钙处理含硫20CrMo齿轮钢夹杂物析出研究

通过热力学计算控制钢中喂钙量,把钙处理20CrMo钢中Al2O3变性为低熔点的12CaO·7Al2O3上浮去除,从而使钢中夹杂物满足评级要求;并用Thermo-Calc软件模拟钢液凝固过程中CA6、CA、CA2钙铝酸盐及MnS夹杂物的析出情况.用SEM对轧材中纺锤状夹杂物进行分析,少量夹杂物内核颜色较深,为Al2O3、CaS等夹杂,外层包裹的夹杂颜色较浅,为MnS夹杂.说明凝固过程中钢液中先析出的Al2O3、CaS等复合夹杂可以被后析出的MnS捕获作为其核心.     

超低氧钢中硫化钙夹杂析出的热力学讨论及控制

 对超低氧试验钢中硫化钙夹杂析出的热力学分析表明,在本试验钢成分条件下,钢液在液相线温度以上不会自发生成硫化钙夹杂,硫化钙夹杂是钢液凝固过程中,随着钢液中［Al］、［S］溶解度的降低,［S］与钢液中较低熔点的CaO Al2O3类及CaO MgO Al2O3夹杂物表层的CaO反应析出形成;同时,通过计算得到,本试验钢在凝固过程中不析出硫化钙夹杂的条件为将硫的质量分数控制在0.0004%以下。     

20CrMnTiH1齿轮钢钙处理热力学

通过钢液与夹杂物之间的热力学平衡计算,讨论了20CrMnTiH1精炼钢水中Al2O3夹杂物钙处理后可能变性的程度及CaS夹杂生成的条件.计算结果表明对硫的质量分数为0.020%～0.035%,铝的质量分数0.02%～0.04%的钢水进行钙处理时易生成稳定的CaS并难以使铝脱氧产生的Al2O3夹杂完全变性成低熔点C12A7钙铝酸盐.通过对炼钢厂生产的20CrMnTiH1齿轮钢材中夹杂物的检验,以及对连铸过程中水口堵塞物的扫描电镜能谱分析,发现钢材中含有许多CaS及变性不完全的钙铝酸盐CA,同时水口堵塞物也主要由CaS和变性不完全的钙铝酸盐CA组成.     

新兴铸管钢水钙处理热力学计算及效果

针对新兴铸管炼钢部HRB500钢水钙处理做了热力学计算和现场取样分析。热力学计算结果表明,只需要加入较少的钙,即可使Al2O3变性为CaO·Al2O3,当钢中[Al]=0.006%时,夹杂物变性为12CaO·7Al2O3需要[Ca]≥4.1×10-6。在钢中[Al]含量不变化的情况下,随着钢水温度的降低,钢中的[Ca]含量也随之下降,才能满足夹杂物的成分在12CaO·7Al2O3附近。取样分析结果表明,目前喂CaSi线不足,夹杂物变性不完全。     

L360QS钢钙处理的热力学分析与试验研究

针对管线钢L360QS,利用活度相互作用系数和Bjorkvall方法对钙处理过程进行热力学分析,并对管线钢进行了实验室的钙处理试验和工业试验。热力学分析结果表明,当钢中a(Als)=0.045%时,如果要生成12CaO·7Al2O3夹杂且避免CaS夹杂析出,则应控制钢液中a(Ca)在33.21×10-6左右,a(S)0.002 563%。钙处理试验表明,CaS夹杂数量随着钢液中钙含量的增加而增多,且含MgO·Al2O3尖晶石的夹杂物有所减少。为使氧化夹杂和硫化夹杂变性完全,应控制钢液中w(S)≈0.002%,w(Ca)=0.003 5%~0.004 0%,且w(T.Ca)/w(S)1.9。工业试验结果表明夹杂物变性良好,达到预期效果。     

含硫齿轮钢20CrMnTiH1钙处理热力学和控制技术的研究

通过钢液与夹杂物之间的热力学平衡计算,研究了20CrMnTiH1精炼钢水中Al_2O_3夹杂物钙处理后可能变性的程度和CaS夹杂生成条件。计算结果表明,[S]0.020%～0.035%、[Al]0.02%～0.04%的钢水进行钙处理时易生成稳定的CaS,并且铝脱氧的产物Al_2O_3难以完全变性成低熔点钙铝酸盐12(CaO)·7(Al_2O_3)。为使Al_2O_3完全变性成低熔点(CaO)·(Al_2O_3)和12(CaO)·7(Al_2O_3)钙铝酸盐,在精炼过程应在低[S]和温度≥1600℃情况下对钢水进行钙处理,软吹氩搅拌后进行喂硫线操作,同时可以显著减少水口堵塞的发生。     

CSP生产低碳铝镇静钢的钙处理

通过对国内某钢厂CSP工艺生产的低碳铝镇静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夹杂物的变性机理及夹杂物中wCaS较高的原因。同时,重点描述了钢中夹杂物不同类型的发展过程和夹杂物中CaS的存在形式。研究结果表明,钙处理后钢中镁铝尖晶石和钢中Ca、S元素会结合并相互扩散;且在现有工艺条件下,钢中wS过高使钢液钙处理后钢中原有的高熔点镁铝尖晶石夹杂物没有转变为低熔点夹杂物,同时也是钢中生成了大量CaS的主要原因;在现有工艺水平下,钢中wT[Ca]应控制在0.001 4%~0.002 8%较为合适。     

钙处理对成品无取向硅钢夹杂物特性的影响

通过取样检测结合热力学计算,分析了钙处理对成品无取向硅钢中夹杂物特征及硫化物夹杂的析出机制的影响。结果表明,钢中尺寸大于3μm的有害夹杂物主要是AlN、MgO-SiO2、CaO-Al2O3-SiO2类复合夹杂物及其与MgS、MnS、CaS的复合析出物。钙处理钢中没有检测到单独的Al2O3、SiO2及铝酸钙类夹杂物。钙处理钢中形成的液态3CaO·Al2O3、MgO·SiO2和Al2O3夹杂物被精炼渣吸收,改性去除了钢中大尺寸Al2O3夹杂物。钙处理钢中尺寸大于3μm的氧化物夹杂主要是含CaO和(或)CaS的Al2O3-SiO2类夹杂。硫化物在MgO-SiO2类氧化物表面的析出有利于其形貌趋于规则。钢中不同形貌的AlN夹杂物呈多尺度分布,钙处理对大尺寸AlN的析出特性影响不大。氧硫化物及其与AlN复合析出并定向长大的过程,与其晶体结构有关。氧化物夹杂的硫容量决定了其与硫复合的难易程度。钙处理钢中CaS在氧化物表面呈局部包裹析出和局部吸附析出。     

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.     

20CrMnTi冶炼过程形成CaO(CaS)-Al2O3-MgO夹杂的分析

 FactSage对钙处理前后钢液的平衡计算以及典型夹杂物在CaO-CaS-Al2O3三元相图中演变规律的研究结果表明：钢中硫含量大于0.01%(质量分数,下同)时,难以得到理想的钙处理效果,主要原因在于钙处理过程中钙主要与硫结合生成CaS夹杂,同时少部分钙将对Al2O3进行变性;钙处理过程中CaO(CaS)-Al2O3演变规律为Al2O3→Al2O3+CaO·6Al2O3+CaS→CaO·2Al2O3+CaS(CaO含量较少)→Al2O3·CaO+CaS(CaO含量较多)。通过对复合夹杂物电镜面分布扫描结果的描边处理能够有效辨别复合夹杂物的成分,发现典型CaO(CaS)-Al2O3-MgO夹杂物成分为xCaO·yAl2O3+xMgO·yAl2O3+Al2O3+CaS,并据此提出了一种新的评价钙处理效果的方法。     

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。     

钙处理对高碳铝镇静钢中夹杂物的影响

 为了研究高碳含硫铝镇静钢中夹杂物的控制策略,利用ASPEX自动扫描电镜研究了钙处理对高碳铝镇静钢中夹杂物形貌、成分等特征的影响。结果表明,钙处理后夹杂物并未由LF精炼结束时的MgO·Al2O3转变为低熔点钙铝酸盐,而是转变为[x(MgO·Al2O3)·(1－x)CaS]复杂成分体系,夹杂物中MgO/Al2O3的质量比维持在1[∶]3不变。原因在于,钢液中[w([S])/w(T[O])]比较高,导致钙主要与硫结合生成CaS,而较少参与MgO·Al2O3的改性;精炼渣碱度低使得钙无法还原MgO。在此基础上对钙处理时夹杂物的生成与转变机理进行了讨论。     

CSP生产低碳高铝钢钙处理与可浇性的控制

系统研究了国内某钢厂CSP生产的低碳铝镇静钢钙处理前,钙处理后成分、尺寸和类型的变化,从热力学上分析铝脱氧钢中Al2O3夹杂物变性机制及夹杂物中CaS合理控制的条件,并对钙处理后钢水可浇性进行了研究,研究发现,现有工艺条件下钢中[Ca]的质量分数为0.002 6%~0.003 5%较合适,最佳喂钙线长度在284~386m,此时夹杂物中CaS的质量分数在7%以下,且无单独CaS析出,SEN连浇15炉以上。     

38CrMoAl钢浇铸过程水口结瘤原因分析及工艺改进

38CrMoAl钢120 t BOF-LF-RH-CC冶炼过程钢中夹杂物主要以CaS和Al2O3为主,并且随着精炼的进行,夹杂物中CaS含量逐渐升高,Al2O3含量逐渐降低.通过钙处理试验,得出采用钙处理工艺,不仅不能有效变性38CrMoAl钢中夹杂物,反而会产生更多CaS夹杂物,最终引发由CaS产生的水口结瘤.工业试...     

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。     

持续氧化对钢水钙处理过程中夹杂物的影响

采用感应炉研究了持续氧化对钙处理过程夹杂物的影响。结果表明，在氧化发生前，钙的挥发是夹杂物成分转变的主要原因；氧化发生后会依次与钢中的钙、铝和硅元素发生反应，夹杂物转变规律为CaO- CaS- (Al2O3)→CaO- (CaS)- Al2O3→(CaO)- Al2O3→Al2O3→SiO2。夹杂物的数密度从10升高到210个/mm2，最终样品夹杂物的数密度为300个/mm2。根据钢液成分的检测结果，可将试验分为钙挥发期、铝氧化期和硅氧化期，对氧化过程分阶段进行热力学计算，能够更加准确地预测夹杂物成分。     

不同钢种炉外精炼钙处理工艺的选择

 为了优化不同钢种的LF精炼钙处理工艺,研究了高强结构钢、低碳结构钢、焊瓶钢、耐磨钢、高碳钢在LF精炼及钙处理过程中夹杂物的演变机理。结果表明,渣 钢反应时间越长,钙处理前的夹杂物变性越彻底。钙处理前焊瓶钢夹杂物以Al2O3为主,高强结构钢、低碳结构钢夹杂物以MgO Al2O3 CaO复合夹杂为主;高碳钢、耐磨钢夹杂物以低熔点的Al2O3 CaO夹杂为主。钙处理工艺会增加钢液中夹杂物数量及尺寸。控制Al2O3 SiO2 MnO复合夹杂物的关键是避免LF精炼中后期进行硅锰合金化。综合考虑各方面因素,建议焊瓶钢增加当前的钙线喂入量,高强结构钢、低碳结构钢使用轻钙处理工艺,高碳钢、耐磨钢取消钙处理工艺。     

高级别船板钢生产过程中夹杂物的演变规律

 通过采用扫描电镜对船板钢F40中的夹杂物进行全流程系统分析，研究了冶炼过程中夹杂物的形成和演变规律，并采用夹杂物的弹性模量概念对其在轧制过程中的变形机理进行解释。结果表明，LF出站后钢中的主要夹杂物为MgO-Al2O3复合夹杂，在钙处理后夹杂物逐渐向低熔点的CaO-Al2O3-MgO-CaS系夹杂转变。在轧制过程中，高弹性模量的夹杂物，在轧制中相对塑性变形低。热力学计算表明，当船板钢中的w（[Als]）为0.02%～0.04%时，为使夹杂物改性完全，钙处理后钢液中的w（[Ca]）应控制在0.001 8%～0.002 8%。为避免钙处理后生成CaS，可通过控制w（[S]）在0.002 1%以内，减小其对浇注过程和钢性能的不利影响。     

高强船板钢精炼过程中夹杂物行为研究

采用扫描电镜和相图分析软件研究两种不同精炼工艺下高强船板钢中夹杂物的变化行为,结果表明:两种精炼工艺下,钢中的夹杂物变化为Al2 O3→CaO·Al2O3·MgO→CaO·(Al2O3)·CaS→CaO·CaS·(Al2O3);与LF炉为主的精炼工艺相比,采用以VD炉为主的精炼工艺,钢水中夹杂物密度从11.5个/mm2降至3.4个/mm2,小于5μm的夹杂物数量下降明显.     

超低氧含量弹簧钢中非金属夹杂物的控制

为了减小夹杂物对Al脱氧弹簧钢的危害,通过钢渣之间、钢液和夹杂物之间的反应尽快使脱氧产物Al2O3夹杂变性为低熔点的铝酸钙夹杂.炉渣ω(CaO)/ω(MgO)高,夹杂物更容易转变为铝酸钙夹杂物,炉渣ω(CaO)/ω(MgO)大于8时,在LF精炼中期,夹杂物已经由MgO·Al2O3尖晶石向铝酸钙转变;炉渣的氧化性延缓了夹杂物向铝酸钙的转变;钢液S、Al含量低,夹杂物更容易控制在低熔点区域内.随着钢液T.O的降低,夹杂物中氧化物夹杂占的比例逐渐减少,CaS夹杂占的比例逐渐增加.