釉质耐火材料与铝脱氧和钙处理钢水之间的化学反应

通过与典型钢包炉渣CaO—MgO—Al2O3-SiO2之间的作用得到高氧化铝釉质耐火材料,研究了1600℃条件下,该釉质耐火材料对铝脱氧和钙处理钢水中非金属夹杂物产生的影响,并且研究了釉质耐火材料随反应时间的化学变化以及显微组织变化。由于液态釉质渗透到耐火材料的多孔尖晶石基体区域中,可观察到釉质耐火材料明显发生了化学反应。在钢水中产生各种不同的CaO—MgO—Al2O3-CaS体系非金属夹杂物,主要夹杂物为液态Ca—Al—Mg-O-S夹杂物以及它与固相的混合物,例如CaS、MgO和MgAl2O4。为了更清楚地了解釉质耐火材料与钢水之间的化学反应,采用FaetSage软件完成了热力学分析。     

冷轧薄板钙镁铝尖晶石类夹杂物成因分析

摘要：针对超低碳铝脱氧镇静钢在冷轧冲压过程中出现开裂情况进行了电镜和能谱成分分析,确定了主要夹杂物含有Al2O3、CaO及MgO,为钙镁铝尖晶石类夹杂物。研究了该问题炉次的钢包顶渣组分、中间包覆盖剂及涂层侵蚀情况,讨论了夹杂物的来源。结果显示,Al2O3为脱氧产物及二次氧化的产物;CaO的来源为渣中较高活度的CaO与钢水中酸溶铝Als反应导致Ca元素进入钢水,进而与钢水中的O生成CaO。MgO主要为中间包覆盖剂氧化镁及涂层融蚀的氧化镁进入中间包渣系,与钢水中的Als反应导致Mg元素进入钢水,再与钢水中的O生成MgO。     

430不锈钢尖晶石夹杂物控制的热力学分析

通过热力学计算,得出了硅脱氧430不锈钢熔体Fe-Mg-Al-Si-O体系MgO.Al2O3、2MgO.SiO2、3Al2O3.2SiO2和2MgO.2Al2O3.5SiO2的平衡相图,分析了控制尖晶石夹杂物形成与转变的热力学条件。结果表明:1 873 K时,当钢中Al的质量分数在1×10-6以下,钢水中基本不形成镁铝尖晶石;随钢水中溶解铝含量的逐渐降低,由尖晶石转变为2MgO.SiO2所需的溶解氧质量分数逐渐提高。当钢水中溶解镁的质量分数在2×10-6,控制钢水中w(Al)4×10-5、w(O)8×10-6时,对于抑制不锈钢尖晶石夹杂物的形成有利。     

高强度合金钢用高碱度渣精炼时非金属夹杂物演变机理的实验室研究

通过采用高碱度渣完成了高强度合金钢中非金属夹杂物演变机理的实验室研究讨论,目的在于形成低熔点的夹杂物以提高钢的抗疲劳性能。试验发现：钢／渣反应时间对夹杂物类型、组成和形态影响较大。随着反应时间从30rain延长至180min,固体MgO—Al2O3,以及MgO一基夹杂物最终转变成低熔点的（〈1773K）CaO—MgO—Al2O3,系夹杂物,而夹杂物形态变化路径为块状／角状一近似球状一球状。通过热力学计算得到A1：03／MgO·Al2O3／MgO和MgO／MgO-A1203／CaO·2Al2O3稳定图。结果表明：在钢一渣反应前期阶段将会形成MgO和MgO·Al2O3,夹杂物,因为Mg在钢水中的的活度远大于ca在钢水中的活度。然而,随着Ca活度的增加,固体MgO·Al2O3和MgO夹杂物将不可避免地并且逐步转变成复杂液态夹杂物,甚至当溶解[Ca]低到0．0002％时。因此,通过高熔点固体MgO·Al2O3,或MgO一基夹杂物核心周围被低熔点CaO—Al2O3外表面层环绕,描述CaO—MgO—Al2O3体系夹杂物的SEM—EDS图,其在热轧过程中被软化,因此有助于提高钢的抗疲劳性能。建立的模型阐明了夹杂物的变化机理,定性讨论了夹杂物的转变动力学,分析速度控制环节。从中发现了Mg和Ca在固体夹杂物核心的扩散,并且在夹杂物演变过程过程中,外表面层形成CaO—Al2O3可能是限制环节。然而,仍需进一步定量讨论有关夹杂物演变动力学的研究。     

Q345精炼过程中非金属夹杂物生成热力学及工业实践

Q345钢采用铝硅锰复合脱氧,在LF精炼过程中,钢—渣—夹杂物—耐火材料—合金—空气多元体系下夹杂物成分会发生转变。由于纯铁液脱氧热力学不能指导工业生产实践,且目前实际钢液的脱氧热力学没有系统化,需要进行深入研究。结合Factsage7. 0热力学计算,分析了Q345钢LF精炼脱氧、耐材侵蚀、钙处理等引起的钢液[Al]、[Si]、[Mg]、[Ca]含量变化对夹杂物成分的影响。转炉出钢采用铝硅锰复合脱氧,脱氧产物主要为Al2O3,随着钢中[Mg]含量上升,夹杂物由Al2O3转变为MgO·Al2O3尖晶石。钙处理会将夹杂物由MgO·Al2O3尖晶石转变为液态Ca-Al-Mg氧化物,但当喂钙过量时,夹杂物中CaO含量偏高,会影响夹杂物改性效果。利用Factsage7. 0热力学软件分析出的夹杂物成分与直接检测结果一致。     

49MnVS非调质钢水口堵塞原因分析

 非调质钢中含有较多的铝和硫,常在连铸过程中因水口蓄积钙铝酸盐或硫化钙而发生堵塞,影响生产的顺利进行。为了探究非调质钢的水口堵塞原因并提出预防措施,采用X射线荧光分析、X射线衍射分析和热力学计算,分析了非调质钢49MnVS的水口堵塞结瘤物。结果表明,水口堵塞物主要由CaO·6Al2O3、CaO·Al2O3、MgO·Al2O3和金属铁相组成,生产中钙的收得率仅为预期的53.33%;热力学计算表明,水口堵塞的原因是钢液中的钙铝质量比较低,生成了大量高熔点的CaO·6Al2O3和CaO·Al2O3夹杂物,夹杂物在水口处黏附聚集;同时,由于MgO-C质水口耐火材料被侵蚀,MgO在絮流区与Al2O3碰撞生成MgO·Al2O3,铁液滴在夹杂物孔隙中凝固黏结,使堵塞物进一步长大,将水口完全堵塞。因此,可以通过优化喂线操作、控制钢中的钙铝比位于0.127～0.225、改进水口材质等措施来预防水口堵塞。     

主出铁槽高耐用性沟底材的开发

高炉主出铁槽沟底材（以下称ML材），是在原内衬材料中加入了尖晶石（MgAl2O4），形成Al2O3-尖晶石-SiC—C系，从而降低了损耗速度。由于尖晶石中的MgO促进了出铁槽耐材中的SiC和CO气体的氧化反应，并在空隙内形成Al2O3-SiO2—CaO—MgO系玻璃相，同时具有使SiO2浓缩、增加的作用，因此提高其耐蚀性。     

调整炉渣成分抑制SUS304不锈钢中尖晶石夹杂物的生成

1绪言 用于精密电子部件等的不锈钢薄板对纯净度的要求非常严格。促成大型夹杂物的尖晶石（MgO·Al2O3）夹杂物就成了问题的核心。作者对不锈钢中尖晶石的生成机理进行了研究，确认在实际生产中存在着两种不同的机理，即钢水中Al、Mg和O反应，生成尖晶石；在CaO—SiO2-Al2O3-MgO系夹杂物中结晶析出了尖晶石。所以要抑制尖晶石夹杂物的生成，就必须把钢水中的Al、Mg浓度降低到尖晶石稳定范围之外，同时，把炉渣型夹杂物的组成控制在尖晶石初晶区之外。     

超低氧冶炼过程镁铝尖晶石形成的热力学分析与控制

 对超低氧试验钢精炼过程中镁铝尖晶石的形成机制和生成热力学计算分析表明：1873K时,MgO-Al2O3二元系夹杂物中MgO的质量分数超过17%时就能生成镁铝尖晶石;采用高碱度、w((CaO))/w((Al2O3))≈1、强还原性精炼顶渣对铝终脱氧钢液进行LF精炼时,在LF精炼中前期就实现Al2O3向MgO·Al2O3尖晶石的转变;钢液中的镁则是实现Al2O3向MgO·Al2O3尖晶石转变的中介和桥梁。而钢中镁含量是由酸溶铝控制的。因此,保持钢液中足够的铝含量是镁铝尖晶石生成的前提。生产过程中,当钢液的w(［Al］)达到0.03%时,w(［Mg］)只需要1.32×10-7以上就能生成MgO·Al2O3尖晶石。     

高碱度渣精炼对轴承钢夹杂物的影响

对国内外几家特钢厂生产的GCr15轴承钢中夹杂物进行了试验分析 ,结果表明 ,在炉渣碱度较高 (CaO SiO2 =3～ 4 5 )的精炼条件下 ,低氧含量 (≤ 7× 10 - 6 )的轴承钢中夹杂物主要为 :含Cr、Fe的复合MnS夹杂 ,TiN型夹杂 ,具有不同MgO含量的镁铝尖晶石 (MgO·Al2 O3)夹杂 ;未发现单独存在的铝酸钙型 (CaO·Al2 O3)球状夹杂物。随渣碱度提高和钢中氧含量降低 ,镁铝尖晶石夹杂物中的MgO含量增加 ;当渣系碱度CaO SiO2 达 4 5时 ,镁铝尖晶石夹杂物中含有CaO。     

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.     

2205双相不锈钢连铸过程中夹杂物的形成机制

摘要：为了研究2205双相不锈钢连铸过程中夹杂物的特征及形成机制，从2205双相不锈钢连铸中间包和板坯上分别取试样，利用扫描电镜分析夹杂物的类型及形貌特征，并结合热力学计算探讨夹杂物的演变规律及其形成原因。结果表明，2205双相不锈钢中间包中存在大于10μm的夹杂物，中间包中夹杂物类型主要为CaO Al2O3和CaO Al2O3 MgO球形夹杂物，板坯中夹杂物尺寸都小于10μm，板坯中CaO Al2O3和CaO Al2O3 MgO球形夹杂物外面包裹了一层TiN。错配度和热力学计算表明凝固过程中CaO Al2O3和CaO Al2O3 MgO球形夹杂物为TiN的析出提供了形核质点。     

LD-LF-CC流程冶炼87Si钢的非金属夹杂的演变规律研究

为了减少和控制87Si钢中的夹杂物,论文采用热力学计算和试样分析检测的方法,对LD-LF-CC工艺生产87Si钢的夹杂物在各工序的种类和数量进行了系统地研究,对减少和控制87Si钢中的夹杂物有指导意义。结果表明:夹杂物在LF进站时,Al2O3-SiO2-MnO系为主,随着LF精炼的进行,渣中大量的[Ca]进入钢液,夹杂物成分逐渐向Al2O3-CaO-SiO2夹杂物转变。轧材中夹杂物中Al2O3稳定在33%,CaO达到40%,CaO/Al2O3为1.2。对于87Si钢,Al含量在0.006%左右,需要0.0075%的Mg就会有镁铝尖晶石析出,Ca含量在0.077%~1.204%时,Al2O3会转化为液态。     

真空感应熔炼AerMet100超高强度钢脱氮实验研究

摘要：通过取样检测并结合热力学和动力学计算研究了氧化镁质（MgO）、镁铝尖晶石质（MgO·Al2O3）和氧化钙质（CaO）3种坩埚和2种真空压力（50~100Pa和5~10Pa）对AerMet100超高强度钢脱氮的影响。实验结果表明：随着精炼时间增加,3种坩埚在2种真空压力下的钢液中N质量分数都逐渐减少。相比之下,CaO坩埚脱氮效果最佳,2种真空压力下30min时N质量分数均减少到0.0005%。动力学计算结果表明：MgO和MgO·Al2O3坩埚在2种真空压力下的钢液中O和S活度较高,脱氮反应均服从2级,即钢液脱氮受界面化学反应控制;而CaO坩埚在2种真空压力下的钢液中O和S活度较低,脱氮反应均服从1~5级,即钢液脱氮由液相边界层传质和界面化学反应共同控制。此外,减小真空压力,脱氮速率加快,有利于钢液脱氮。     

Ti-IF钢水口堵塞分析

通过扫描电镜对Ti-IF钢水口堵塞物进行分析,研究表明水口堵塞物中分为2层,其中靠近水口耐火材料部分反应层为Ti-Al-O复合夹杂物和Al2O3夹杂物的混合物,靠近钢水的堆积层为Al2O3夹杂和冷钢的混合物。利用扫描电镜对浇铸炉次的中间包钢水中的夹杂物进行了分析,通过分析发现中间包钢水中含有大量的Ti-Al-O复合夹杂物和Al2O3夹杂,中间包钢水中Ti-Al-O复合夹杂物和Al2O3夹杂是水口堵塞的主要原因。     

钢水中夹杂物与耐火材料的反应吸附行为

 连铸浇注过程中耐火材料壁面常出现夹杂物聚集、结瘤的问题,不仅降低连铸生产效率和耐火材料寿命,还影响铸坯质量。研究钢液中Al2O3夹杂物在MgO壁面结瘤过程,建立Al2O3夹杂物和MgO壁面的化学反应吸附模型。模型分析结果表明,耐火材料壁面粗糙度为3 μm,夹杂物与壁面接触时间为2×10－6 s,化学反应生成的MgAl2O4可以使半径小于42 μm的夹杂物颗粒吸附在壁面上;半径为5 μm的夹杂物颗粒受到的化学吸附力在5×10－6 s时间内由1.3×10－6增加到2.8×10－6 N;尺寸小于3 μm的夹杂物颗粒非常容易结合在一起,引发结瘤问题。模型的分析结果与实际生产结果相吻合,具有较好的适用性。     

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.     

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.     

添加Li2O对CaO—Al2O3-MgO基夹杂物结晶行为的影响

本文系统地研究了CaO—Al2O3-MgO中氧化物粉末的结晶行为，这些氧化物是铝镇静钢中的主要非金属夹杂物，将33％CaO-62％Al2O3—5％MgO和30％CaO-57％A1203—5％MgO-8％Li2O玻璃粉在空气中加热到1073～1673K，时间8—512s。试验发现，加热后的CaO—Al2O3-MgO玻璃体能马上结晶，而且也证实了添加Li2O能加快这种玻璃体的结晶速度，并且也能控制晶粒的聚合。此外，采用纳米压痕仪研究了经过512s热处理的结晶玻璃相压痕硬度，结果表明：添加Li2O能降低样品的硬度，说明Li2O能改善铝酸盐夹杂的塑性。     

低碳铝镇静钢连铸头坯夹杂物

利用氧氮分析仪和大样电解法对某厂采用210t BOF—220t LF—CC所生产的低碳铝镇静钢不同浇铸长度头坯夹杂物进行研究,并与正常坯相比较,得到结论如下：随着浇铸长度的增加,头坯中w(T［O］),w(［N］)和大型夹杂物数量均逐渐下降;头坯中夹杂物主要为TiN,SiO2,Al2O3-SiO2和Al2O3-MgO-CaO复合夹杂物,另外还发现少量的MgO夹杂物;头坯夹杂物数量增加的主要原因是钢水二次氧化、中间包覆盖剂和结晶器保护渣卷入;另外,钢包引流砂和中间包内衬也是导致头坯中夹杂物数量增加的原因。建议该厂该低碳铝镇静钢头坯的切废长度为大于4.0m。