外加电流对钢中夹杂物影响的研究进展

钢中夹杂物的控制及去除一直是冶金界研究的热点问题。在对国内外相关文献综合分析的基础上,简要回顾了夹杂物在钢液中的危害及夹杂物的常规去除方法,介绍了外加电流的电流形式及通电方式,综合阐述了利用外加电流控制钢中夹杂物形貌、尺寸和迁移的研究现状。同时,对外加电流在防止浸入式水口堵塞方面的应用进行了分析。外加电流可促使钢液中夹杂物细化、团聚或者形变,产生何种效应取决于具体试验条件及施加电流的参数。另外,利用外加电流对夹杂物的迁移效应,在防止浸入式水口堵塞方面得到了应用。目前,外加电流作用于钢中夹杂物的机理并未形成统一的认识,还需进一步研究。     

脉冲电流对钢液凝固过程中夹杂物迁移行为的影响

在钢液凝固过程中施加脉冲电流,通过观察和分析凝固试样中夹杂物的形貌、数量、尺寸和分布状态等,以研究施加脉冲电流对钢中夹杂物迁移行为的影响。结果表明,在脉冲电流的影响下,钢液凝固初期形成的晶核会发生脱落而形成结晶雨;在晶核下落过程中,钢中夹杂物也会随之向下部迁移。随着脉冲电流强度的逐渐增加,钢锭上、中部夹杂物逐渐减少,晶粒尺寸变小。在本试验条件下,当电流强度为56.6 A/cm2 时,钢锭上、中部夹杂物的总面积和总数量分别比未施加脉冲电流时的降低46.9% 和35.6%。对于夹杂物含量要求较高的钢种而言,在钢锭凝固过程中施加脉冲电流,控制结晶雨的形成和迁移过程不失为一种有效去除钢中夹杂物、提高钢锭质量的技术手段。     

脉冲电流对钢液凝固过程中夹杂物迁移行为的影响

在钢液凝固过程中施加脉冲电流,通过观察和分析凝固试样中夹杂物的形貌、数量、尺寸和分布状态等,以研究施加脉冲电流对钢中夹杂物迁移行为的影响。结果表明,在脉冲电流的影响下,钢液凝固初期形成的晶核会发生脱落而形成结晶雨;在晶核下落过程中,钢中夹杂物也会随之向下部迁移。随着脉冲电流强度的逐渐增加,钢锭上、中部夹杂物逐渐减少,晶粒尺寸变小。在本试验条件下,当电流强度为56.6 A/cm2 时,钢锭上、中部夹杂物的总面积和总数量分别比未施加脉冲电流时的降低46.9% 和35.6%。对于夹杂物含量要求较高的钢种而言,在钢锭凝固过程中施加脉冲电流,控制结晶雨的形成和迁移过程不失为一种有效去除钢中夹杂物、提高钢锭质量的技术手段。     

酸溶铝含量对硅镇静钢夹杂物特征及水口堵塞的影响

通过500 g MoSi₂电阻炉熔炼试验考察了酸溶铝Als含量对硅镇静钢中夹杂物形貌、组成、数量及熔点的影响,并对KR铁水预处理-BOF-吹Ar-LF-CC流程现场水口残留物进行微观观察,探讨了夹杂物堵塞水口的机理,提出了硅镇静钢中铝含量的合理控制范围。结果表明,随Als含量增加硅镇静钢的夹杂物熔点升高,夹杂物数量减少;观察水口残留物为低熔点夹杂物镶嵌高熔点夹杂物,高Als钢中固态夹杂物以熔融态夹杂物为粘结剂聚集而粘附水口;钢液中Als含量控制在0.0030%~0.007 5%不会生成皮下气孔、不易水口堵塞。     

38CrMoAl钢浸入式水口结瘤机理研究

通过对高铝钢38CrMoAl连铸方坯生产过程中钙处理前后水口结瘤物的物相测定和钢中夹杂物的类型分析,研究高铝钢中间包浸入式水口处结瘤机理。分析结果显示,Al_2O_3、MgO·Al_2O_3和CaS是堵塞中间包水口的主要物质,水口堵塞的原因是钢液中的高熔点夹杂物在水口内壁聚集、粘结。钢中较高的S含量、精炼渣系控制不当、钙处理过度是引起水口堵塞的主要原因。针对上述原因,结合实际生产提出了高铝钢水口结瘤改进措施。     

气泡去除夹杂物技术研究现状及发展趋势

利用气泡去除钢中夹杂物是洁净钢生产中重要的精炼手段之一。气泡去除夹杂物机理表明,通过气泡碰撞粘附夹杂物上浮和气泡尾流携带夹杂物上浮是气泡去除夹杂物的两种主要方式,微小气泡具有优异的粘附去除钢中夹杂物效果已成为共识。对钢包吹氩、钢包长水口吹氩、反应诱发微小异相技术、中间包气幕挡墙、增压减压法、超声空化法、増氮析氮法和微小氢气泡法等气泡去除夹杂物的去除效果和应用前景进行了比较分析,结果表明钢中生成小尺寸气泡对夹杂物去除效果优于大尺寸气泡。利用弥散微小气泡去除钢中夹杂物技术的开发越来越受到冶金工作者的重视,部分新技术已被开发并趋于成熟。     

40Si2MnV钢连铸时水口堵塞原因分析

对天钢生产的40Si2MnV钢连铸水口堵塞物进行了检验,以分析水口堵塞物的来源和连铸水口堵塞机理。结果表明,随着冶炼周期的增加,钢包长时间浸泡于钢液中,钢包耐火材料受侵蚀而产生的大量镁铝尖晶石类夹杂物在水口内壁聚集粘结是导致水口堵塞的主要原因。提出了相应的改进措施,为解决炼钢过程中钢包水口堵塞问题提供了技术依据。     

RH精炼真空度对超低碳钢夹杂物去除的影响

 大尺寸非金属夹杂物是引起超低碳钢冷轧钢板表面线状缺陷的重要原因。以IF钢为例,铸坯中大尺寸夹杂物主要有3类,即结晶器保护渣卷入后被凝固坯壳捕获;连铸过程中钢水二次氧化产生且未上浮去除的;钢液中未充分去除的夹杂物在浸入式水口处粘连、堵塞,后续堵塞物脱落被凝固坯壳捕获。钢液一次脱氧生成的夹杂物中,不低于100 μm的夹杂物在RH处理过程中较容易去除,100 μm以下的夹杂物受钢液的流动影响较大,特别是不超过20 μm的夹杂物由于其上浮时间长、钢液流动的跟随性好,去除难度较大。RH是超低碳钢最重要的精炼设备,也是夹杂物去除的关键环节,研究RH去除20 μm夹杂物的新技术具有重要的意义。研究了RH脱碳结束加铝后真空度对夹杂物去除的影响,创新性提出了低真空度去除不超过20 μm夹杂物的新技术。研究结果表明,与高真空度处理工艺(常规工艺)相比,低真空度(压力5 kPa)处理的钢液中夹杂物数量降低更显著,中间包钢液总氧质量分数平均降低0.000 2%,钢液增氮水平相当。冷轧钢板因炼钢原因导致的线状缺陷降级率比常规工艺降低了29%。夹杂物在钢液中的跟随性理论分析表明,低真空度处理工艺下RH内钢液循环流量和钢液流速减小,降低了RH处理过程中夹杂物随钢液的跟随性,提高了不超过20 μm夹杂物的去除效率,有效改善了水口堵塞程度、提高了轧板表面质量。     

板坯铸机水口堵塞的原因分析与改进

为解决精炼含铝钢种浇注时浸入式水口堵塞的问题,对连铸水口堵塞结瘤物进行了取样分析,找出钙处理不利于低熔点C12A7的形成以及二次氧化和夹杂上浮不足的原因,制定了新的钙处理工艺、透气砖安装及全程保护浇注等措施。措施实施后降低了钢中w(O)(35×10-6),促进了夹杂上浮去除,避免了连铸过程中水口堵塞事故的发生。     

梅钢浸入式水口防止堵塞的机理研究与实践

重点研究了梅钢浸入式水口堵塞来源和堵塞机理。通过扫描电镜、能谱分析等手段对水口中堵塞物进行了分析,发现堵塞物中Al2O3占51.81%,为造成水口堵塞的最主要原因。在此基础上,主要从减少Al2O3生成及阻止夹杂物在水口壁积聚两方面入手,采取了一系列工艺控制和改善措施,使单水口的连浇炉数由改进前的平均6炉提高到了9炉,连铸生产逐步顺行。     

稀土钢冶炼工艺控制及水口堵塞机理的研究

文章介绍了稀土钢冶炼时各工序的控制情况,试验结果表明当钢中氧、硫含量极低时,稀土仍有一定的脱氧、脱硫作用,钢中夹杂物以尺寸为3～5μm的细小稀土氧硫化物为主。浇注过程中水口堵塞严重,堵塞物以冷钢为主,通过对水口堵塞机理的分析提出了提高钢水和稀土合金洁净度、提高浇注温度、开发新型水口等措施来解决稀土钢浇注水口堵塞的问题。     

电子束流促进冶金过程中夹杂物迁移去除的研究现状

夹杂物的去除一直是材料冶金行业研究的焦点问题.经过几十年的发展,传统的冶金除杂技术不能完全满足现代工业生产的需求,仍需要不断探索和研发新的除杂技术.近年来,在合金熔体中施加电子束流强化夹杂物迁移去除的冶金技术因具备清洁高效的特点受到了广泛关注.这种夹杂物去除技术的主要机制有与密度差相关的物相分离机制、流体动力学机制,以及与电性能相关的电迁移机制、电磁挤压力机制、电自由能驱动机制和扩散双电层理论等.依据这一类原理,形成并发展了一系列先进的施加电子束流强化冶金除杂的技术,如连续电流除杂技术、脉冲电流除杂技术、电子束冶金除杂技术等.在此基础上,本文就电子束流对冶金过程中夹杂物去除的影响及相关技术和机理进行了综述,对未来该研究的方向及趋势进行了展望.     

梅钢浸入式水口防止堵塞的理论与实践

本文重点研究了梅钢浸入式水口堵塞物来源和堵塞机理。通过扫描电镜、能谱分析等手段对水口中堵塞物进行了分析,发现堵塞物中Al2O3占51.81%,为造成水口堵塞的最主要原因。在此基础上,主要从要减少Al2O3生成及阻止夹杂物在水口壁积聚两方面入手,采取了一系列工艺控制和改善措施,使单水口的连浇炉数由改进前的平均6炉提高到了9炉,连铸生产逐步顺行。     

脉冲电流作用下钢液中TiN粒子长大模型

Ti微合金钢在连铸过程中常常会产生粗大TiN析出物导致水口蓄流等问题,而脉冲电流会影响TiN粒子的尺寸大小。建立脉冲电流作用下静态钢液中TiN粒子长大的动力学模型,通过试验数据对模型进行修正,并基于模型探讨电流强度和冷却速率对钢中TiN粒子尺寸的影响。结果表明,相同温度下,钢液中TiN粒子尺寸随电流增大而减小;相同电流下,TiN粒子尺寸随钢液降温过程的进行逐渐减小,降温时间越久其尺寸越小。脉冲电流可有效抑制钢中TiN粒子的长大,且电流强度越大、通电时间越久,抑制效果越好。模型计算结果与试验数据基本吻合,验证了模型的有效性。研究结果为通过脉冲电流实现钢中TiN析出物尺寸的控制提供了理论基础。     

连铸中间包水口堵塞机理及控制技术的发展

中间包水口堵塞问题严重影响连铸正常操作,造成铸坯卷渣、铸坯质量恶化,解决好中间包水口堵塞问题对于稳定连铸生产、提高铸坯质量具有重要意义。结合前人研究成果,总结了不同钢种、脱氧与精炼工艺条件下连铸中间包水口堵塞的机理,评述了钢液中夹杂物的生成、夹杂物向水口内壁面传递、粘附与沉积等因素对水口堵塞的影响机制,分析了各种防止水口堵塞控制技术的特点,提出了改善水口堵塞技术和理论研究方向。     

钢包长水口内小气泡形成的研究现状与展望

钢液中微小夹杂物在连铸节奏时间内通过浮力自然上浮难以去除,利用高速流动的钢液将气体打碎成小气泡是去除钢液中微小夹杂物的一种可选措施。综述了钢包长水口内小气泡形成的研究现状及存在的问题,并利用化工领域对气泡在湍流液体中破碎与合并的相关研究成果,将其用于分析长水口内小气泡的形成过程。指出了最初气泡在长水口内高湍流区停留时间短是制约长水口内小气泡形成的主要因素,并对长水口内小气泡形成的控制方法进行了展望。     

TS06钢连铸水口堵塞的机理分析及改善措施

结合天津钢铁有限公司炼钢厂的实际生产情况,对TS06拉丝专用钢连铸水口堵塞的成因、机理进行分析和研究,总结出了应对其水口堵塞的措施,并在实际生产应用中取得了良好的效果,为TS06浇注的顺利进行提供了有力的指导.通过生产实践,对钢水中悬浮的非金属夹杂物进行变性处理,减少了脱氧产物的沉积,提高了钢水的纯净度,能够有效地防止水口堵塞.     

连铸浸入式水口结瘤和堵塞的原因分析及控制措施

分析了浸入式水口结瘤物、堵塞物的结构和大致化学成分,介绍了水口内壁结瘤和堵塞的多种原因,并从改善水口材质及结构、减少夹杂物或改性夹杂物、优化局部钢水流动状态和施加外场4个方面总结了抑制水口结瘤和堵塞的措施。     

不锈钢连铸浸入式水口的堵塞类型及堵塞机理

据日刊《CAMP-ISIJ》报道：由于不锈钢合金含量高且合金元素种类多，钢液粘度较大且夹杂物不易排除，除了影响铸坯和钢材质量外，还会加重连铸结晶器浸入式水口内壁的夹杂物或金属附着而造成水口堵塞，影响多炉连浇生产的正常进行。为此，川崎公司通过对水口内壁上夹杂物的凝聚粘附研究，查明了水口堵塞类型及机理。     

稀土钢连铸过程水口结瘤的研究现状

随着稀土钢产量的增加,连铸过程水口结瘤问题越来越受重视。 文中阐述了稀土钢引起水口结瘤的研究现状, 并总结了预防结瘤的相关措施。 稀土钢水口结瘤物的主要成分是 RE₂O₃、RE₂O₂S、RE₂S₃及 REAlO₃。 钢液中稀土在水口表面吸附并与耐火材料反应是产生水口结瘤的根本原因,因此,降低稀土与耐火材料的接触面是控制水口结瘤的关键。目前,对水口吹氩气保护、材料改性或施加电流是预防结瘤较为有效的措施;碱性和低润湿性材料的使用也是预防稀土钢结瘤的措施之一;另外,施加电流能使水口壁表面形成玻璃膜,抑制稀土夹杂物在水口壁上黏附,亦能达到控制水口结瘤的目的。