钢中夹杂物统计方法研究及应用

研究钢中夹杂物的分布、尺寸、成分等信息,对提高钢材质量至关重要。文中首先以DC01深冲钢、42CrMo合金结构钢和82A帘线钢为例研究夹杂物统计的样品制备方法,摸索出适合低、中、高碳钢的样品制备和保存方法;其次,设置合理的夹杂物统计参数,加速电压设置为15 kV,Fe-Al衬度值设置为200-60,夹杂物阈值设置为0-160。同时,对夹杂物分析仪的统计重复性、统计时间等进行探讨;最后,研究夹杂物统计结果在DC01和82A工艺优化方面的应用。结果表明:采用金刚石磨盘和金刚石抛光剂制备样品,并对样品表面进行胶带保护,可以使得低、中、高碳钢统计有效率均达到98%以上;通过合理设置夹杂物统计参数,统计结果的重复性良好,夹杂物数量最大相对偏差为1.20%,统计时间大约为45 min(统计面积95 mm²,统计尺寸1 μm及以上,夹杂物数量325个);另外,通过对夹杂物统计结果的分析指导工艺改进,为炼钢工艺优化提供技术支撑。     

Q235钢2步脱氧工艺的理论分析及生产试验

为实现Q235钢种节能降本的目的,分析了该钢种原工艺的冶炼特点,通过铝、硅、锰复合脱氧的热力学计算,提出了"转炉出钢加硅、锰和少量铝弱脱氧+LF补铝终脱氧"的2步脱氧工艺。经Thermo-Calc热力学软件计算整个体系的平衡状态,精炼结束钢水中的氧含量(w(O)=1×10-6)和硫含量(w(S)=1.5×10-6)均达到钢种要求,理论上验证了新工艺的可行。经180 t LF试生产,精炼结束钢水w(Alt)=0.004%~0.015%,w(T.O)=(20~35)×10-6,w(S)0.012%,满足工艺要求,钢水浇铸性能良好,脱氧成本可降低4.2元/t。     

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。     

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。     

大方坯皮下负偏析带形成过程的数值模拟

针对某钢厂大方坯连铸过程中铸坯内部质量问题,通过耦合电磁-流动-热-溶质传输,建立多尺度、多物理场的三维数学模型,研究了高碳钢大方坯皮下负偏析带的形成过程。结果表明,铸坯皮下负偏析带是铸坯凝固前沿钢液流速和凝固速率共同作用的结果。对于四孔水口大方坯,铸坯皮下会经历两次负偏析,第一次负偏析是由水口射流造成的,第二次负偏析是由结晶器电磁搅拌造成的。磁搅参数的改变只会影响电磁搅拌影响区的负偏析程度,而不会影响负偏析带在铸坯中的位置及宽度,也不能改善铸坯中心的正偏析度。     

X70管线钢180 t LF深脱硫精炼工艺的优化

X70管线钢的生产流程为KR铁水预脱硫-180 t BOF-LF-RH-板坯连铸工艺。通过优化精炼渣成分和造渣制度,以及根据底吹流量(400-700 L/min)对终点[S]的影响,制定了LF深脱硫工艺。生产试验结果表明,通过控制精炼渣成分(/%)45~55CaO、30~40Al₂O₃、≤10SiO₂、≤10MgO、≤1.5(TFe+MnO),造渣时分两批(首次出钢过程第二批LF到站加入)或多批加入石灰,精炼过程根据炉渣情况适当调渣,LF精炼脱硫期的底吹气体流量为500~700 L/min,可在40 min内将钢液[S]降低到10×10^-6以下,满足了管线钢快速深脱硫的需求。     

硅锰脱氧55SiCr弹簧钢中镁铝尖晶石的形成及演变

 某钢厂生产的55SiCr弹簧钢采用硅锰脱氧工艺,但在其冶炼过程中存在大量尖晶石类夹杂物,对最终产品的性能十分不利。尖晶石等硬、脆性夹杂物是弹簧在服役过程中疲劳断裂的主要因素之一,因此为明确弹簧钢中该类夹杂物的来源,进而控制并去除钢中非金属夹杂物,通过夹杂物自动分析、扫描电镜和能谱分析等手段,结合FactSage热力学计算分析了55SiCr弹簧钢冶炼过程夹杂物的演变及主要夹杂物的形成机理。分析结果表明,LF精炼后钢中夹杂物数量大幅上升,且其平均成分偏向SiO₂-Al₂O₃-CaO三元相图中高熔点区域;夹杂物主要以SiO₂·Al₂O₃·CaO·MgO为主,多表现为钙铝酸盐包裹或半包裹尖晶石的复合夹杂物类形态,此外还有少量单独的尖晶石夹杂物存在于钢中。对于上述夹杂物的形成及演变进行热力学计算,结果表明,钢液中Mg、Al含量上升将导致钢中析出大量尖晶石夹杂物,并与液态夹杂结合形成含镁复相夹杂物;同时,钢液成分的变化也会导致精炼过程生成的SiO₂·Al₂O₃·CaO·MgO类夹杂物中MgO、Al₂O₃含量大幅增加,在复合夹杂物内部析出尖晶石相。因此,为减少硅锰脱氧弹簧钢中尖晶石类硬脆性夹杂物的生成,需要严格控制钢中Mg、Al含量,尽可能降低夹杂物中MgO、Al₂O₃含量,以实现对弹簧钢中非金属夹杂物的塑性化控制。     

沙钢管线钢LF精炼的低成本深脱硫工艺

 根据沙钢对管线钢的生产需求及制造成本的控制,结合LF钢包精炼深脱硫的相关理论,开发了适用于管线钢的深脱硫精炼渣和低成本深脱硫工艺。使用该工艺,可完全不使用CaF2,只需使用石灰、铝脱氧产物和转炉下渣即可完成造渣,减少了石灰的消耗,降低了生产成本。180t LF生产实践表明:该工艺可将管线钢的硫含量稳定控制在10×10-6以下,精炼平均脱硫率高于85%。同时,该精炼渣具有较强的夹杂物吸附能力,精炼终点的非酸溶铝含量为（20~100）×10-6。     

含铝冷镦钢塞棒侵蚀原因分析与改进

 针对含铝冷镦钢在浇铸过程中的塞棒异常侵蚀问题,通过塞棒基体成分分析、塞棒侵蚀层的元素分布观察以及热力学计算,探究了含铝冷镦钢生产过程中塞棒侵蚀的成因,并提出相应的改善措施。结果表明,钢中高质量分数的钙与耐火材料中的Al2O3、SiO2、C发生反应,生成低熔点钙铝酸盐或硅铝酸盐以及Al2O3-C质塞棒本身材质中C＋SiC的质量分数过高是造成含铝冷镦钢浇铸过程中塞棒严重侵蚀的主要原因,通过规范钙处理工艺、更换镁碳质塞棒等措施,能够显著改善塞棒的异常侵蚀问题,塞棒的使用寿命由286～824 min提升至460～1 020 min,平均使用寿命由原来的495 min上升至802 min。     

含钛焊丝钢水口结瘤原因分析及改进

针对含钛焊丝钢SJ-60连铸过程中水口结瘤问题,通过XRF、XRD和SEM等手段,分析水口结瘤物的元素含量、物相组成及界面反应。结果发现,水口内壁因脱碳反应而变得粗糙多孔,导致高熔点物相易于侵入;此外,精炼过程喂钙处理和耐材侵蚀,会使钢液生成大量CaTiO₃和MgAl₂O₄,二者在水口内壁沉积是导致水口结瘤的主要原因。实践表明,采用低钛低铝硅铁替代普通硅铁,将钢中w[Al]由0.0080%～0.0095%降低至0.0050%～0.0065%,有利于减少钢中Al₂O₃夹杂物含量;取消精炼钙处理,将钢中w[Ca]由>0.0014%降低至<0.0005%,有利于减少钢中CaTiO₃夹杂物含量;将萤石用量由0.8～1.0kg/t降低至0.3～0.5kg/t,减轻耐材侵蚀,渣中w(MgO)由>10%降低至<5%,有利于减少钢中MgAl₂O₄夹杂物含量。通过以上措施,有效解决了CaTiO_3<...