SWRCH22A冷镦钢脱氧过程中非金属夹杂物生成热力学及工业实践

文中通过热力学软件FactSage 7.0和工业实践,对1 873 K下SWRCH22A冷镦钢脱氧过程中非金属夹杂物生成热力学进行研究.计算结果表明,当冷镦钢中[Al]含量增加到2×10-6以上时,平衡时钢中对应生成液态夹杂物、MnO·Al2O3和Al2O3,表明冷镦钢出钢过程应先加铝再加锰以降低精炼渣的氧化性.当冷镦钢中的[Mg]含量超过0.5×10-6时,钢中夹杂物由Al2O3转变为MgO·Al2O3;当钢中的[Mg]含量超过约9×10-6时,钢中夹杂物主要为MgO;随着钢中[Al]含量的提高,生成尖晶石夹杂物所需的最小[Mg]含量逐渐增大.当冷镦钢钢液中[Ca]含量超过约1.3×10-6时,钢中生成的夹杂物主要为液态钙铝酸盐;当钢液中的[Ca]超过约13×10-6时,钢中开始生成固态CaO夹杂物.冷镦钢中形成液态钙铝酸盐夹杂物所需的最小[Ca]含量随着钢中[Al]含量的提高逐渐增大.实验检测和热力学计算结果基本吻合,此外,研究发现,纯铁液的脱氧热力学与冷镦钢差异较大,因此,不能采用纯铁液的脱氧热力学指导冷镦钢生产实践.     

20CrMnTiH齿轮钢脱氧过程中非金属夹杂物生成热力学及工业实践

基于前人的研究结果,通过热力学计算软件Factsage 7.1分析了20CrMnTiH齿轮钢中复合脱氧平衡。热力学计算结果表明, LF精炼初期,钢中非金属夹杂物的主要成分为Al₂O₃;随着耐火材料的侵蚀以及合金的加入,氧化物夹杂转变为Al₂O₃·MgO,并含有少量CaO;钛合金化后,氧化物夹杂的种类无明显变化,主要成分为Al₂O₃·MgO,由于钛铁中带入少量Ca,氧化物夹杂中CaO略有增加;钙处理后,氧化物夹杂中CaO含量明显增加,Al₂O₃·MgO转变为Al₂O₃·MgO·CaO,夹杂物的平均成分落入液态夹杂物区域。热力学计算结果与实际生产过程中夹杂物的转变具有相同的规律,但实际生产过程由于多元脱氧体系中合金及脱氧元素加入顺序以及动力学因素导致与实际情况具有一定差异。     

重轨钢脱氧过程中非金属夹杂物生成热力学及工业实践

为了对重轨钢脱氧及夹杂物控制进行热力学研究,结合实际生产以及FactSage热力学软件,分析了U75V重轨钢复合脱氧及相应工艺条件下夹杂物的生成情况。研究结果表明,重轨钢生产过程中,随着脱氧反应的进行以及脱氧平衡的移动,钢中溶解氧含量不断降低,夹杂物成分由SiO₂-MnO向SiO₂-MnO-Al₂O₃及CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO不断转变,最终夹杂物组成为CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO;纯铁液的脱氧热力学和实际钢液存在较大差距。因此,不能采用纯铁液的脱氧热力学指导实际生产,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;此外,考虑重轨钢脱氧的同时,必须结合夹杂物控制,须在保证脱氧效果的同时,不影响夹杂物的去除效率且防止生成大尺寸夹杂物。     

含硫齿轮钢脱氧过程中非金属夹杂物生成热力学及工业实践

为了研究齿轮钢脱氧及夹杂物控制,结合工厂试验以及热力学计算,分析了在不同冶炼时刻,含硫齿轮钢的复合脱氧产物。研究结果表明,在冶炼过程中,随着脱氧反应的进行以及脱氧平衡的移动,钢中溶解氧含量不断降低,夹杂物组成由纯Al_2O_3夹杂转变为Al_2O_3-MgO-CaO-Ti_2O_3-CaS复合夹杂。纯铁液的脱氧热力学和实际钢液存在较大差距,不能采用纯铁液的脱氧热力学指导实际生产。     

GCr15轴承钢凝固过程组分变化对夹杂物析出的热力学研究

基于Fact Sage热力学软件的最小吉布斯自由能原理,研究了不同[Ca]、[Mg]、[Al]、[O]含量条件下GCr15轴承钢凝固过程中夹杂物的析出行为。结果表明:随着[Ca]含量由0.000 5%增加至0.004 5%,轴承钢中析出的夹杂物类型由Ca O·2Mg O·8Al_2O_3、Ca O·2Al_2O_3向2Ca O·Si O_2、Ca S转变,钢中夹杂物总质量分数由约0.004 5%增加到约0.009 4%。随着[Mg]含量从0.000 1%增加到0.000 9%,钢中析出的夹杂物由Ca O·Al_2O_3、2Ca O·Si O_2向Mg O·Al_2O_3和Ca S转变,钢中夹杂物总质量分数由约0.003 2%增加到约0.004 1%;[Al]含量由0.005%增加至0.05%时,钢中析出的夹杂物类型由2Ca O·Si O_2向Ca O·Al_2O_3、Ca O·2Al_2O_3转变,夹杂物总量由0.002 8%增加至0.003 3%,变化相对不明显;随着[O]含量由0.000 3%增加至0.002 1%,钢中析出的夹杂物类型由Ca S向Ca O·Al_2O_3、Ca O·2Al_2O_3转变,夹杂物析出量由0.002 4%增加到约0.005 1%。     

钡合金对GCr15钢脱氧和夹杂物变性的研究

在对影响轴承钢疲劳寿命的夹杂物分析的基础上，采用钡合金对轴承钢进行脱氧和夹杂物的变性处理。处理后的轴承钢的疲劳寿命比相同含氧量的铝终脱氧钢提高63．55％，且疲劳寿命的稳定性优于铝终脱氧钢。     

帘线钢凝固过程夹杂物生成热力学及工业实践

 非金属夹杂物是影响帘线钢拉拔性能的重要因素之一,为了研究帘线钢中夹杂物的生成及转变机理,使用ASPEX自动扫描电镜观察分析了帘线钢工业生产过程中不同碱度条件下从钢液到铸坯中非金属夹杂物的转变现象,并使用FactSage7.0热力学计算软件对非金属夹杂物的转变机理进行了讨论。在高碱度条件下,钢液中非金属夹杂物主要类型为低熔点的CaO-SiO₂-Al₂O₃-MnO,铸坯中非金属夹杂物的CaO和MnO含量有所降低,同时SiO₂含量有所增加。在低碱度炉次中,钢液中非金属夹杂物主要为较高熔点的SiO₂-MnO-CaO类型,Al₂O₃含量较低。连铸坯中非金属夹杂物的SiO₂含量与钢液相比有所增加,同时MnO含量降低。热力学计算结果表明,帘线钢凝固和冷却过程中的非金属夹杂物转变由夹杂物自身的相转变和析出、非金属夹杂物和钢液间的化学反应以及溶解氧和钢基体化学成分的反应3方面原因造成。热力学计算结果较好地解释了帘线钢工业生产中钢液和铸坯中非金属夹杂物成分和形貌的转变,为帘线钢中非金属夹杂物的控制提供参考。     

帘线钢脱氧过程中非金属夹杂物生成热力学

帘线钢要求良好的拉拔性能,而影响其拉拔性能的主要因素之一是钢中非金属夹杂物。钢中非金属夹杂物的主要来源为钢液的脱氧反应,为了更好地控制帘线钢中非金属夹杂物,必须对其脱氧热力学有深刻认识。然而,目前教科书中纯铁液脱氧热力学不能指导工业生产实践,且当前实际钢液的脱氧热力学没有系统化,需要进行深入研究。对帘线钢成分条件下的脱氧热力学进行了计算,并与纯铁液条件下的脱氧平衡曲线进行了对比分析,发现帘线钢成分条件和纯铁液条件下的脱氧平衡曲线差异明显。由于帘线钢实际生产过程中不可避免地存在多种合金元素,相比于纯铁液条件,帘线钢成分条件下的脱氧平衡曲线能够更加准确地指导帘线钢实际生产过程中的脱氧和非金属夹杂物的控制。     

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。     

GCr15轴承钢宏观夹杂物改善工艺实践

介绍了塞棒吹氩工艺在某钢厂320 mm×425 mm连铸机GCr15轴承钢的应用。比对了塞棒吹氩工艺与不吹氩工艺GCr15轴承钢宏观夹杂物的差异。结果表明,实施塞棒吹氩工艺的轴承钢宏观夹杂物,比未实施吹氩工艺的好。     

GCr15轴承钢夹杂物缺陷分析及改进

研究了转炉生产GCr15轴承钢铸坯的夹杂物、T[O]变化,铸坯中的夹杂物主要来自VD炉脱气和浇铸过程,钢材缺陷处的夹杂物主要是由Ca-Al-Mg等组成的复合夹杂物。通过控制精炼过程渣,优化精炼后期配电、氩气搅拌和碳化硅加入制度等措施,GCr15钢材的平均T[O]下降了8.45%,钢材缺陷率降低了0.26%,效果非常显著。     

非铝脱氧GCr15轴承钢的夹杂物演变和控制

铝脱氧轴承钢中常含有较多的D类、Ds类夹杂物,对轴承钢的疲劳性能影响较大.为了减少这类夹杂物,国内某钢厂采用低碱度渣、非铝脱氧的新冶炼思路冶炼轴承钢.对冶炼流程进行了过程取样,使用电镜、夹杂物自动分析系统等方法对夹杂物进行了表征,并研究了夹杂物的演变机理.研究表明,这种轴承钢中的全氧质量分数达到0.000 6％?0.0...     

LF-VD精炼过程中GCr15钢中夹杂物的行为

对GCr15在精炼过程产生的夹杂物进行分析,为减少夹杂、提升钢材质量奠定理论基础。采用金相、电子探针、光谱等方法,取样分析了西宁特钢EAF-LF-VD-CC流程冶炼的CA2r15在LFVD精炼时非金属夹杂物数量和尺寸的变化,并确定了各工位的夹杂类型和形成原因。试验结果表明,精炼过程夹杂总量一直呈下降趋势。LF精炼后,各...     

Q195热轧带钢脱氧过程非金属夹杂物生成热力学及工业实践

钢中非金属夹杂物主要来源于转炉出钢脱氧过程,国内某钢厂生产Q195热轧带钢采用硅-锰预脱氧和铝终脱氧,钢液中预脱氧产物主要为SiO₂和MnO,在吹氩过程由于铝元素的终脱氧,夹杂物中Al₂O₃含量逐渐升高,SiO₂含量逐渐降低,MnO含量几乎不变,使用FactSage软件通过理论计算解释了夹杂物成分演变规律。同时利用FactSage软件计算了Q195带钢Al、Si、Mn单独脱氧曲线以及Al-Si、Al-Mn和Si-Mn复合脱氧曲线,并与纯铁液脱氧曲线进行了对比,实际钢液脱氧曲线与纯铁液脱氧曲线有较大区别,各种元素间相互耦合作用,共同决定了某一元素的脱氧能力。     

GCr15轴承钢LF精炼过程脱硫能力的热力学评价

通过现场取样分析和热力学计算,评价了工业化生产GCr15轴承钢LF精炼工序的脱硫能力.分析了精炼温度、钢中酸溶铝含量、精炼渣的光学碱度对LF精炼过程硫分配比的影响.由于实际精炼过程中脱硫反应未达到平衡,实际测得的硫分配比低于理论计算值.得到了精炼温度为1 830～1 855 K,钢中酸溶铝的质量分数为0.020％～o.050％,精炼渣光学碱度在0.760～0.795范围内,精炼温度、钢中酸溶铝、渣的光学碱度及渣中Al2O3、SiO2含量对硫分配比影响的回归方程,该方程可作为实际生产条件下LF精炼工序脱硫能力的评价依据.根据回归方程,设计了改变精炼渣组成的3因素4水平正交实验,分析了精炼渣二元碱度R2及Al2O3和SiO2含量对硫分配比的影响,得出渣-钢间最优硫分配比的精炼渣组成(质量分数)为:CaO 55.11％,Al2O3 30％,SiO26.89％,MgO 8％,光学碱度为0.777.     

GCr15轴承钢轧制实践

根据GCr15轴承钢自身特性,结合三棒生产线加热炉特点,制定了加热工艺控制方案;结合三棒生产线设备布局特点,制定了轧制GCr15轴承钢的控轧控冷方案和快速收集方案。经生产实践检验,所生产的GCr15轴承钢系列产品均满足GB18254-200标准要求,产品质量得到了市场和客户的认可。     

转炉生产GCr15轴承钢工艺实践

介绍了石家庄钢铁有限责任公司采用转炉工艺生产GCr15轴承钢的工艺实践,采用转炉工艺成本较电炉工艺低,且质量能够满足要求,具有广阔前景.     

铝脱氧轴承钢GCr15精炼渣最优成分的分析与实践

为了研究铝脱氧轴承钢GCr15最适合的精炼渣系,利用FactSage热力学计算软件对MgO对精炼渣熔点的影响、精炼渣对平衡钢液成分的影响及精炼渣的脱硫能力等进行热力学计算,得出最适合的渣系成分,并将优化结果应用于国内某厂"100tEAF→LF→VD→CC"流程生产轴承钢GCr15的工业试验。结果表明,优化后的精炼渣系的主要成分(质量分数)为CaO 50%~55%,Al2O325%~33%,SiO26%~10%,MgO 5%~7%,R=5~7;使用该渣系进行工业试验,VD出站时全氧质量分数可达到0.001 1%~0.001 3%;铸坯中主要夹杂物为Al_2O_3、MgO-Al_2O_3、MnS、TiN、钙铝酸盐和硅酸盐等,其中氧化物类夹杂的个数密度在3个/mm~2以下,平均等效直径在4μm以下。