“两次造渣法”冶炼不锈钢超薄带理论和工业应用

 精密压延不锈钢冷轧超薄板带(<0.3 mm)要求具有良好的洁净度和夹杂物塑性化以获得良好的表面质量和力学性能,但钢水的洁净化和夹杂物塑性化在冶炼上是相互矛盾的,这增加了精密压延不锈钢板带的冶炼难度。为解决不锈钢超薄带夹杂物塑性化和钢水洁净化的矛盾问题,通过热力学理论分析和实验室渣-金平衡试验研究了精密压延不锈钢冶炼的关键问题并得出相应应对策略,炉渣碱度降低,对脱氧和脱硫不利,钢水洁净度变差,高碱度渣的使用是获得较高洁净度钢水的必要条件;随着炉炉渣碱度降低,夹杂物由CaO-SiO₂-Al₂O₃系演变为良好塑性的SiO₂-Al₂O₃-MnO系,低碱度炉渣是夹杂物塑性化必需条件; 钢中Al_s含量降低,夹杂物中Al₂O₃含量明显减小,塑性变好; 通过在渣中配加适量的MgO,可以有效抑止低碱度渣对炉衬的侵蚀。并在此基础上开发出新的“两次造渣法”冶炼工艺,在AOD脱硫期造高碱度渣脱硫和脱氧,在LF精炼造低碱度渣塑性化钢中夹杂物,实现不锈钢优异的钢水洁净度和夹杂物塑性化。工业试验结果表明, w(T[O])小于0.002 5%, w([S])小于0.001 0%,夹杂物成分为以SiO₂-Al₂O₃-MnO系为主的硅锰铝榴石类夹杂物,Al₂O₃平均质量分数小于20%,具有良好的塑性,满足生产不锈钢超薄板带的要求。     

410S不锈钢冶炼过程全氧和夹杂物分析

对采用“铁水预处理→AOD→LF→CC”工艺路线生产410S铁素体不锈钢炼钢过程全氧和夹杂物进行了分析.结果表明,随着AOD冶炼、LF精炼和连铸过程的进行,410S不锈钢钢水中全氧含量、夹杂物数量和夹杂物的尺寸呈逐渐减小的趋势.AOD还原后、AOD脱硫后、LF精炼阶段和连铸中间包中夹杂物的类型主要为CaO-SiO2-MgO-Al2O3,但成分略有不同,各个阶段夹杂物的类型跟冶炼工艺有关.在研究的基础上,提出了生产工艺的改进措施,有效改善了钢水中夹杂物水平,并大幅减少了冷轧产品表面缺陷的发生.     

304不锈钢不同精炼渣碱度下夹杂物的演变

 为了提高304不锈钢的产品质量,结合生产实际,利用热力学计算和扫描电镜能谱分析方法, 研究了硅脱氧条件下,LF精炼渣碱度对304不锈钢在LF精炼、连铸过程夹杂物变化规律的影响。试验结果表明,随着冶炼过程进行,全氧质量分数和夹杂物数量依次减小。304不锈钢采用1.75高碱度炉渣,可以得到较低的全氧质量分数和夹杂物数量,但是夹杂物中Al2O3质量分数高,夹杂物熔点高。采用1.53低碱度炉渣,钢液中全氧质量分数较采用高碱度炉渣高,但是夹杂物中CaO、Al2O3质量分数相对较低,SiO2和MnO质量分数较高,夹杂物熔点低。针对304不锈钢产品可以采用不同的生产工艺路线来满足产品的不同需求。     

45 t AOD精炼304不锈钢的造渣工艺实践

为降低AOD精炼的渣料和还原剂硅铁用量,对高铬钢液脱碳及还原过程渣碱度控制进行热力学分析,并进行45 t AOD冶炼304不锈钢造渣工艺试验。试生产结果表明,降低AOD精炼304不锈钢脱碳期炉渣碱度可减少钢水铬的氧化,同时有效减少AOD精炼渣料和还原剂消耗;AOD精炼过程石灰加入量平均从104.2 kg/t降至84.2~93.1 kg/t时,脱碳期炉渣碱度由平均13.44降低到10.64,AOD冶炼过程石灰、萤石、硅铁单耗分别平均降低14.7、5.4、4.4 kg/t,钢中Cr收得率、Ni收得率和硫含量分别为99.0%、98.3%和0.0025%。     

304不锈钢冷轧板线鳞缺陷改进实践

针对304不锈钢冷轧板表面发生的线鳞缺陷,采用扫描电子显微镜对缺陷表面及横截面形貌和成分进行分析,并对影响线鳞缺陷的因素进行了探讨。结果表明,304不锈钢线鳞缺陷主要由CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO系夹杂物引起的。通过在AOD还原阶段使用低铝硅铁或适量降低AOD出钢渣碱度,降低了304不锈钢铸坯中夹杂物熔点,对于改善夹杂物的塑性变形能力有利。此外,加快连铸交接炉换包节奏,提高最小中包液位达85%以上,稳定中间包流场;同时增加大包余钢量至5～6 t,避免大包下渣,从源头限制夹杂物,提高钢液洁净度。以上改进措施实施后, 304不锈钢冷轧板线鳞缺陷降级率能稳定控制在0.2%以内。     

精炼渣碱度对弹簧钢夹杂物的影响研究

为了评价不同精炼渣对弹簧钢中夹杂物数量、组成、尺寸及形态的影响,在EAF→LF→RH→CC工艺流程下,设计了两种不同渣系,通过全氧分析、渣样分析、夹杂物分析等手段评价了两种精炼渣全氧及夹杂物控制水平。研究表明,相对于低碱度渣(1.0),高碱度渣(1.7)有利用钢水脱氧、脱硫,钢水全氧含量更低;不同碱度情况下,钢中夹杂物类型基本相同,主要由MnS、CaO-SiO_2-Al_2O_3、Al_2O_3-MgO、CaS-MnS、TiS-MnS等夹杂物所组成,低碱度精炼渣钢中MnS与CaO-SiO_2-Al_2O_3夹杂物数量显著多于高碱度精炼渣;高碱度渣的钢中A类、B类和D类夹杂物控制更好;从夹杂物控制水平考虑,采用碱度1.7的精炼渣更为合适。     

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。     

渣洗工艺对LF精炼效果的影响研究

结合LF精炼渣的精炼效果,对渣洗工艺进行了优化。结果表明,采用白灰+铝渣球的渣洗工艺有效地改善了精炼渣的流动性,缩短了LF精炼的化渣时间,精炼渣的氧化性降低了7.96%,提高了初渣碱度,使得渣的平均熔点降低了117℃,降低了精炼渣的后续脱硫压力。采用KTH模型对氧活度和Al_2O_3含量对脱硫的影响进行了计算和分析。分析结果表明,采用铝渣球形式的渣洗工艺,通过降低渣中的氧化性,提升渣中Al_2O_3含量,增加渣钢间硫平衡分配比,不仅减少了后续铝耗,同时对前提脱硫带来一定好处,降低了后续的脱硫压力。     

VD低碱度渣对GCr15轴承钢夹杂物的影响

为了减轻铝脱氧GCr15轴承钢中B类和D类夹杂物的危害,开展了VD低碱度渣和正常碱度渣精炼的对比工业试验研究。结果显示,与正常碱度精炼渣相比,碱度为1.96的精炼渣可使连铸坯中塑性夹杂物比例由14.81%上升为40.65%;同时,全氧(T. O)含量由7.7×10^-6下降至4.9×10^-6,全铝(T. Al)和酸溶铝(AlS)含量由279×10^-6、210×10^-6分别下降至80×10^-6、75×10^-6。热力学计算表明,低碱度精炼渣引起钢液中[Si]活度增大使复合夹杂中Al2O3(inc)含量下降,钢中酸溶铝(AlS)含量落在与塑性夹杂物平衡对应的等铝浓度线范围内,理论计算与试验结果吻合。VD低碱度渣精炼有利于实现轴承钢夹杂物塑性化控制。     

低钛高炉渣制备LF精炼渣及其脱硫性能与实验研究

为了解决低钛高炉渣资源利用的问题,将低钛高炉渣进行脱硫后配加一定比例的CaO和Al_2O_3制备LF精炼脱硫渣,并采用热力学计算、实验仪器测量和模拟实验等方法对所制备的LF精炼渣的脱硫能力、熔化性能和脱硫效果进行了研究。低碱度(1.8)、低Al_2O_3(10.0%)的LF精炼脱硫渣的硫容量和硫分配比略低Ls,分别为0.0027、10.05。高碱度(≥3.5)、高Al_2O_3(≥15.0%)的LF精炼脱硫渣的硫容量和硫分配比Ls分别在0.0091和268.49以上,并且均具有较为适宜的熔化性能,黏度和熔点分别均在0.120 Pa·S和1517℃以下,满足LF炉精炼的需求。在FeSi或Al脱氧的条件下,钢水的脱硫率和硫分配比分别在51.43～85.54%和9.36～50.33之间,采用低钛高炉渣配加CaO、Al_2O_3制备LF精炼脱硫渣可以取得较好的脱硫效果。     

GCr15轴承钢LF精炼过程脱硫能力的热力学评价

通过现场取样分析和热力学计算,评价了工业化生产GCr15轴承钢LF精炼工序的脱硫能力.分析了精炼温度、钢中酸溶铝含量、精炼渣的光学碱度对LF精炼过程硫分配比的影响.由于实际精炼过程中脱硫反应未达到平衡,实际测得的硫分配比低于理论计算值.得到了精炼温度为1 830～1 855 K,钢中酸溶铝的质量分数为0.020％～o.050％,精炼渣光学碱度在0.760～0.795范围内,精炼温度、钢中酸溶铝、渣的光学碱度及渣中Al2O3、SiO2含量对硫分配比影响的回归方程,该方程可作为实际生产条件下LF精炼工序脱硫能力的评价依据.根据回归方程,设计了改变精炼渣组成的3因素4水平正交实验,分析了精炼渣二元碱度R2及Al2O3和SiO2含量对硫分配比的影响,得出渣-钢间最优硫分配比的精炼渣组成(质量分数)为:CaO 55.11％,Al2O3 30％,SiO26.89％,MgO 8％,光学碱度为0.777.     

帘线钢中酸溶铝含量的变化及其对夹杂物的影响

 研究了采用LD－RH－LF－CC工艺流程生产帘线钢时,钢中酸溶铝含量的变化情况。研究发现,精炼过程中酸溶铝含量略有下降,但连铸过程中酸溶铝含量急剧下降。夹杂物中Al2O3含量随着酸溶铝含量的上升而逐渐增大。SiO2含量降低时夹杂物熔点提高。采用低碱度、低Al2O3含量的顶渣精炼工艺,严格控制钢中w(［Als］)在0.0005%～0.001%范围内,促进夹杂物上浮,有利于钢中氧化物夹杂的数量减少、尺寸细小和塑性化。     

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。     

精炼渣碱度对304不锈钢夹杂物的影响分析

304不锈钢因其自身所具有的良好耐热性、耐蚀性以及机械特性,已经被广泛的应用到各个行业中,包括食品加工、运输、存储、装饰等。304不锈钢为典型奥氏体不锈钢,为更好的适应实际应用需求,需要保证产品质量和性能达标。根据实践生产经验可知,精炼渣碱度会对304不锈钢夹杂物产生影响,进而会影响到产品的耐蚀性与表面质量。因此需要重点分析精炼渣碱度对304不锈钢夹杂物的影响因素,然后有针对性的进行控制,保证不会因为非金属夹杂物而影响钢材质量。     

硅含量对含钛不锈钢全氧和夹杂物的影响

采用热力学计算和工业试验相结合的方法对不同硅含量下含钛奥氏体不锈钢全氧含量和夹杂物进行了研究。结果表明,随着精炼过程进行,含钛奥氏体不锈钢钢液中全氧含量、夹杂物数量呈逐渐减小的趋势。在AOD冶炼末期,含钛奥氏体不锈钢夹杂物类型为CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO,LF钛合金化前,夹杂物类型为CaO-Al_2O_3-MgO-SiO_2。LF钛合金化后,夹杂物类型主要为CaO-Al_2O_3-MgO-TiO_x球形夹杂物。热力学计算和试验结果具有较好的一致性。在其他条件一致的情况下,硅含量高的炉次跟硅含量低的炉次相比,钢液中氧含量低,夹杂物中钛含量低。     

高碳钢精炼造渣工艺优化实践

针对高碳钢系列存在的拉拔脆断问题,通过LF炉顶渣碱度控制的研究,引进低铝预熔精炼渣,优化转炉脱氧工艺,有效降低高碳钢中脆性夹杂物的含量,改善钢水中脆性夹杂物数量及形态。将转炉无铝化终脱氧、精炼渣系和吹氩工艺相结合,并在连铸过程全保护浇注,实现全过程洁净化生产,有效控制氧、氮含量,显著减少大型夹杂物,夹杂物级别低于1.0级,用户反馈产品质量良好,满足金属制品企业的要求。     

100t钢包精炼渣系优化选择及应用

通过对精炼渣的熔点、组元活度、黏度、理论硫分配比的分析,研究出高吸附夹杂物能力同时兼顾脱硫能力的LF精炼渣系:w(CaO)=55%~59%,w(Al_2O_3)=27%~32%,w(SiO_2)=5%~10%,w(MgO)≤8%,w(FeO+MnO)1%。通过物料平衡计算,设计100 t钢包精炼的造渣方案,并在100 t LF精炼炉进行试验。试验结果显示,造渣方案满足新渣系的要求,同时新渣系在满足冶炼脱硫要求的情况下,其去除夹杂的能力显著提高,B类和D类夹杂物评级均在1.0级以下,成品全氧质量分数控制在0.000 6%~0.001 1%。     

酒钢铁素体不锈钢冶炼的钢水纯净度浅析

钢水纯净度是由钢中非金属夹杂物的类型、大小以及T[O]等因素决定,为了有效控制冶炼过程的钢水纯净度,脱氧方式、精炼渣、保护渣、中间包冶金等工艺不断得以改进和发展。本文对酒钢铁素体不锈钢AOD冶炼过程脱氧过程、夹杂物类型以及LF精炼渣、夹杂物进行了初步实验分析,为后续研究工作和生产提供条件和依据。     

低碳易切削钢LF炉精炼渣控制工艺

与还原渣相比,易切削钢LF精炼渣具有控氧、低脱硫率、低脱磷率的冶金功能特点。该类渣中须保持一定比例的FeO、MnO,低碱度,渣量适当并能充分吸附钢中A12O3、硅酸盐夹杂物。合适的精炼渣成分(质量分数,%)为:CaO 30~40,Al2O310~25,FeO 2~6,MnO 10~25,SiO210~20,MgO 4~8。该精炼渣的平均脱硫率为11.7%,平均LP为0.56;钢中B类夹杂物为0~1.0,C类夹杂物为0~1.5。     

奥氏体不锈钢氧化铝类夹杂物控制工艺实践

氧化铝类夹杂物属脆性夹杂物,奥氏体不锈钢中氧化铝类夹杂物级别过高,会影响不锈钢的塑性、韧性、抗疲劳及抗腐蚀性能,中航上大高温合金材料股份有限公司熔炼分厂通过控制AOD脱氧制度,减少氧化铝类夹杂物产生,降低精炼碱度,降低夹杂物中氧化铝的含量占比,浇注过程使用氩气保护装置,防止二次氧化,形成二次夹杂的方式,将氧化铝类夹杂物级别整体控制在1.0级以下。