炼钢-精炼-连铸钢中夹杂物控制

钢材作为重要基础建设资源,在汽车、建筑、工业等领域均有极为广泛的应用。随着现代社会建设不断深入,不仅提高了钢材需求量,还对钢材纯净度提出了更高的要求,其中夹杂物控制直接影响着钢材纯净度。笔者从钢材夹杂物的来源、分布和主要危害入手,就炼钢-精炼-连铸钢过程中的夹杂物控制,发表几点看法,以供相关单位参考。     

优化冶炼工艺 降低轴承钢夹杂物含量

目前我国轴承钢材年产量约为100万吨，随着铁路提速、汽车行业国产化以及机械制造行业的发展，对轴承滚动体用GCr15钢的需求不断增长，对轴承钢的质量提出了更高要求。轴承钢质量的高低，一般从三个方面衡量，一是纯净度即钢中夹杂物的含量；二是碳化物的不均匀性；三是钢材的表面质量，包括尺寸精度，表面裂纹及脱碳。本文从冶炼工艺角度探讨降低夹杂物的途径。     

使用夹杂物快速鉴定和分析法研究连铸问题

钢质纯净度自动分析仪（ASCAT）,是以计算机一控制扫描电子显微镜（CCSEM）为基础,连续提供夹杂物方面有价信息,这些信息有助解决钢的浇铸和质量两方面问题。钢质纯净度自动分析仪可以在45min之内确定多达1000个夹杂物的尺寸和成分。在这篇文章中,讨论了有关在浇铸过程中与纯净度有关的问题及铁合金中残余元素对夹杂物化学成分以及水口结瘤的影响。     

宝钢纯净钢生产技术进步

重点叙述了宝钢在钢中碳、氮、氧、磷、硫以及夹杂物控制方面的技术进步.并介绍了宝钢IF钢、管线钢所达到的纯净度综合水平.     

高压锅炉管用钢低温冲击韧性改进

对高压锅炉管用钢低温冲击韧性不稳定的原因进行分析,开展工艺试验提高钢水纯净度并对夹杂物改性,显著提高低温冲击功稳定性,得出如下结论:1)SA106C钢中多边形大颗粒夹杂物附近应力集中是引起低温冲击脆性断裂的主要原因。2)钢中多边形夹杂物数量多、密度大且20μm以上夹杂物占比高是导致低温冲击韧性不稳定的主要因素。3)经钢水纯净度及夹杂物形貌控制工艺优化之后,钢中夹杂物数量及大颗粒夹杂物比例显著减少,夹杂物形貌由多边形改性为球状,低温冲击功稳定性显著提高。     

厚规格X70管线钢板探伤不合原因分析及改进措施

针对济钢生产厚规格X70管线钢板探伤不合的原因,利用金相显微镜、扫描电镜以及能谱仪等检测手段进行显微组织和夹杂物分析.结果表明,中心偏析、组织夹杂物以及同时存在的Nb大型化合物是造成探伤不合的主要原因,采取改善钢水纯净度、延长板坯加热时间和调整连铸、轧制工艺等措施可以提高X70管线钢板的探伤合格率.     

20CrMnTiH1齿轮钢钙处理热力学

通过钢液与夹杂物之间的热力学平衡计算,讨论了20CrMnTiH1精炼钢水中Al2O3夹杂物钙处理后可能变性的程度及CaS夹杂生成的条件.计算结果表明对硫的质量分数为0.020%～0.035%,铝的质量分数0.02%～0.04%的钢水进行钙处理时易生成稳定的CaS并难以使铝脱氧产生的Al2O3夹杂完全变性成低熔点C12A7钙铝酸盐.通过对炼钢厂生产的20CrMnTiH1齿轮钢材中夹杂物的检验,以及对连铸过程中水口堵塞物的扫描电镜能谱分析,发现钢材中含有许多CaS及变性不完全的钙铝酸盐CA,同时水口堵塞物也主要由CaS和变性不完全的钙铝酸盐CA组成.     

炉渣碱度对304纯净不锈钢冶炼的影响

通过钢液T[O]检测、夹杂物的金相电镜、扫描电镜的实验研究,分析冶炼过程不同炉渣碱度对304不锈钢钢水纯净度的影响。结果表明:304不锈钢冶炼过程的炉渣碱度较高,钢液纯净度较好。炉渣碱度分别为2.0-2.2、2.4-2.6的炉次,连铸中包钢液T[O]均值为43 ppm、26 ppm;炉渣碱度较高的4#、5#炉次,中包钢液中夹杂物总个数较少,较大尺寸11~15μm夹杂物个数明显较少;钢液中夹杂物为Ca O-Si O2-Al2O3系,炉渣碱度较低炉次的中包钢液夹杂物化学成分的Ca O含量较低。     

特殊钢发展新趋势与工艺创新

根据国内外文献总结提出21世纪特殊钢质量提升的重点从洁净钢冶炼转移到大型夹杂物控制,特别应加强硫化物控制。最大夹杂物尺寸对钢材疲劳性能有明显影响,当w(T.O)≤5×10~(-6)时硫化物影响最大。大型夹杂物主要来源于渣钢反应产生的MgO-Al_2O_3和CaO-Al_2O_3夹杂以及卷渣形成的CaO-SiO_2-Al_2O_3系夹杂。控制大型夹杂物必须改进生产工艺:降低炉外精炼负荷、改变脱氧工艺、严格控制卷渣和促进连铸过程夹杂物上浮。     

LF精炼炉渣成分对H13钢中夹杂物的影响

对早期失效的H13钢材进行了金相分析。结果表明:H13钢中大尺寸夹杂物数量多,夹杂物评级达不到要求,影响了H13钢材的使用性能。采用优化精炼炉渣成分的方法来控制钢中夹杂物数量和尺寸。使用优化的精炼炉渣后,在真空处理结束时测得钢液中T[S]、T[O]含量分别为5×10-4%和1.29×10-3%;夹杂物级别明显降低,钢中大尺寸夹杂物的数量和尺寸都有显著下降,大大提高了钢材的冶金性能。     

钢中氧化物最新分析技术的开发

钢中存在的氧化物数量、组成、颗粒直径(以下简称“粒径”)都会对钢材的加工性和表面质量产生大的影响。因此．为了减少钢中氧化物，在炼钢生产技术方面进行了很多改善；而且，随着高纯净度钢材应用的不断增大，今后须进一步降低钢中氧化物(夹杂)含量。     

长水口氩封保护对圆坯(φ6450 mm)和车轮钢质量的影响

介绍了圆坯连铸机大包长水口采用氩封保护对铸坯和车轮质量的影响.通过氩封保护可有效降低钢中氢、氧、氮气体及非金属夹杂物含量,提高钢的纯净度.铸坯中T[O]由49.28×10-6降到27.9×10-6,夹杂总量由29.7×10-6降到14.8×10-6,铸坯质量明显改善,车轮的力学性能显著提高.     

高质量齿轮钢SAE8620H(Z)精炼新工艺实践

通过试验,摸索出新工艺路线:100 t EAF→100 t VD→100 t LF→CCM 340 mm×300 mm,生产SAE 8620H(Z)齿轮钢,获得钢液纯净度提高、钢材中总氧含量明显下降、夹杂物评级得到改善、硫及其它化学成分易于控制、钢液精炼结束时的氢含量能控制在1.5×10-6以下、各生产工序在时间匹配上比较协调。     

中性盐电解提取钢中微细夹杂物研究

提出了一种在实验室环境下,以6 g/L柠檬酸钠、10 g/L氯化钠、30 g/L硫酸亚铁,10 g/L氟化铵为电解液,石墨板为阴极电解提取钢中夹杂物的方法。用该方法对管线钢和电工钢中夹杂物提取后,分别用扫描电镜和X射线能谱仪对夹杂物进行形貌观察和成分分析。结果显示,在获得的管线钢的微细夹杂物中存在大量球状的纳米级夹杂物,这些夹杂物是低碳贝氏体钢中的弥散强化相,含有强韧化合金元素,对管线钢落锤性能具有重要影响;在获得电工钢的非金属夹杂物中存在变形夹杂物,在钢的轧制过程中变成片状,对钢的轧制性能具有影响。由于本法不仅能够提取一些对于钢材有危害性的碳化物夹杂物,还可以提取其他容易在酸碱条件下被侵蚀掉的细小夹杂物,且夹杂物形貌保存完整,成分不受电解液的影响,因此可用于对组织纯净度要求较高的低碳贝氏体钢、电工钢等钢种的夹杂物分析。     

C72DA钢种精炼夹杂物控制实践

为提高宣钢C72DA钢液纯净度,对LF精炼软吹10～45 min钢中夹杂物数量、最大尺寸变化进行研究。综合考虑夹杂物的去除效果并结合转炉、连铸生产周期等因素,制定了软吹时间控制在35～45 min的最优工艺方案。生产实践表明,钢液中夹杂物大幅降低,夹杂物合格率由96.85%提高至99.58%,钢液纯净度显著提高。     

外加电流对钢中夹杂物影响的研究进展

钢中夹杂物是造成钢材性能质量下降的主要原因之一,而外加电流被证实可作为调控夹杂物数量、尺寸和形态分布的重要手段。基于国内外相关研究,阐述了钢中夹杂物的危害及其常规控制手段、外加电流的类型及施加电极方式,并系统综述了外加电流控制钢中夹杂物迁移的研究现状,总结了电流驱动夹杂物迁移去除的作用机制,同时对脉冲电流抑制水口堵塞的应用进行介绍,最后指出目前外加电流应用存在的不足,并对未来研究方向进行展望。由于脉冲电流在控制夹杂物的迁移去除及抑制水口堵塞方面具有显著效果,未来有望成为冶金领域一项新技术。     

TN钢包喷粉对钢中夹杂及机械性能的影响

研究了钢液经喷吹Ca—Si粉处理后,钢中非金属夹杂物含量、分布、形态控制以及对钢材机械性能的影响。试验表明,喷粉后钢中夹杂含量明显减少,夹杂物发生变态,形成球状的铝酸钙,对改善钢材的机械性能十分有利。     

合成渣精炼法控制钢帘线夹杂物形态

通过改变精炼过程造渣工艺，减少Al和铝矾土的加入量达到控制钢中夹杂物形态的目的。试验结果表明，对于钢帘线的精炼，最有效控制夹杂物形态的渣是硅灰石或其它成分与硅灰石的混合物。采用新的炉渣精炼工艺，钢水纯净度明显改善。     

TN喷粉对钢中夹杂及机械性能的影响

本文研究了钢液经喷吹Ca-Si粉处理后,钢中非金属夹杂物含量,分布,形态控制以及对钢材机械性能的影响。试验表明,喷粉后钢中夹杂含量明显减少,夹杂物发生变态,形成球状的铝酸钙,对改善钢材的机械性能十分有利。     

高锰高铝钢纯净度控制关键技术研究进展

摘要：汽车轻量化对低密度高锰高铝钢的需求日趋迫切,然而高锰高铝钢的大规模化生产仍受制于纯净度控制技术与连续浇注工艺。首先基于高锰高铝钢的成分特点,阐述了高锰高铝钢的微观组织特征,然后通过热力学模拟了高锰高铝钢中夹杂物的形成与演变规律,分析了不同Al和Mn含量对夹杂物的类型和含量的影响规律,最后总结了近年来国内外学者关于高锰高铝钢中夹杂物形成理论和实验研究,钢中高铝含量显著影响Al2O3、AlN及AlON的竞相析出以及影响MnS等夹杂的析出行为,进而从精炼渣、耐火材料和保护渣角度分析了高锰高铝钢冶炼特点并指出了其纯净度控制的关键方向。