,并加入石灰造渣预精炼,LF精炼时炉渣表面加Al粒扩散脱氧,LF精炼渣的组成为（/%）:53~57CaO,10~13SiO₂,27~28Al₂O₃,6~9MgO,0.09~0.10MnO。RH脱气精炼结果表明,RH后T[O]由脱气前0.001 3%~0.001 5%降至0.000 5%;钢中TCa由0.001 9%降至0.000 9%~0.001 7%;夹杂物发生MgO·Al₂O₃→（MgO）z（CaO）x（Al₂O₃）y→（CaO）x（Al₂O₃）y的转变;最后以尖晶石类固相夹杂物数量迅速减少,以钙铝酸盐类的液相夹杂物数量呈现出先增加后减少,钢中夹杂物由6.7个/mm²下降至2.7个/mm²     

120 t BOF-LF-VD-CC流程冶炼的20CrMnTi齿轮钢氧含量和夹杂物特性

采用全流程系统取样的方式,对120 t BOF-LF-VD-CC工艺生产20CrMnTi齿轮钢中氧含量和夹杂物特性的演变规律进行系统的分析和研究。实验结果表明,采用铝脱氧和高碱度[（CaO）/（SiO₂）=3.8～7]还原渣工艺,能使铸坯中T[O]低于20×10^-6;中间包钢水中平均T[O]增加6×10^-6;齿轮钢冶炼过程中,夹杂物完成了Al₂O₃→Al₂O₃-MgO→Al₂O₃-CaO-MgO的转变。     

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。      

120t BOF-LF-RH-CC流程GCrl5轴承钢洁净度研究

对“120 t BOF-LF-RH-CC”流程GCrl5轴承钢的洁净度研究结果表明,LF精炼结束以A1₂O₃ • MgO尖 晶石和Al₂O₃-MgO-CaO夹杂为主,RH真空处理后, Al₂O₃- MgO尖晶石几乎全部消失,钢中夹杂物以液态钙铝酸盐为主,T.0含量降至5.3x10^-6;浇注过程中间包重新成Al₂O₃- MgO尖晶石;RH终点和中间包钢水以及连铸坯未发现≥20um钙铝酸盐夹杂。     

开浇过程二次氧化对铝脱氧不锈钢中夹杂物的影响

为了研究铝脱氧不锈钢开浇过程中二次氧化对钢水洁净度和夹杂物演变的影响,实现钢中夹杂物的有效控制,分别在LF精炼出站、开浇过程中不同时刻取样,采用扫描电镜、ASPEX自动分析仪、热力学计算等不同方法研究了铝脱氧不锈钢中夹杂物的形貌、成分、数量和尺寸分布,确定了铝脱氧不锈钢开浇过程中夹杂物的演变行为和对应机理。研究结果表明,开浇过程钢中氧氮质量分数、夹杂物数密度变化规律类似,20 min时分别增加至7.4×10?5、0.0674%、17.1 mm?2,此后随着浇铸过程进行逐渐降低;LF精炼出站时钙处理改性夹杂物效果较好,其类型主要为CaO?Al₂O₃?SiO₂?MgO,开浇过程中二次氧化降低了钙处理操作的作用效果,20 min时夹杂物类型转变为MnO?Al₂O₃?SiO₂?CaO复合夹杂物,浇铸约60 min时,连铸过程中钢水的洁净度基本达到稳定,此时夹杂物类型重新转变为CaO?Al₂O₃?SiO₂?MgO;二次氧化使得钢液中氧质量分数较高,促进了MnO?Al₂O₃-SiO₂?CaO夹杂物的生成,而钢中大尺寸的CaO?Al₂O₃?SiO₂?MnO?(MgO)夹杂物主要通过夹杂物间的碰撞聚合形成;凝固过程中随着温度的降低,促进了MgO?Al₂O₃尖晶石相和CaO?2MgO?8Al₂O₃相的析出,提高了夹杂物中Al₂O₃组分的含量。      

精炼渣对轴承钢中氧含量和夹杂物的影响

采用MoSi₂电阻炉在MgO质坩埚内进行了精炼渣成分(%:47～64CaO、13～23SiO₂、15～25Al₂O₃、5～10MgO、0～8CaF₂;CaO/SiO₂=2.0～4.5)对0.95%C-1.50%Cr GCr15轴承钢中氧含量和夹杂物的影响的实验研究。实验中发现,随精炼渣碱度CaO/SiO₂由2增加至4.5,钢液中的终点全氧含量由20×10^-6降至11×10^-6,夹杂物的总数量、总面积和平均半径减小。适当提高Al₂O₃含量或添加CaF₂,减少MgO含量,可以显著提高炉渣吸附夹杂物的速度和能力。低碱度渣精炼的钢液中夹杂物成分含有≥20%SiO₂,塑性较好,夹杂物的尺寸为15～20μm。高碱度渣精炼的钢液中典型的夹杂物是氧化铝和铝镁尖晶石等脆性夹杂物,尺寸≤5μm。     

200 t LD-LBAr-CC流程生产低碳铝镇静钢的洁净度

钢厂试验的低碳铝镇静钢(/%:0.036～0.037C、0.009Si、0.173～0.176Mn、0.012～0.013P、0.005～0.006S)生产流程为200 t LD转炉-钢包吹Ar精炼(LBAr)-230 mm×1 300 mm板坯连铸工艺。通过LD转炉挡渣出钢,并加入Mn-Fe、铝丸进行预脱氧和合金化3 min,钢水T[O]和[N]分别为91.8×10^-6和19.4×10^-6,在氩站经10～12 min 25～45 m³/h流量吹氩和3～5 min 15～25 m³/h的软吹氩后,T[O]降至42.3×10^-6,[N]为22.0×10^-6,中间包和铸坯T[O]分别为38.3×10^-6和28.9×10^-6,[N]分别为23.6×10^-6和26.5×10^-6。该流程生产的铸坯满足T[O]≤30×10^-6的内控要求。经氩站精炼后,显微夹杂物去除率为30.0%,而大型夹杂物去除率达58.7%;显微夹杂物主要为脱氧产物Al₂O₃;大型夹杂物主要为SiO₂、Al₂O₃、SiO₂-Al₂O₃、CaO-SiO₂-Al₂O₃。     

65Mn钢LF精炼渣系优化及工业试验

为了研究适合高洁净度高碳钢的LF精炼渣渣系,通过FactSage热力学软件计算精炼渣碱度(R)、(CaO)/(Al₂O₃)对精炼渣熔点的影响,得出最合适的精炼渣成分。根据热力学计算的精炼渣成分,降低原有渣系的钙铝比,并将优化的渣系成分用于65Mn钢工业试验。结果表明：优化后的精炼渣系成分质量分数为CaO52%～58%、Al₂O₃28%～33%、SiO₂8%～12%、MgO5%～7%、R=4～6、(CaO)/(Al₂O₃)=1.5～2;使用该渣系进行工业试验,LF出站时的T.[O]可达7×10^-6～13×10^-6,RH出站时的T.[O]可达6×10^-6～12×10^-6;钢中全氧质量分数基本可控制在10×10^-6内;65Mn钢卷中的B类细系夹杂均不大于1级,达到高级优质钢要求。     

铝脱氧钢中尖晶石夹杂物的生成与转变

研究了140 t LD-LF-RH-CC流程冶炼超低氧钢时精炼过程铝脱氧钢中夹杂物的变化。试验钢出钢过程加足够的铝脱氧,以尽快降低钢液中溶解氧。为使Al₂O₃转变为钙铝酸盐夹杂,选用CaO-Al₂O₃精炼渣系,渣中含3.00%～8.42%SiO₂。结果表明,精炼时钢液中夹杂物的变化趋势为:纯Al₂O₃→尖晶石夹杂→CaO-Al₂O₃-MgO复合夹杂物,炉渣中8.42%SiO₂炉次夹杂物转变慢于3.00%SiO₂炉次;当炉渣CaO/Al₂O₃为1.60时,钢中夹杂物大多转变为低熔点CaO-Al₂O₃-MgO复合夹杂。精炼渣的成分控制应为(%):55～60CaO,35～40Al₂O₃, 5～10MgO。     

GCr15轴承钢120 t LF精炼终点CaO-MgO-Al2O3夹杂的特性研究

采用ASPEX自动扫描电子显微鏡夹杂物分析系统,结合热力学理论分析,研究了GCr15轴承钢LF 精炼终点CaO-MgO-Al₂O₃夹杂的形成机理。结果表明,LF精炼开始达到稳定时,钢液中的夹杂物主要以A1₂O₃夹 杂为主,到LF精炼终点时演变成为近似球形的Al-Mg-Ca-(S)类复合夹杂。MgO • Al₂O₃/CaO • A1₂O₃/A1₂O₃夹杂的稳定存在区图表明,当钢液中Ca大于1.2x10^-6时,就可使MgO • A1₂O₃转化为CaO-MgO-Al₂O₃夹杂。精炼过程优先形成MgO • A1₂O₃夹杂,随后,Ca会与钢液中的MgO -Al₂O₃夹杂发生反应,进而形成CaO-MgO-Al₂O₃复合夹杂。由于在钢液凝固过程中CaS夹杂的析出,因此,最终试样钢中检测到了 CaO-MgO-Al₂O₃-(CaS)复合氧化物夹杂。     

组分对100 t LF高碱度精炼渣粘度和TC80钢脱硫的影响

试验研究了组分对碱度3~5的LF精炼渣(/%:37.5~54.8CaO,9.8~18.2SiO2,20~30Al2O3,4~10MgO,3~10CaF₂)粘度的影响。结果表明,CaF₂和Al₂O₃对渣粘度影响较大,碱度和MgO对粘度影响较小。随着CaF₂含量的增加,渣粘度先降低后增加;随着Al₂O₃含量的增加,渣粘度逐渐降低。渣中Al₂O₃含量为20%,CaF₂≥6%或渣中Al₂O₃含量为25%,CaF₂≥3%时,1500℃渣的粘度值低于0.5 Pa.s。试验得出粘度较优组分为4~5R,25%~30%Al₂O₃,6%~10%MgO,3%~6%CaF₂。100 t LF精炼TC80钢生产试验表明优化后精炼渣将钢水中的硫由0.020%脱至0.005%以下,脱硫率从优化前的72%提高至84%,LF精炼终点平均T[O]为14×10^-6。      

210 t BOF-RH-板坯CC流程钢包顶渣改质处理对超低碳钢夹杂物的影响

检测分析了加改质剂（/%:38~43Al,20~30Al₂O₃,27~31CaO,≤6SiO₂,≤6MgO）改质210 t钢包顶渣前后超低碳钢（≤0.01%C）连铸坯中的夹杂物数量和尺寸分布,通过热力学分析,研究了改质剂对钢渣间氧平衡以及连铸坯中夹杂物的影响。结果表明,钢包顶渣改质前的精炼渣样成分为（/%）25.55~39.68CaO,8.51~15.14SiO₂,6.34~27.09MgO,5.92~6.54Al₂O₃,17.32~22.24FeO,3.86~7.35MnO,改质后渣样成分为（/%）34.36~40.43CaO,7.69~11.47SiO₂,6.42~7.31MgO,8.31~25.54Al₂O₃,11.94~20.78FeO,2.17~2.63MnO;采用钢包顶渣改质处理,实际渣中a_(FeO)小于与钢液中氧相平衡的a_(FeO),引起了钢液中的氧通过渣金界面向渣中扩散,从而降低了钢液中氧活度,显著改善钢液的洁净度和降低连铸坯中的夹杂物数量和尺寸,水口结瘤得到明显改善;同时,虽然渣中的a_(FeO)下降较小,但钢液中氧活度得到了明显降低。     

CAS-LF-VD精炼过程82A帘线钢中夹杂物的转变

研究的0.80%~0.82%C帘线钢的生产流程为80 t:BOF-CAS-LF-VD-150 mm×150 mm CC工艺。通过顶底复吹转炉出钢过程加入300 kg金属锰和200 kg高纯硅进行硅锰复合脱氧,LF过程先造碱度(CaO/SiO2)2.04的精炼渣,再将精炼渣碱度(CaO/SiO2)降至0.86,保持渣中Al₂O₃含量为~5%,来控制钢中非金属夹杂物的塑性转变。结果表明,铸坯平均总氧含量为16×10^-6,氮含量控制在50×10^-6左右,CAS(密封吹氩调成分)过程钢中夹杂物主要是MnO-Al₂O₃-SiO₂;LF、VD过程钢中和铸坯中夹杂物主要是CaO-Al₂O₃-SiO₂-MgO系,该类夹杂物尺寸偏小(2~3μm),分布在1 400℃低熔点区域附近。     

石油套管钢管壁内缺陷的形成机理

针对某石油套管钢管壁内缺陷,采用扫描电镜?能谱仪（SEM-EDS）分析,并结合FactSage8.0软件计算进行研究,结果表明缺陷纵向面主要由浅条纹及深条纹组成,浅条纹处存在大量MgO·Al₂O₃夹杂物,深条纹处有大量的Al₂O₃、MgO·Al₂O₃、CaO·Al₂O₃·SiO₂等夹杂物聚集在一起。缺陷横截面上的夹杂物主要为CaO·Al₂O₃·SiO₂、CaO·Al₂O₃·MgO和CaO·Al₂O₃·MgO·SiO₂ 3类。推测钢管壁内缺陷形成机理主要为:①大包钢水在浇注末期钢水卷带钢包渣进入中间包钢水中,该渣滴随后吸附钢中高Al₂O₃含量的微细xAl₂O₃·yCaO或Al₂O₃夹杂物,导致渣滴中的Al₂O₃含量升高;②大包钢水在真空脱气（VD）精炼过程大Ar气搅拌下卷入了钢包渣,该渣滴随后吸附钢中的微细Al₂O₃夹杂物,导致渣滴中的Al₂O₃含量升高;以上两种形式形成的渣滴在凝固冷却过程中,转变为CaO·Al₂O₃·SiO₂, CaO·Al₂O₃·MgO,CaO·Al₂O₃·SiO₂·MgO 3种类型的夹杂物。圆管坯在穿孔变形过程中,在纵向拉应力和横向切应力作用下,使卷入的大型渣滴沿纵向及横截面延伸扩展,最终形成钢管壁内的缺陷。      

60t LF精炼终点GCrl5轴承钢中氧化物夹杂特性的研究

通过电弧炉出钢加铝铁、硅铁脱氧,LF精炼初渣的组分为(/%:27.39~37.34 Al₂O_3,38.42~38.68 CaO,14.20~18.38 SiO_2,8.50~10.72 MgO,0.82~0.89 FeO,0.27~0.33 MnO,0.69~0.74 S,0.66~0.75TiO₂,（CaO）/（SiO₂）=2.09~2.72,（CaO）/（Al₂O₃）=1.04~1.40),LF终点T[O]为0.0012%~0.0019%,T[N]为0.0043%~0.0050%,[Ti]0.002%和[Ca]0.006%~0.009%。GCr15轴承钢LF精炼终点氧化物夹杂分析结果表明,钢中主要氧化物夹杂为镁铝尖晶石（MgO·Al₂O₃）和钙镁铝尖晶石氧化物（CaO·MgO·Al₂O₃）。镁铝尖晶石平均尺寸低于0.5μm,当有MnS、TiN等在其上析出后平均尺寸增大。钙镁铝尖晶石平均尺寸通常在2μm以上,在精炼温度下呈液态,易在钢中聚集长大,其尺寸（1.39~2.12μm）比固态的钙镁铝尖晶石-MnS夹杂物大,且更被精炼渣吸收并上浮去除。随着精炼过程钢液中的硫含量降低,以这两类尖晶石为核心的含MnS的复合夹杂物的平均尺寸降低。适当降低精炼终点渣中MgO的含量、光学碱度和黏度可以减少钢中夹杂物的数量并降低其平均尺寸。