钙处理过程夹杂物演变及热力学分析

通过检测分析钙处理前后钢中夹杂物的形貌和成分的变化,探讨钢液钙处理过程中夹杂物演变规律.利用热力学计算,优化钙处理工艺.结果表明,钙处理可以将钢液中不规则固态夹杂物改性为球形液态夹杂物;1873 K下,当[Al]为0.030%时,[O]控制在5×10^-617×10^-6,[Ca]控制在0.7×10^-630×10^-6,钢中夹杂物变性效果良好;当[Al]为0.030%时,[S]控制在6×10^-619×10^-6,既能使钢中Al₂O₃夹杂生成液态铝酸钙夹杂物,同时又可以减少CaS生成.     

钙处理H13钢中夹杂物的转变

利用真空感应炉和扫描电镜等设备, 实验研究了钙处理对H13模具钢中夹杂物的影响, 并对钢中夹杂物的转变进行了热力学计算, 讨论了钙处理对夹杂物成分和结构的影响.结果表明:钙处理H13钢后, 夹杂物尺寸减小, 圆形度提高, 夹杂物面积比降低;夹杂物由钙处理前的Si O₂-Al₂O₃系夹杂物转变为Ca O-Si O₂-Al₂O₃- (MgO) 系夹杂物, 钢中Ca质量分数达到12×10^-6时, 夹杂物完全处于Ca O-Si O₂-Al₂O₃- (MgO) 相图的1400℃低熔点区以内;钢中高的T.O含量使Ca S不会在钙处理后形成, 钢中Ca/T.O的质量分数比达到0.3时, 复合夹杂物中的Al₂O₃将会完全消除; (Mn, Cr) S夹杂依附氧化物夹杂析出, Mn、Cr和S的偏析程度决定了复合氧硫化物夹杂的形貌.     

铝镇静钢中夹杂物钙处理改性及其影响因素

 钙处理广泛应用于铝镇静钢中非金属夹杂物的改性,但在工业实践中的改性效果差别很大。为了探究钙处理效果差异的原因,通过工业试验和热力学计算研究了铝镇静钢钙处理前后非金属夹杂物的演变,并讨论了钙处理改性夹杂物的影响因素。结果表明,浇铸末期钢液中的T[O]和T[N]质量分数分别为0.002 9%和0.003 9%。精炼前期钢中夹杂物Al₂O₃质量分数达90%以上,钙处理后,钢液中钙质量分数快速增加至0.002 5%,同时夹杂物中CaO质量分数由钙处理前的4%迅速增加到23%,Al₂O₃质量分数由钙处理前的82%降低至70%,夹杂物由团簇状Al₂O₃转变为球形的Al₂O₃-CaO复合夹杂物,夹杂物平均成分靠近液相区。由于二次氧化,浇铸时钢中的T[O]和T[N]含量升高,夹杂物的尺寸和数密度增加,因此,需要加强钢液的保护浇铸。在连铸与轧制过程中,夹杂物中CaO质量分数由中间包中的20%增加至轧材中的37%,Al₂O₃质量分数由中间包内的77%降低至56%,夹杂物的平均成分向液相区移动,但夹杂物类型不发生改变,仍为球形的钙铝酸盐。通过热力学计算得到本研究中试验钢种夹杂物“液态窗口”对应的钙质量分数为0.001 1%～0.002 8%,此外钢液成分对钙处理的“液态窗口”影响很大。随着钢液中T[O]含量升高,“液态窗口”变宽,但所需喂钙量增加;随着钢液中T[S]含量增加,“液态窗口”变窄;钢液中的T[Al]含量对“液态窗口”无明显影响。     

钙处理对钢中夹杂物性质影响的实验研究

在实验室条件下用金相显微镜、扫描电镜对钢液钙处理前后钢样进行观察,研究了钢中夹杂物在形态、分布、数量、尺寸、组成等各方面的变化.据此探索钢中形成有利夹杂物的途径与方法,为实际生产提供理论依据及数据参考.     

欧标Ⅰ类轴Ds类夹杂物控制生产实践

针对某钢厂欧标Ⅰ类车轴钢Ds类夹杂控制不稳情况,对车轴钢坯和车轴中超标Ds类夹杂物进行扫描能谱分析,并对其形成机理及影响因素进行研究分析,提出了车轴钢Ds类夹杂物控制措施。结果表明：车轴坯和车轴中Ds类夹杂物主要是以钙铝酸盐为主,含少量尖晶石和CaS的复相夹杂,为钢中内生夹杂。通过钙处理的稳定控制,终点氧含量控制在0.02%以下,炉渣碱度控制在3.0～6.0,CaO/Al₂O₃控制在1.2～2.0,RH精炼过程铝损在20%内,中间包铝损控制在30×10^-6内等措施的有效实施,可以有效实现车轴钢超标Ds夹杂物的稳定控制。     

残钙量对夹杂物变性效果的影响

通过热力学计算,分析了残钙量对低碳低硅铝镇静钢中夹杂物钙处理变性效果的影响,并结合实验室实验和现场试验对分析结果加以验证,提出了合理的残钙量范围。     

钙处理工艺对夹杂物变性理论分析与实践

通过钙处理的热力学分析,界定钢液中w（Al）、w（S）、φ（O）对钙处理夹杂物的变性的影响,并针对萍钢二炼钢厂冶炼的钢水条件,改变钙处理的工艺条件。从而改善钢水品质,保证了钢水的可浇注性以及材质的性能。     

镁钙处理对车轮钢中夹杂物及疲劳性能的影响

在250 t钢包内对某车轮钢分别进行了镁、钙处理,探讨了夹杂物特征对钢疲劳寿命的影响,得出如下结论:镁处理、钙处理钢中T.O含量变化不大,均在0.0025％以下,但镁处理钢氮含量比钙处理钢普遍要低;钙处理精炼结束后钢中典型夹杂物主要为铝酸钙和(Ca,Mn)S,而镁处理钢中主要为尖晶石—铝酸钙复合夹杂物、尖晶石—硫化钙包裹型复合夹杂物,夹杂物尺寸较钙处理明显减小;当外部应力大于470 MPa后,镁处理钢的疲劳寿命几乎都大于钙处理钢,由此证明镁处理对改善钢的疲劳寿命有一定的贡献.     

超低碳钢夹杂物控制技术探讨

本文综述了超低碳钢的夹杂物起源,并以日本等先进钢厂的实践经验为基础,对Al2O3夹杂物的产生的工艺过程、影响因素重点进行了讨论,包括渣钢间二次氧化行为、RH处理中夹杂物行为、夹杂物的上浮行为以及铸坯的皮下气泡等.钢包渣改质是控制二次氧化的重要手段,RH加铝前自由氧含量尽可能降低,将浇铸时的氩气量降低均为控制超低碳钢的Al2O3类夹杂物的有效措施.     

钙处理钻具用钢中CaS夹杂物分析

分析了钙处理油井钻具用钢37CrMnMo中夹杂物的特征,通过适当的钙处理,钢中主要形成细小的CaO-Al2O3-CaS复合夹杂物颗粒,夹杂物球化效果较好,但个别炉次中出现了大颗粒的不连续点状CaS夹杂。通过数据统计与热力学分析论述了钢中Al、Ca、O、S对CaS夹杂物的影响机理,并提出通过严格控制铝脱氧剂的加入量,可以有效控制夹杂物。     

钢液成分对钙处理夹杂物改性效果的影响

钙处理是解决铝镇静钢水口结瘤问题的常用手段。通过热力学计算和工业试验研究了钢液成分对钙处理夹杂物改性效果的影响。FactSage热力学计算表明,在一定温度下,钙处理夹杂物改性效果与钢液中氧、硫相对含量密切相关。氧含量一定时,一定范围内的硫含量越高,平衡时夹杂物能达到的最大液相率越小,喂钙量的工艺窗口越窄;硫含量一定时,一定范围内的氧含量越高,平衡时夹杂物能达到的最大液相率越大。工业试验中,对中间包取样,低氧高硫炉次钢中典型夹杂物主要相是高熔点镁铝尖晶石和CaS复合夹杂物,高氧低硫炉次钢中典型夹杂物主要相是低熔点钙铝酸盐。工业试验分析结果与理论计算的趋势一致。     

钙处理对430不锈钢板坯夹杂物的影响

通过热力学计算分析了430铁素体不锈钢钙处理后在生成液态夹杂物区间内钢中钙质量分数和铝质量分数的关系,并对430铁素体不锈钢未采用钙处理和采用钙处理板坯中夹杂物类型、数量进行了对比,分析了钙处理夹杂物变性过程。结果表明,精炼过程喂入硅钙线可以得到理想的钙处理效果。钙处理后430钢水中高熔点的Al_2O_3和低变性的CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO夹杂物得到良好变性,夹杂物数量比未采用钙处理时明显减少,夹杂物尺寸都小于15μm。CaO和Al_2O_3两者通过发生化学反应变性为低熔点的液态夹杂物。     

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。     

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。     

PMO对GCr15轴承钢连铸坯中MnS夹杂物的影响

为了研究PMO对GCr15轴承钢连铸坯中MnS夹杂物的影响,首先采用自动扫描电镜(Aspex Explorer)分析脉冲磁致振荡(Pulse Magneto-Oscillation,PMO)技术对钢中MnS类夹杂物组成和形貌的影响,然后利用电子探针测量固液界面前沿的元素含量,并在此基础上,计算了PMO处理后MnS析出温度变化。结果表明,PMO处理促进了内弧1/4、中心和外弧1/4处的大于8 μm的MnS夹杂物数量百分比的降低;PMO处理后固液界面前沿S元素质量分数在试样凝固50%和70%处分别降低60%和36%,而Mn元素含量变化不大;同时,PMO处理可降低MnS夹杂物的析出温度。     

开浇过程二次氧化对铝脱氧不锈钢中夹杂物的影响

为了研究铝脱氧不锈钢开浇过程中二次氧化对钢水洁净度和夹杂物演变的影响,实现钢中夹杂物的有效控制,分别在LF精炼出站、开浇过程中不同时刻取样,采用扫描电镜、ASPEX自动分析仪、热力学计算等不同方法研究了铝脱氧不锈钢中夹杂物的形貌、成分、数量和尺寸分布,确定了铝脱氧不锈钢开浇过程中夹杂物的演变行为和对应机理.研究结果表明,开浇过程钢中氧氮质量分数、夹杂物数密度变化规律类似,20 min时分别增加至7.4×10-5、0.0674%、17.1 mm^-2,此后随着浇铸过程进行逐渐降低;LF精炼出站时钙处理改性夹杂物效果较好,其类型主要为Ca O-Al₂O₃-SiO₂-MnO-(MgO),开浇过程中二次氧化降低了钙处理操作的作用效果,20 min时夹杂物类型转变为MnO-Al₂O3-SiO₂-CaO复合夹杂物,浇铸约60 min时,连铸过程中钢水的洁净度基本达到稳定,此时夹杂物类型重新转变为Ca O-Al₂O₃-SiO     

锆质过滤器对钢中夹杂物的影响

对南京钢铁联合有限公司炼钢厂中间包ZrO2质陶瓷过滤器进行试验研究,通过在装有过滤器的中间包取样,并用多种分析手段系统研究钢中全氧质量分数及钢中非金属夹杂物种类、质量分数、粒度组成等,从而评价中间包过滤器去除夹杂物的能力。试验结果表明,陶瓷过滤器对于钢液中的夹杂物过滤效果明显,中间包内30μm以上夹杂物去除率达41.6%,中间包去除夹杂物的能力有力保障了高品质钢的生产。但需要进一步合理控制钙处理工艺,减少钢液二次氧化,提高钢液洁净度。     

马钢SPHC钢钙处理的热力学分析

针对马钢CSP生产的SPHC钢钙处理现状,应用热力学平衡模型计算了钙处理钢液中的S-Ca、Al-Ca平衡反应,得出CaS容易在相对较高和温度较低时析出,1 873K时变性处理形成C_(12)A_7和C_3A的理论钙铝比值应分别满足w([Al])~2/w([Ca])~3≤2.90×10~5和9.62×10~3。参照实际生产数据,经分析提出该钢种钙处理时w([Al])~2/w([Ca])~3≤5.0×10~4、w([Ca])/w([Al])为0.09~0.11、w([S])≤0.003%等的合理控制范围。     

电弧炉短流程冶炼石油套管钢中夹杂物的演变规律

为研究石油套管钢(34Mn6)中夹杂物的演变规律,对钙处理效果进行精准化控制,进行全流程取样分析,通过采用SEM-EDS分析夹杂物形貌和成分,同时结合Aspex夹杂物自动分析仪统计夹杂物的数量、成分和尺寸分布。研究结果表明,LF精炼具有较好的脱硫与脱氧能力;钙处理前,由于渣钢反应的进行,夹杂物数量明显减少,夹杂物成分中SiO₂含量增加;经过钙处理后,夹杂物成分发生显著变化,由MgO-Al₂O₃系转变为MgO-Al₂O₃-CaO系和SiO₂-Al₂O₃-CaO系,夹杂物形貌由尖角夹杂向球状夹杂过渡。在铸坯中,夹杂物数量减少,其成分已偏离液相区,向富CaO区域移动。对钙处理进行优化,通过利用热力学软件FactSage进行计算,得出钢液中钙的质量分数稳定在0.001 3%时对夹杂物的改性效果最佳,钢液中的夹杂物控制较好。     

钙处理时机对LF-RH精炼过程Al2O3基夹杂物的影响

为研究LF-RH精炼工艺生产Q690钢时不同钙处理时机下夹杂物特征的变化,开展工业试验对RH精炼前后钙处理炉次取样进行定量分析对比。钙处理后夹杂物中CaO质量分数持续增加,CaS质量分数瞬态增加,夹杂物熔点降低。RH精炼前钙处理炉次中,RH精炼过程夹杂物的成分接近低熔点区,结束时夹杂物数量密度和面积分数分别为15个/mm2和0.01%。RH精炼后钙处理炉次中,RH精炼过程夹杂物依旧为高熔点Al₂O₃-MgO类型,结束时夹杂物数量密度和面积分数分别降至1个/mm2和0.002 5%。RH精炼前钙处理会使RH精炼过程夹杂物熔点以及夹杂物与钢液间的接触角降低,导致夹杂物去除驱动力降低,从而抑制夹杂物的去除。因此LF-RH精炼工艺生产铝脱氧钢时,为提高精炼过程钢中非金属夹杂物的去除效率,应在RH精炼后进行钙处理操作。