含钛焊丝钢小方坯连铸水口的结瘤机制

 利用扫描电镜对含钛焊丝钢中夹杂物性质及连铸水口结瘤物的物相组成进行了分析,并结合热力学计算研究了水口结瘤的形成机制。结果表明,LF 精炼出站钢液中存在大量Al2O3、TiO2夹杂物,并不断附着沉积在水口内壁形成氧化铝型、氧化钛型或两者结合的结瘤物,连浇炉数仅为4次。通过优化钢中［Al］-［Ti］-［O］关系,控制铝质量分数在钛-铝竞争氧化平衡线之上,即w(［Ti］)/w(［Al］)4/3>84.49 且w(［Ti］)/w(［Al］)>7.46,当钢液中w(［Al］)<0.0068%时,能够降低Al2O3夹杂比例,有效减轻水口结瘤,连浇炉数提升至6炉次。     

含Ti焊丝钢钢水可浇性的研究与控制措施

永锋淄博有限公司钢轧厂于2015年开始试制高附加值含Ti焊丝钢,但在连铸生产过程中,钢水可浇性差,出现严重的水口"套眼"现象,连浇炉次仅为1、2炉。针对造成水口"套眼"的典型夹杂物类型系统检测与产生机理的研究,通过优化生产过程中各项工艺,有效控制钢中[Ti]/[Al]~(4/3)84.49、[Ti]·[N]≤3.5×10~(-3)%、钢中[O]含量以及抑制固态二氧化硅或是固溶体富硅酸锰类夹杂物产生条件,尽最大可能降低含Ti焊丝钢水口"套眼"产生的可能性,目前含Ti焊丝钢连浇炉数可达5炉以上。     

通过钛脱氧细化低碳高锰钢显微组织-夹杂物沉淀和凝固结构

在C（0．07％）-Mn（0．9％）钢中,研究用钛作为脱氧剂代替铝有2个目的,第一个目的是确认凝固过程中（二次脱氧）能否促进夹杂物沉淀,第二个目的是调查初始氧含量和钛含量以及凝固过程中冷却速率发生变化时,二次夹杂物对钢凝固结构的后序演变影响。在钛镇静钢试样中,当试样初始氧含量较高时（全氧（T．O）=50—80ppm）,氧化物夹杂组成为MnO—TiO2（0．5—5μm）和MnS（1—3μm）,而在低氧含量试样中（T．O=7—10ppm）,夹杂物组成为Ti—Al-（Mg）-O（0．3—1μm）。与热力学计算结果相比,认为后者说的夹杂物为在中间枝晶区域的单独二次脱氧沉淀产物。对于较高氧含量试样来说,发现其夹杂物组成为初生和二次脱氧产物的共同体。通过控制冷却速率介于3-10K／之间,在真空感应炉中采用不同模型,研究了凝固过程中冷却速率的影响。除此之外,将在金像炉中重熔的试样,在冷却过程中,冷却速率分别控制为1．1,14和84K／s,此炉放于共焦扫描激光显微镜中（CSLM）。随着冷却速率的增加,钛镇静钢试样中的夹杂物密度也随之增加,而在铝镇静钢中观察不到这种现象。在凝固过程中,通过溶质偏析模型预测钛镇静钢试样中二次粒子的尺寸与观察到的平均粒子尺寸相吻合。在钛镇静钢试样中,随着夹杂物密度的增加,凝固组织较细,夹杂物尺寸小于1μm,然而,在铝镇静钢试样中观察不到此现象。     

3次钛脱氧钢中非金属夹杂物及组织研究

通过热力学计算及3次Fe2O3增氧和钛脱氧的试验,研究了钢中夹杂物的形态、尺寸及分布规律和钢的组织形貌特征。试验结果表明:3次增氧和脱氧工艺条件下,控制钢中氧质量分数大于0.001%时,钢中的氧与钛可反应生成含钛氧化物,热力学分析证明此条件下生成的钛氧化物为Ti2O3。钛脱氧后钢中氧质量分数在0.002%左右,试样中颗粒直径小于2μm的钛氧化物数量显著增加,在2μm和3μm之间的钛氧化物数量基本不变,这些夹杂物可诱发针状铁素体析出,从而细化组织。     

微量钛镁复合处理对低碳钢中夹杂物和组织的影响

对低碳钢进行钛镁复合处理,通过SEM-EDS和金相显微镜表征钢中夹杂物的特征(种类、尺寸、分布)和微观组织变化,探讨夹杂物诱导形核的可能机制。结果表明:钛镁复合处理后,钢中77%的夹杂物尺寸小于4μm,单位体积的夹杂物数量提高了48%;(Ti,Mg)Ox-MnS型复合杂物具有促进晶内铁素体形核的能力;贫Mn区是(Ti,Mg)Ox-MnS型复合夹杂物诱导晶内铁素体形核的可能机制。     

冲压用钢中大型夹杂物的研究

采用大样电解法对冲压用钢铸坯中大型夹杂物进行了研究,分析了大型夹杂物粒径分布规律,并利用扫描电镜分析了夹杂物的类型。研究结果表明,大型夹杂物主要为复合型夹杂物,其粒径主要分布在140～300μm之间。同时大部分夹杂物都含有少量的K、Na、Mg、Ti元素,其主要来自钢水的脱氧产物、卷渣、卷入引流砂以及钢包炉的内衬侵蚀等4个途径。生产中,应确保吹氩时间,保证脱氧产物充分上浮;避免结晶器液面波动,减少结晶器卷渣;钢包开浇时尽可能移除引流砂,减少大型夹杂物。     

VN微合金钢中Ti脱氧夹杂物诱导晶内铁素体析出行为

通过热力学计算及热态实验,研究了Ti脱氧VN微合金钢中,含Ti夹杂物析出行为及其诱导晶内铁素体析出行为.结果发现,夹杂物与铁素体、珠光体之间的相对位置关系存在六种形式,通过赋予这些形式不同的诱导能力系数,定量比较夹杂物类型、尺寸与诱导能力的关系.Ti的复合氧化物诱导能力最强,Al2O3最弱.Ti的复合氧化物诱导最佳尺寸4～6μm,其他夹杂物最佳尺寸为2～4μm.通过控制夹杂物种类、尺寸促进晶内铁素体析出,能够细化晶粒.     

水溶液电解法研究铈对含钛夹杂物的影响

通过水溶液电解法将钛微合金钢中的含钛夹杂物完整地电解提取出来,并采用物理磁选的方法实现夹杂物的无损分离。含钛夹杂物经过超声分散、滴撒夹杂物悬浊液的方式进行制样,并结合扫描电镜研究其形貌。研究发现:随稀土加入量的增加,含钛夹杂物形貌发生不同程度的改变。不添加稀土铈时,钢中含钛夹杂物为典型的长方体形貌。加入0.003 8%稀土铈时,长方体含钛夹杂物转变为正方体含钛夹杂物。稀土加入量为0.005 4%、0.007 2%、0.009 8%时,形成TiC-CeAlO_3、Ti(C,N)-CeAlO_3,含钛夹杂物逐步向椭球形、球形转变,从棱角分明的形状转变为具有光滑曲面的夹杂物并且含钛夹杂物的尺寸减小。随着稀土加入量的增加,钢中含钛夹杂物的析出数量增加,直径小于1μm的含钛夹杂物析出比例增加、含钛夹杂物的平均尺寸逐渐减小。     

脱磷铁水-110t AOD-LF-CC-热轧流程304不锈钢中夹杂物的演变

通过扫描电镜、能谱仪和电解分析研究了在110 t AOD-LF-中间包-160 mm板坯-连铸-热轧板卷生产过程304不锈钢（/%:0.03～0.04C、0.39～0.41Si、1.20～1.23Mn、0.014～0.016P、0.001～0.002S、7.95～8.00Ni、18.06～18.20Cr、0.003～0.004Al、0～0.002Ti）中夹杂物类型、形貌和成分。结果表明,在每一生产阶段都出现5～10μm球形SiO₂-CaO-MgO-Al₂O₃型夹杂,同时在AOD出钢过程产生20μm MnO-Cr₂O₃型夹杂,LF过程去除一部分MnO-Cr₂O₃夹杂,中间包和正常浇铸的铸坯中很少出现;但两炉连浇的铸坯易出现MnO-Cr₂O₃夹杂,热轧板中MnO-Cr₂O₃夹杂尺寸≤5μm。电解分析结果表明,两炉连浇铸坯中夹杂物数量（4.65 mg/10 kg）比正常浇铸的铸坯（3.08 mg/10 kg）增加了51%。     

钛对铌微合金化钢夹杂物析出行为的影响

采用高频真空感应炉在1 550℃的Ar气氛中冶炼不同钛含量的钛、铌微合金化钢并对其进行热处理。分析了钛加入量对钢的成分、组织结构、钢中典型夹杂物及宏观力学性能的影响。研究结果表明:采用Al脱氧后的钛、铌微合金化钢氧含量降低到0.002 0%左右,合金元素的利用率超过80%。钢中的夹杂物主要有球形或近似球形的Al2O3、SiO2、TiOx及其复合夹杂。(Ti,Nb)(C,N)、NbC、TiC夹杂以氧化物夹杂为核心析出。随着钛合金加入量的增加,钢样中的部分夹杂物形貌由球形发展成长方形。经共聚焦激光扫描高温显微镜热处理过的钢样中析出较多细小的(Ti,Nb)(C,N)夹杂物。随着钛含量的增加,热处理后的钢中小于1μm夹杂物数量急剧增加,尺寸大于1μm的夹杂物的数量呈现减少的趋势。高温在线金相组织分析表明:钢中钛加入量增加,高温奥氏体晶粒变小,钢的组织细化,从而钢的宏观硬度增高。     

含Ti铝镇静超低碳钢连铸过程水口堵塞控制实践

分析水口堵塞物组成及其堵塞发生的机理得出,含Ti铝镇静超低碳钢连铸过程水口堵塞物呈分层结构,由反应层和粘结层组成,其中反应层为耐材酸性物质与钢水中Al反应以及钢水因与堵塞壁面接触温度降低、夹杂物析出反应所致,粘结层由夹杂物伴随冷钢堆积所致,且粘结层中Al含量由内至外呈增加的趋势,Ti含量则呈减少的趋势。通过顶渣改质将(FeO+MnO)控制在8%以下、RH脱碳终点[O]控制在0.030%以内,以及采用开浇前中间包充氩置换工艺等优化措施,含Ti铝镇静超低碳钢连浇炉数由原来的3炉提升至5炉,水口堵塞率由原来的80%降低至30%。     

钛脱氧钢中超细夹杂物内部结构和物相组成研究

在真空感应炉中采用了真空碳脱氧再加钛终脱氧的脱氧工艺冶炼出了与高级别管线钢成分接近的试样钢,对钛脱氧钢中超细夹杂物的外部形貌、尺寸、内部结构和物相组成等进行了研究。在扫描电镜下通过对金相试样和电解提取的夹杂物的研究表明,钢中夹杂物是Ti-O-Mn-S形成的尺寸为1~3μm的球形复合夹杂物。通过离子减薄后观察了夹杂物的内部结构,中心是Ti-O化合物,外围是Mn-S化合物;通过电子背散射衍射(EBSD)对夹杂物物相组成的分析表明,该复合夹杂物是有利于针状铁素体(IGF)形核的Ti2O3和在凝固过程中以Ti2O3为核心形核的MnS。     

高钛焊丝用钢的钢液可浇性改善

 用扫描电镜（SEM/EDS）分析了高钛焊丝钢连铸水口结瘤物和钢液中夹杂物的形貌和组成,结果表明：结瘤物的主要组成是[TiOx]和凝钢;精炼结束后钢液中的夹杂物主要是[MnO-Al2O3-SiO2-TiOx]、[MgO-Al2O3-TiOx]和[TiOx]类夹杂物;钢液中大量的高熔点含钛夹杂物是导致水口结瘤的主要原因。对钢液中的Al-Ti-O平衡和钢渣间的平衡进行了热力学计算,结果表明：当[w([Al])/w([Ti])＜0.15]时,氧优先与钛结合,反之优先与铝结合;当钢包渣中的[w((FeO))][＜]0.05%、[w((SiO2))][＜]15%时,可避免钛被炉渣氧化。通过对冶炼工艺参数和操作过程的优化,钢液中[TiOx]的质量分数从0.002 4%降低到0.001 0%以下,钢液的可浇性得到明显改善。     

高等级齿轮钢夹杂物控制技术研究

非钙处理齿轮钢钢中夹杂物主要是高熔点夹杂物,在连铸过程容易堵塞水口,导致连浇炉数偏低,成品容易出现大型B类夹杂物。通过优化合金种类及加入方式、精炼炉渣成分、VD真空处理及中间包保护浇铸,连浇炉数由不超过2炉提高到6炉,成品B类夹杂物由3. 0级以上降低至0. 5级以内。     

RH精炼过程中含钛超低碳钢的氧化物夹杂组成和形态变化

在含钛超低碳水中,脱氧前的夹杂物主要组成为Fe—Mn—O,添加Al3min后,夹杂物改变成粒状和球形Al2O3。添加A17—10min后,形成簇状Al2O3,其由粒状和直径为1—2μm的球形颗粒组成。添加钛铁合金3min后,形成Al2O3·TiOx夹杂物,其中Ti／（A1＋Ti）介于0．15和0．30之间,由于在富[Ti]和低[A1]区域,形成的簇状Al2O3·TiOx存在于钛铁粒子和簇状A1203周围。当酸溶铝超过0．035％,而钛低于0．08％时,很难形成Ti305,在复杂液相夹杂物中的Ti3O5活度明显随酸溶铝的减少而增加,并随钛含量的增加而增加。     

改善XY70S-6G冶炼工艺提高连浇率

高强焊丝用钢自开发以来,为了保证钢水中较高的含Ti量,采用添加Al的方式,以Al保护Ti不被氧化,使得钢中非金属夹杂物增加,降低了钢水的可浇性,造成连铸工序连浇率低,生产成本高.通过对炼钢、精炼、连铸工艺的不断优化,合理安排钢水节奏,提高了钢水可浇性,进而提高了连铸连浇率,降低了生产成本,使高强焊丝用钢生产批次连浇炉数得到了大幅度提高.     

开浇第一炉连铸坯夹杂物形成原因与控制措施

应用氮成分分析、Al烧损分析、硫印分析等分析方法,研究了转炉—LF—RH—连铸机生产宽厚板连铸坯开浇第一炉夹杂物形成原因及控制措施。结果表明,通过优化软吹工艺、增设中间包吹氩、减少开浇出苗时间、提高开浇操作水平、快速提拉速与减少浸入式水口插入深度,开浇第一炉连铸坯夹杂物含量比原来明显减少;同时,第一炉表面夹杂缺陷率大大降低,由优化前的42.1%降低为10.5%;铸坯中夹杂物在厚度方向上分布不均匀,铸坯厚度1/4处夹杂物较多,铸坯厚度中心有夹杂物聚集现象;在铸坯宽度方向的边部,钢中所含夹杂物较少;在铸坯宽度方向1/4处,钢中夹杂物显著增多;在铸坯中部,夹杂物明显增加。     

IF钢铸坯质量研究

利用SEM扫描、能谱分析及大样电解检测等方法,对梅钢生产的超低碳IF钢铸坯夹杂物进行了研究分析。铸坯显微夹杂物主要组成为Ti N、Al2O3、Ti S等几类,尺寸多在10μm以下,占夹杂物总量的86%。大型夹杂物平均含量为6.653 mg/10 kg,主要尺寸范围在50~180μm,但也有少量尺寸大于355μm的大型夹杂物。能谱结果显示,大颗粒夹杂物包括有保护渣卷入含有Na、K等元素的夹杂物和水口内壁Al2O3沉积物脱落形成的含有Al、O元素的不规则块状夹杂物。     

轴承钢凝固过程TiN析出的研究

对轴承钢连铸坯中夹杂物进行了检测,发现铸坯中存在大尺寸的Ti N夹杂物。从热力学和动力学方面研究了凝固过程选分结晶对Ti N夹杂物析出的影响。热力学分析表明,液相线温度以上不会有Ti N析出;凝固过程由于凝固前沿Ti、N富集,当凝固率达到0.65~0.75后会有Ti N析出;降低Ti、N含量可推迟Ti N的析出,减小Ti N夹杂的尺寸和数量。动力学分析表明,随着冷却速度的降低,凝固过程Ti N夹杂物的尺寸显著降低,当冷速高于50K/s时,Ti N的理论半径为2.4μm,当冷速低于5 K/s时,Ti N的理论半径在7.6μm以上;完全凝固后铸坯冷却过程析出的Ti N为纳米级。实际铸坯表层未发现等效半径大于2.5μm的Ti N,1/4和中心处观察到的最大Ti N等效半径分别为6.77μm和8.46μm,这表明铸坯中大尺寸Ti N夹杂物是在凝固过程析出的。     

帘线钢LX72A夹杂物优化控制实践

结合中天钢铁第三炼钢厂帘线钢LX72A生产实际,通过控制铁水[Si]、[Ti]等含量和实施转炉"双渣留渣"冶炼技术,实现了转炉出钢高拉碳、低[P]和低[Ti]的要求,减少了脱氧产物和Ti夹杂物。调整精炼渣系碱度和优化中间包流场,使盘条夹杂物达到CaO-Al_2O_3-SiO_2系相图塑性化控制目标,铸坯夹杂物尺寸由最大48μm降低到20μm以内。