X80管线钢洁净度研究

对X80管线钢中非金属夹杂物进行金相观察、大样电解和扫描电镜分析。结果表明:从LF进站到铸坯过程中显微夹杂物呈显著的下降趋势,降幅达77.77%,在LF和RH精炼过程中,夹杂物数量降低最为明显;铸坯中夹杂物主要类型为CaO-CaS-Al2O3复合夹杂,其xCaO/xAl2O3小于12 CaO·7Al2O3的xCaO/xAl2O3=1.71,夹杂物变性效果较差。X80管线钢从转炉终点到铸坯过程中,平均T.O呈下降趋势,LF进站到钙处理后,平均w(T.O)减少了2.06×10-6,RH精炼过程平均w(T.O)降低了2.27×10-6,需提高LF精炼操作水平和RH精炼操作稳定性。RH出站到铸坯是一个增氮的过程,增氮质量分数为2.27×10-6,保护浇铸水平较高;铸坯中大型夹杂物数量为1.46 mg/10 kg,夹杂物主要为球状的钙铝酸盐夹杂物、硅铝酸盐夹杂物以及与镁铝尖晶石形成的复合夹杂物。     

LF-RH工艺生产极低硫钢硫含量控制分析

研究了LF炉渣脱氧剂加入量、LF动力学条件及RH后期钙处理对脱硫效果的影响.结果表明:向LF精炼渣中加入300 kg以上的铝粒时可以将渣中w(FeO+ MnO)控制在0.5％以下,从而将钢液中w(S)由原来的30×10-6降至6×10-6;当底吹搅拌氩气流量为500 L/min,搅拌10 min后,钢液中w(S)可以降至6×10-6,过高或过低的吹氩流量都会影响脱硫效率;RH后期钙处理没有脱硫能力,但是钙线的加入有利于抑制回硫,并将硫含量保持在较低水平.     

CSP工艺51CrV4钢精炼过程钢中夹杂物研究

针对CSP工艺中高碳钢生产中存在的水口结瘤及表面质量问题,通过工业试验对"BOF→LF→薄板坯连铸"工艺流程51CrV4弹簧钢冶炼过程钢水洁净度及夹杂物形貌、尺寸、组成变化进行了研究分析。试验结果表明,通过造高碱度精炼渣和吹氩工艺,中包钢水w(T.O)可控制在20×10~(-6)左右,w(N)可控制在45×10~(-6)左右;钢中夹杂数量16.62个/mm~2,不大于10μm夹杂比例超过97%;钙处理后,钢中夹杂由固态Al_2O_3-MgO、SiO_2-CaO-Al_2O_3夹杂转变为液态CaO-SiO_2/MgO-Al_2O_3、CaO-MgO/SiO_2-Al_2O_3-CaS复合夹杂。从理论上分析了钙处理对夹杂物变性的条件,钢中w(Al_s)=0.025%时,控制w(Ca)=0.001%,w(S)≤0.001%即可使Al_2O_3转变为液态夹杂。     

VOD精炼水轮机用不锈钢的洁净度研究

运用金相观察、扫描电镜和大样电解等方法研究了VOD精炼前后不锈钢的洁净度变化.结果表明:VOD吹氧终点控制滞后是VOD精炼后钢中氧质量分数高达250×10-6的主要原因;钢中w(O)偏高而精炼渣的碱度低等造成钢中夹杂物含量高,大于10μm的夹杂物含量为0.56～0.58个/mm2,其中每10kg试样中大型夹杂物含量在1.71～2.41 mg.针对钢液洁净度偏低的情况,提出了延长真空保持时间10～12 min,选用优质精炼渣并保证炉渣碱度R≥3和延长软吹时间15～20 min的工艺改进措施,改进后w(T.O)降至(60～77)×10-6.     

低钙铝锰铁生产应用试验研究

炼钢厂采用低钙铝锰铁在LF精炼脱氧,钢中[O]T达到20×10-6以下,平均为10× 10-6;钢中夹杂物组成、形态正常,LF离位w[Al]稳定的控制在0.025％ ～0.045％.说明低钙铝锰铁脱氧剂在LF使用能够满足生产要求.     

低碳冷镦钢LF精炼渣的优化

通过工业试验对低碳冷镦钢的LF精炼渣成分进行了优化。试验结果表明:适合于冶炼低碳冷镦钢的精炼渣成分为w(CaO)=50%～55%、w(Al2O3)=30%～35%、w(CaF2)=5%～10%、w(SiO2)<5%、w(MgO)<5%、w(FeO)<1%;LF精炼过程可将钢水中w(S)从389×10-6降到50×10-6,w(T.O)从54.0×10-6降到21.1×10-6。当钢水中w(S)<50×10-6,钙处理后夹杂物中平均w(S)<1.9%。将优化后的工艺应用于低碳冷镦钢的批量生产后,精炼渣料消耗降低了6.5 kg/t,吨钢成本降低了10元以上。     

X80管线钢洁净度研究

对X80管线钢中非金属夹杂物进行金相观察、大样电解和扫描电镜分析。结果表明:从LF进站到铸坯过程中显微夹杂物呈显著的下降趋势,降幅达77.77%,在LF和RH精炼过程中,夹杂物数量降低最为明显;铸坯中夹杂物主要类型为CaO-CaS-Al2O3复合夹杂,其XCaO/XAl2O3小于12CaO·7Al2O3的XCaO/XAl2O3=1.71,夹杂物变性效果较差。X80管线钢从转炉终点到铸坯过程中,平均T.O呈下降趋势,LF进站到钙处理后,平均W(T.O)减少了2.06×10-6,RH精炼过程平均W(T.O)降低了2.27×10-6,需提高LF精炼操作水平和RH精炼操作稳定性。RH出站到铸坯是一个增氮的过程,增氮质量分数为2.27×10-6,保护浇铸水平较高;铸坯中大型夹杂物数量为1.46mg/10kg,夹杂物主要为球状的钙铝酸盐夹杂物、硅铝酸盐夹杂物以及与镁铝尖晶石形成的复合夹杂物。     

220t BOF-LF-VD-板坯CC流程管线钢精炼和连铸过程钢液洁净度的演变

试验X52管线钢(/%:0.070~0.079C,0.22Si,1.29~1.32Mn,0.008~0.009P,0.002S,0.028A1,0.001 6~0.001 7T[0],0.005 3~0.006 5N)的冶金流程为铁水预处理-220 t BOF-LF-VD-230 mm板坯连铸。主要工艺为BOF出钢加铝粒,LF精炼渣主要组成为(/%):54.41~58.54CaO,7.66~8.42SiO_2,22.57~24.69Al_2O_3.4.15~4.58MgO,0.78~2.89FeO;VD后喂钙线处理。利用电子束和X-射线技术的ASPEX自动扫描电镜研究了该钢冶炼过程夹杂物的变化。结果表明,LF进站时钢中夹杂物为簇群状或颗粒状Al_2O_2,LF终点Al_2O_2转变为球状CaO-MgO-Al_2O_3系夹杂物,钙处理后转变为球状CaO-Al_2O_2-CaS系。VD真空处理过程夹杂物数量从30~35个/mm~2降至7~15个/mm~2、T[O]和[N]大幅降低至12×10~(-6)~13×10~(-6)和41×10~(-6)~48×10~(-6)。软吹搅拌到中间包,钢中夹杂物数量剧增至33爪/mm~2。夹杂物平均尺寸在VD破空后达到最大,为2.6~3.6μm,中间包则减小到1.9~2.1μm。喂线及软吹搅拌过程钢中T[O]和[N]都有增加,说明发生了二次氧化。LF精炼、VD及钙处理后钢中S含量降至16×10~(-6)。中间包覆盖剂中(SiO2)和(FeO+MnO)太高会导致中间包钢水回硫。     

EAF-LF/VD-CC工艺生产压力容器钢的洁净度研究

为了解天津钢管集团公司EAF-LF/VD-CC工艺生产压力容器钢12Cr1MoVG的洁净度水平,通过系统取样、示踪剂追踪、综合分析等方法,对LF处理前后、中间包钢水和连铸坯中总氧、显微夹杂及大型夹杂物的数量及变化情况进行了全面研究.结果表明,LF/VD精炼后钢液w(T[O])平均为15×10-6,中间包为17×10-6,铸坯为(18～24)×10-6,其中头坯＞尾坯＞连浇坯＞正常坯.铸坯中的显微夹杂物数量是3.53个/mm2,主要为球形钙铝酸盐、硅铝酸盐和铝酸盐与硫化物的复合夹杂,90%以上的夹杂物尺寸小于10μm;铸坯中大型夹杂物有铁铝硅酸盐、钙镁硅酸盐等,来源于钢的二次氧化、钢包卷渣、耐火材料侵蚀、结晶器卷渣等.     

60Si2MnA弹簧钢炼钢过程的洁净度变化

对"BOF→LF→CC"流程铝脱氧造较高碱度精炼渣工艺生产60Si2MnA弹簧钢冶炼过程的洁净度进行了调研分析,并从理论上分析了冶炼过程钢中T.O、氮含量和夹杂物数量、尺寸及类型的转变过程。结果表明:冶炼过程钢中T.O含量逐渐降低,氮含量增加,盘条中平均w(T.O)=14.5×10-6,w(N)=30.4×10-6。夹杂物类型变化为Al2O3-SiO_2→Al2O3-SiO_2-Mg O-CaO四元复合夹杂物→Al2O3-SiO_2-MgO-CaO-CaS五元复合夹杂物。控制钢中w(Al)=0.03%左右,钙处理后钢水w(Ca)/w(Al)=0.08~0.11,Al2O3夹杂物能得到充分变性,形成的四元夹杂物处于较低熔点区,而五元夹杂物因含较多高熔点CaS而偏离低熔点区。     

渣组成对钢水洁净度的影响

 在实验室基础上对比研究了w(CaO)/w(SiO2)为5、w(Al2O3)为25%的渣系A,w(CaO)/w(SiO2)为8、w(Al2O3)为46%的渣系B,与高强度合金结构钢液在1600 ℃条件下反应90 min后钢水洁净度的变化,研究结果表明：随着渣系由A到B,钢中总氧质量分数平均值由12.25×10-6降低到9.25×10-6,硫质量分数平均值由19×10-6降低到8.63×10-6,炉渣的硫分配系数LS由7~17增加到120~260;渣系A、渣系B与合金钢液反应后钢中夹杂物大部分是钙镁铝硅酸盐类夹杂,并且得出渣系B精炼条件下钢中这类夹杂熔点明显低于渣系A精炼条件下的此类夹杂。     

超低氧石油套管钢LF-VD过程非金属夹杂物的转变

系统分析和研究了采用“EAF→ LF→VD→CC”工艺流程生产试验钢时,各工序的全氧与氮含量的变化情况、钢液中非金属夹杂物的生成与变化以及精炼初渣对夹杂物去除的影响.结果表明:试验钢在LF精炼过程中w(T.O)平均下降42.83％,经VD真空处理后w(T.O)和w(N)平均下降48.77％和10.72％.在LF精炼过程中,钢液中非金属夹杂物按“Al2O3系夹杂物→MgO-Al2O3系夹杂物→CaO-MgO-Al2O3系夹杂物”顺序转变,其中MgO-Al2O3系夹杂物向CaO-MgO-Al2O3系夹杂物转变是由外向内逐步进行,并且夹杂物中CaO与MgO互不相溶.精炼初渣碱度控制在2.5左右对于炉渣吸收夹杂较为有利.     

气瓶钢中非金属夹杂物研究

针对国内某钢厂EAF-LF-VD-CC工艺生产的气瓶钢,通过全流程系统取样、综合分析的方法,对LF处理前后、VD喂线处理后、中间包钢水和连铸坯中总氧(T[O])、显微夹杂及大型夹杂物的数量及变化情况进行了全面研究,分析了夹杂物产生的原因.结果表明:经过LF和VD精炼后钢液中显微夹杂物数量由16.7个/mm2减少到6.1个/mm2,VD喂线后夹杂物变性不完全,中间包过程钢液的二次氧化严重,铸坯中T[O]能稳定在(10±2)×10-6,铸坯中大型夹杂物为0.2 mg/kg.     

超低氧齿轮钢28MnCr5中镁铝尖晶石夹杂物的控制

利用FactSage软件对28MnCr5钢液和镁铝尖晶石夹杂物的平衡反应进行了分析,当w[Al]在0.02%~0.04%之间,w[Mg](0.39~0.42)×10-6的临界范围时开始生成镁铝尖晶石。计算发现:在现有28MnCr5钢精炼工艺条件下,钢液中会不可避免生成镁铝尖晶石夹杂物。当钢液w[Mg]8.5×10-6时,加入钙不能使其转变成低熔点液态夹杂物;而当钢液w[Mg]小于此值时,增加w[Ca]时,夹杂物按照"镁铝尖晶石→CaO-Al2O3-MgO系液态夹杂物→CaO"路径转变,钢液w[Ca]增加至3×10-6左右时均能将其转化为CaO-Al2O3-MgO系液态夹杂物。计算表明,精炼渣还原提供的[Ca]不能使28MnCr5钢中镁铝尖晶石夹杂物完全变性,须采用向钢液中喂钙线等手段来提高钢液中的钙含量。     

超低氧特殊钢中非金属夹杂物研究

针对超低氧含量特殊钢中大型非金属夹杂物问题开展了相关工业试验和实验室研究,研究结果表明:1)当钢液w(T.O)低于(13~15)×10~(-6)后,通过LF精炼进一步降低钢液总氧和夹杂物含量变得困难。而RH真空精炼在钢液超低氧含量条件下则具有非常强的进一步降氧和去除夹杂物的能力,将RH精炼时间延长至33 min左右,钢液w(T.O)降至4.7×10-6,尺寸1.5μm以上夹杂物数量减少至1.77个/mm~2。2)超低氧特殊钢中夹杂物在钢液二次精炼过程会经历"Al_2O_3→MgO-Al_2O_3→CaO-MgOAl_2O_3→CaO-Al_2O_3"转变,其中Al_2O_3向MgO-Al_2O_3系夹杂物转变是由于钢液[Mg]与Al_2O_3夹杂物的反应,而[Mg]主要来源于[Al]还原钢包包衬MgO的反应。3)在w(T.O)=5.9×10-6的特殊钢连铸圆坯试样中检测到尺寸100~330μm的大型簇群状CaO-MgO-Al_2O_3系夹杂物,构成簇群的微小颗粒与钢液中微小夹杂物类似,表明是在连铸过程由钢液中微小夹杂物聚合而成。4)经过RH精炼,钢中夹杂物绝大多数已转变为液态CaO-Al_2O_3系夹杂物,而连铸过程发生的二次氧化,会将钢中夹杂物转变为高熔点的CaO-Al_2O_3系、MgO-Al_2O_3系或CaO-MgO-Al_2O_3系固态夹杂物,固态夹杂物更易聚合为大型夹杂物,因此在超低氧特殊钢生产中必须非常严格地控制二次氧化。     

90t BOF-LF-VD工艺冶炼GCr15轴承钢的氧化物夹杂变化行为

GCr15钢的生产流程为90 t转炉-LF-VD-250 mm×280 mm方坯连铸-轧制。转炉出钢加铝脱氧,LF由高碱度渣[/%:55~58CaO,3~10MgO,12~16SiO_2,16~24Al_2O_3,≤1(MnO+FeO)]精炼,LF喂Al后T[O]为14×10~(-6),LF终点T[O]10×10~(-6)。采用SEM(扫描电镜)+EDS(能谱仪)的方法,研究了线材中超标DS类夹杂物的成分分布,发现夹杂物中心以复合氧化物CaO-MgO-Al_2O_3为主,外围包裹少量CaS;这些氧化物中,Al_2O_3含量约占65%,分布最为均匀;CaO含量约占20%,MgO含量约占15%。统计分析结果表明,VD真空处理后每平方毫米13μm以上大颗粒夹杂物数量增至7,软吹后降至2.1,线材中1/3大颗粒夹杂物来源于钢包渣带入。     

高强冷镦钢LF精炼过程夹杂物的变化行为

通过多种分析手段系统研究了40Cr冷镦钢LF精炼过程夹杂物的变化,得到LF精炼过程钢中夹杂物面积比与T.O含量变化规律相一致,从LF进站到LF出站,钢中夹杂物面积比由1.41%减小到0.45%;并且LF精炼能够有效地去除当量直径大于10μm的大颗粒夹杂物,绝大部分夹杂物的当量直径都落在2~5μm。LF采用高碱度、强还原性炉渣精炼,结合钙处理技术,可以有效地使钢中Al2O3夹杂转变为MgO-Al2O3系、CaO-Al2O3系和CaO-MgO-Al2O3系夹杂,改善钢的可浇性和冷镦性能;但需进一步合理的控制钙处理工艺,减少钢液的卷渣和二次氧化,提高钢液的洁净度。     

铝镇静钢LF精炼过程中夹杂物行为研究

通过对LF精炼开始3 min、通电化渣和钙处理后3个阶段的钢水进行取样,对夹杂物的数量、形态及成分进行对比分析,来研究铝镇静钢中夹杂物在精炼过程中的变化及钙处理对夹杂物性质的影响.结果表明:钙处理在提高钢水洁净度、夹杂物改性等方面效果显著.当LF炉通电化渣后,夹杂物球化率显著提高;钙处理后,球化率进一步提高.LF精炼开始3 min后,钢中的夹杂物以Al2O3-SiO2-MnO和纯Al2O3夹杂物为主;通电化渣后,钢中夹杂物以Al2O3-CaO(CaS)-SiO2为主;钙处理后,钢中夹杂物以Al2O3-CaO为主.     

20CrMnTi齿轮钢LF精炼渣优化

针对某厂20CrMnTi齿轮钢生产过程中全氧含量控制偏高,夹杂物控制水平差等问题,研究利用FactSage热力学软件计算结果着重探讨精炼渣碱度、w(CaO)/w(Al_2O_3)、MI指数与Al_2O_3夹杂吸附能力的影响关系,最终得到适用于该厂生产齿轮钢(20CrMnTi)的LF精炼渣系范围为:w(CaO)=50%~55%,w(Al_2O_3)=22%~26%,w(SiO_2)=10%~12%,w(MgO)=5%~7%。使用该渣系进行工业试验,铸坯中全氧质量分数由17×10~(-6)降至14×10~(-6),且铸坯中显微夹杂物尺寸也明显降低,由2.0μm降至1.4μm,且工艺优化后铸坯中观察到的绝大部分夹杂物都在1 500℃液相线以内变化,夹杂物变性效果良好。     

优化精炼工艺生产SPHC钢的洁净度研究

针对优化精炼工艺生产SPHC钢的洁净度进行研究,采用系统取样和综合分析,对RH精炼后、LF精炼后、中间包和铸坯钢样中T.O和N含量,显微夹杂物的变化规律以及铸坯中大型夹杂物进行了系统的分析。结果表明:采用铁水预处理(脱硫)→120t顶底复吹转炉→RH(钙处理)→连铸工艺生产的SPHC铸坯中的w(T.O)和w(N)分别为23×10-6和17×10-6,化学成分满足要求,每10kg铸坯大型夹杂物为4.76mg,与原工艺生产的铸坯洁净度基本一致,进一步优化RH精炼工艺可使SPHC铸坯具有很高的洁净度。