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.     

低合金高强度结构钢Q345D连铸坯中大型夹杂物的研究

对低合金高强度结构钢Q345D连铸坯中大型夹杂物的类型、数量、尺寸以及分布情况进行了研究,并通过示踪剂追踪分析了钢中夹杂物的来源。研究表明:正常铸坯中的大型夹杂物的含量为26.76mg/10 kg,粒度分布在50～100μm;有SiO2夹杂、SiO2-CaO-Al2O3复合夹杂和硫化物夹杂等3类,主要来源于脱氧产物,其次为结晶器保护渣、中包覆盖剂和钢包渣的卷渣。     

连铸板坯中大型夹杂物的分析

为了解连铸板坯中大型夹杂物含量、尺寸及来源,采用大样电解法提取铸坯中的大型夹杂物,利用扫描电镜和能谱仪对夹杂物的形貌和组成进行分析,并对尺寸大于50μm的夹杂物的来源进行了分析。试验结果表明,在铸坯宽度1/4处夹杂物含量最高。铸坯中尺寸大于50μm的大型夹杂物主要来源于浇铸过程的卷渣,其余为LF精炼过程对钢中夹杂物进行钙处理的产物、浸入式水口及耐火材料侵蚀产物、钢液二次氧化产物。     

转炉—RH—连铸工艺生产高压气瓶用钢洁净度的研究

对转炉— RH精炼—连铸工艺生产高压气瓶用钢 T[O]变化及非金属夹杂物进行研究的结果表明 ,在转炉出钢过程由于炉渣与脱氧产物作用生成的粗大球状夹杂物及铝脱氧生成的大尺寸 Al2 O3簇群状夹杂物绝大多数可由钢液排除 ,铸坯中存在的夹杂物主要是较小的块状和簇群状 Al2 O3及少量由于结晶器保护渣卷入造成的球状夹杂物。 RH精炼后钢液 T[O]在 (2 8～ 34 )× 10 - 6 之间 ,中间包钢水 T[O]在 (2 4～ 2 6 )× 10 - 6之间 ,铸坯 T[O]在 (12～ 19)× 10 - 6 之间 ,该工艺生产的气瓶用钢具有很高的洁净度。     

Study on cleanliness of SPHC steel by CSP process

用金相观察、扫描电镜、电子探针和大样电解等对SPHC钢中非金属夹杂物进行研究。结果表明：铸坯中叫（T．O）=（28-33）×10-6 W（N）=（30-43）X10;中间包到铸坯单位面积内夹杂物平均个数由8．9793降低到7．3442个／mm2,中间包钢液及铸坯夹杂物粒径小于10μm的比例均为93％;中间包钢液中每10kg中大型夹杂物为6．8mg正常生产情况下,铸坯中大型夹杂物减少到5．9mg;发生卷渣时,大型夹杂物大幅上升,达到12．3mg,且100-280μm的夹杂物达到26．32%;中间包中夹杂物主要为脱氧产物以及脱氧后形成的复合夹杂物,铸坯中主要为复合夹杂物,中间包和铸坯中大型夹杂物主要为硅铝酸盐类复合夹杂物和硅酸盐类,并发现Mg、K等元素,说明中间包衬被侵蚀、结晶器发生卷渣现象。     

IF钢铸坯皮下夹杂物与钩状坯壳的特征分布

铸坯中大尺寸非金属夹杂物是造成 IF钢冷轧薄板表面缺陷的主要原因,因此使用扫描电镜对超低碳 IF钢铸坯中夹杂物的形貌、类型、尺寸、数量分布进行了大面积(58897·3 mm2)的综合检测。结果表明：IF钢稳态铸坯中的大尺寸夹杂物主要有3种类型,大多数为簇群状的氧化铝夹杂物和簇群状的 TiOx-Al2 O3夹杂物,以及少量的“气泡＋Al2 O3”。实验细致分析了不同尺寸的夹杂物在铸坯近表层的数量分布,并探讨了这种数量分布的原因。分析结果表明：直径大于100μm的夹杂物在铸坯近表层的数量分布受钩状坯壳的发达程度影响明显,而直径在20~50μm的夹杂物在铸坯近表层的分布较为均匀,同时由于结晶器中非对称流场,20~50μm 的夹杂物沿铸坯宽度方向上数量分布并不完全对称。     

50Cr5MoV钢中非金属夹杂物及全氧

 对采用“EBT→LF→VD”工艺路线生产50Cr5MoV锻钢轧辊炼钢过程的全氧质量分数和夹杂物类型与数量进行了分析。结果表明：LF精炼后钢液中[w(T[O])]平均为0.004 7%,VD出站[w(T[O])]为0.001 4%,中间包[w(T[O])]为0.001 55%,铸坯[w(T[O])]为0.001 8%,轧材中[w(T[O])]降低至0.001 0%。LF精炼初期,钢中夹杂物主要是不规则的Al2O3夹杂,其中96.75%的夹杂物尺寸小于10 μm。LF精炼结束后,大量夹杂物转变成以CaO-Al2O3-SiO2为主要成分的0～1 0 μm复合氧化物夹杂。钢水从VD真空精炼炉向中间包转移过程中,由于保护性浇注效果差,二次氧化严重造成钢水夹杂逐渐增多,其中夹杂物主要为球形的[mCaO·nAl2O3]复合夹杂物。铸坯中99.65%的夹杂物尺寸小于10 μm,其中大部分为球形钙铝酸盐夹杂物,还有少量球状硅铝酸钙复合夹杂物。轧材中98.77%的夹杂物尺寸小于10 μm。通过对炼钢过程中各工序的工艺优化,可实现对夹杂物的有效控制, 从而确保50Cr5MoV合金铸钢的产品质量。     

高品质冷轧薄板钢中非金属夹杂物控制技术

 能够造成冷轧薄板表面缺陷的钢中夹杂物主要是簇群状Al2O3、“Ar气泡+Al2O3”和结晶器保护渣卷入形成的大型夹杂物。在正常稳定连铸条件下,目前已能够做到对结晶器保护渣卷渣形成夹杂物加以有效控制。在各类非稳浇铸铸坯中,浇次开浇头坯的品质降低最严重,浇次尾坯中保护渣卷渣形成的夹杂物数量明显多于正常坯,炉-炉间交接坯和快换浸入式水口期间浇铸铸坯中,来源于保护渣卷入形成的夹杂物数量也多于正常坯试样。首钢京唐公司生产冷轧薄板钢类,在1.0～2.0m/min拉速范围,大型夹杂物随拉速增加呈减少趋势,对此应加以关注。研究发现,尺寸100μm以上的有害夹杂物主要存在于铸坯2mm表层内,生产“无表面缺陷”要求的汽车外板,应该采用铸坯表面清理。     

20CrMnTi冶炼过程中夹杂物行为研究

采用金相观察、扫描电镜(SEM)、电子探针(EDS)和大样电解等手段,对20CrMnTi钢中非金属夹杂物的分布行为进行研究。结果表明:LF精炼促进非金属夹杂物的去除,但浇注过程存在吸气现象,造成铸坯中T[O]和[N]含量分别为18.53×10-6和46.94×10-6;铸坯中显微夹杂物体积率较高,为0.085%~0.11%;钢液和铸坯中显微夹杂物主要为氧化物、硫化物、硅钙和钙铝酸盐复合夹杂,是典型的脱氧和脱硫产物;中间包钢液和铸坯中大型夹杂物含量分别达到1.011 mg/kg和0.785 mg/kg,主要为S iO2类和硅铝酸盐复合夹杂,这些夹杂物中K2O和Na2O含量较高,是典型的含有结晶器保护渣成分的复合夹杂物。     

轴承钢铸坯中大型夹杂物来源分析

为提升轴承钢品质,尽可能去除大型夹杂物,结合某钢厂轴承钢生产实际,采用大样电解方法分析了轴承钢中大型夹杂物类型,并结合引流砂检测结果分析了大型夹杂物的来源。结果表明,开浇时铸坯大型夹杂物总量比浇注中期明显偏高,但浇注中期的夹杂物种类与开浇铸坯中类似。铸坯中共发现5类大型夹杂物,其中铝酸钙大型夹杂物来源于钢液中的夹杂物;氧化铝、尖晶石和氧化钙大型夹杂物来源于引流砂;含少量K的TiO2-SiO2-FeO-CaO-Al2O3系复合夹杂物并非一定源自结晶器保护渣,也可能来源于引流砂及烧结产物。除了在精炼过程要尽可能地去除大尺寸的夹杂物,在连铸过程仍需采用有效措施,将引流砂及烧结产物排尽,才能有效提升轴承钢的产品质量。     

高碱度精炼渣对GCr15轴承钢洁净度的影响

 利用实验室渣-钢平衡试验研究了高碱度精炼渣对GCr15轴承钢中[w(T[O])]和夹杂物的影响。结合试验结果和热力学分析,探讨了钢中[w(T[O])、]夹杂物尺寸分布和粒径大小的变化规律,以及氧化物夹杂的转变过程。研究结果表明,碱度为6时,精炼渣(59.4%CaO-24.8%Al2O3-9.8%SiO2-6%MgO)可将钢中[w(T[O])]控制在0.000 6%以内,氧化物夹杂平均尺寸最小为2.26 μm。随着钢中[w([Ca])]和[w([Mg])]的增加,钢中氧化物夹杂转变过程为Al2O3→MgO·Al2O3→MgO→CaO-Al2O3-MgO复合夹杂物(核心为MgO,外围包裹着CaO-Al2O3)。渣-钢反应前期钢中以MgO·Al2O3为主,后期以MgO和CaO-Al2O3-MgO复合夹杂物为主。氧化物夹杂转变的试验结果与热力学分析结果相一致,大多数氧化物夹杂尺寸小于5 μm。     

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。      

30Cr1Mo1V汽轮机转子钢的精炼渣优化

摘要：为有效控制30Cr1Mo1V汽轮机转子钢中非金属夹杂物和有害杂质元素含量,利用热力学软件FactSage 8.1,计算了1873K下CaO-SiO2-Al2O3-5%MgO系精炼渣与30Cr1Mo1V钢液平衡时的等［O］线、等［S］线,以获得最优精炼渣成分范围。研究了不同精炼渣对钢中氧、硫含量,夹杂物特性的影响,继而揭示了钢中典型MgO·Al2O3夹杂物的热力学形成机制以及夹杂物与精炼渣之间的成分关系,并构建了“钢 渣”界面MgO·Al2O3夹杂物运动模型。实验和模型结果表明,优化渣系50.4%CaO-40-3%Al2O3-4.3%SiO2-5%MgO对钢液脱氧、脱硫和非金属夹杂物控制的效果明显,模型预测结果与夹杂物去除率对应关系良好。     

RH精炼工艺对无取向硅钢MgO·Al2O3夹杂物演变影响及控制

 基于BOF→RH→CSP生产工艺,研究了RH精炼过程钢中夹杂物类型演变及MgO?Al2O3夹杂物形成规律,同时对MgO?Al2O3夹杂物的形成条件进行了热力学计算,借助CFD数值模拟软件研究了RH精炼过程卷渣行为。研究发现,RH精炼过程20和30 min时,[w([MgO])/w([Al2O3])]为0.005～0.020,未发现MgO?Al2O3夹杂物;RH出站后夹杂物[w([MgO])/w([Al2O3])]为0.3～0.5,且RH精炼结束后MgO?Al2O3夹杂物占夹杂物总量的58.4%;另外,RH精炼过程钢液表面速度CFD模拟结果为0.57 m/s,大于临界卷渣速度0.45 m/s,且顶渣成分与夹杂物成分相近,存在卷渣现象。热力学计算表明,钢液与炉渣平衡时钢中[w([Al])]为0.31%～0.37%,[w([Mg])]为0.000 24%～0.000 28%,在MgO?Al2O3生成区域之内。减少RH处理过程卷渣,浇铸过程下渣及控制顶渣和包衬相中MgO质量分数可抑制MgO?Al2O3夹杂物形成。     

无取向硅钢W800生产过程中夹杂物演变规律

 针对210 t BOF- RH- CC工艺生产的无取向硅钢W800,采用氧氮分析仪、扫描电镜、图像分析、大样电解的手段,研究W800生产工艺过程中钢水洁净度的变化及钢中夹杂物数量、尺寸、类型的演变规律。研究表明：钢中w（T［O］）总体上逐渐降低,w（［N］）逐渐增加;钢中夹杂物尺寸大部分集中在0～3 μm,在冶炼过程中夹杂物的数量不断减少;RH精炼过程中钢中夹杂物为Al2O3和少量MgO- Al2O3夹杂;中间包中MgO- Al2O3夹杂数量增加,单独Al2O3夹杂减少;铸坯中的夹杂物主要为AlN、Al2O3和MnS,尺寸在10 μm以下,没有发现单独的Al2O3,铸坯中大型夹杂物主要为脱氧产物、卷入的炉渣与炉衬反应形成的Al2O3- SiO2、CaO- Al2O3- SiO2、CaO- MgO- Al2O3复合夹杂。     

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...     

不同碱度低氧化铝精炼渣对弹簧钢夹杂物成分的影响

为了优化55SiCrA弹簧钢中夹杂物的组成和形态,采用热力学软件Factsage分别研究了CaO、SiO_2含量对CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO与CaO-SiO_2-Al_2O_3-MnO系相图低熔点区域面积的影响,研究结果表明:随着CaO和SiO_2含量的增加,CaO-SiO_2-Al_2O_3-MnO系相图低熔点区域面积分数逐步增大;在CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO系中,当CaO的质量分数为40%,SiO_2的质量分数为50%时,对应相图的低熔点区域面积最大。同时,研究了不同碱度的精炼渣对钢样中夹杂物的影响,结果表明:当精炼渣的Al_2O_3含量相同时,随着精炼渣碱度的增大,夹杂物中Al_2O_3的含量不断增加,其成分逐渐偏离低熔点区域。当精炼渣中Al_2O_3的质量分数为8%,碱度为1.2时,可得到低熔点的塑性夹杂物,形貌多为球形,尺寸在5μm以下。     

管线钢冶炼过程夹杂物行为研究

对管线钢从精炼开始到轧材整个生产过程中夹杂物的行为进行了研究。采用金相、化学等各种分析手段,分析了管线钢钢水、连铸坯及热轧卷的洁净度的变化。试验结果表明：现有的生产工艺在稳态浇注时钢水的洁净度满足产品质量要求,LF精炼后钢中夹杂物的含量明显降低。钢水和稳定态铸坯没有发现大于20μm的夹杂物和聚集的夹杂物。非稳态的头坯热轧卷2m长度内氧化铝夹杂超标,主要位于铸坯的内孤表面;头坯热轧卷的夹杂物检测中发现了K2O等成分,表明开浇过程由于拉速变化引起结晶器卷渣。     

优化精炼渣去除50Cr5MoV钢中Al_2O_3夹杂物的实验室研究

为了减少某钢厂EBT-LF-VD-VC工艺生产的50Cr5MoV轧辊钢中的Al_2O_3夹杂物,在实验室条件下,对LF精炼渣进行优化,研究了不同w(CaO)/w(Al_2O_3)比值的LF精炼渣去除夹杂的能力。结果表明:当w(CaO)=50%~55%,w(Al_2O_3)=25%~30%,即w(CaO)/w(Al_2O_3)=1.5~2.0时,优化后的精炼渣不仅能够去除大量的铝脱氧产物Al_2O_3,而且残余夹杂基本都转变为直径1~5μm且具有塑性的CaO-MgO-Al_2O_3球形复合夹杂。