钙处理对20CrMnTiH齿轮钢中非金属夹杂物的影响

铝脱氧齿轮钢中易生成大量的高熔点Al₂O₃类夹杂物,容易导致水口结瘤及钢材性能恶化,目前较常采用钙处理将钢中高熔点的Al₂O₃类夹杂物改性为低熔点的钙铝酸盐类夹杂物。合理的钙处理可以减轻水口结瘤并提高连铸过程钢液的可浇性,工业试验研究了喂钙前钢液中T.Ca含量、喂钙速度、喂钙量、净空高度及渣厚等参数对齿轮钢中钙收得率的影响,并在1.5 m·s?1的喂钙速度条件下研究了不同喂钙量对钙处理过程中齿轮钢中非金属夹杂物改性的影响。研究结果表明,当喂钙前钢液中T.Ca的质量分数小于10×10?6,喂钙速度为1.5 m·s?1,适当降低喂钙量和净空高度和渣厚,钢液中钙收得率均高于20%。当钢液中T.Ca的质量分数高于17×10?6时,钢中生成大量高熔点CaS型夹杂物,三元相图中夹杂物的平均质量分数远离液相区。随着齿轮钢中T.Ca含量的增加,夹杂物的平均尺寸和数密度逐渐增加。热力学计算结果与工业试验钙处理对钢中非金属夹杂物改性效果具有较好的一致性。      

钙处理工艺对管线钢非金属夹杂物的影响

 为了提高攀钢管线钢的洁净度,通过取样,对攀钢BOF-LF-RH-CC工艺生产的管线钢钙处理后钢中非金属夹杂物作了定量的分析,找出钢中夹杂物的类型、来源以及在不同工序的变化规律,提出改善管线钢洁净度的合理喂钙量的建议。试验结果表明,在现有工艺条件下,喂钙线长度过大,会导致钢中原有的氧化物夹杂变性过度,产生的高熔点夹杂物仍然不易上浮去除。同时,过多的喂钙量导致钢液中产生大量CaS和CaO夹杂,造成了钢液的污染。依照钙硫比等于2.0进行喂钙,计算出合理的喂钙线长度在600m左右。     

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。     

喂Si-Ca线要注意控制喂线量

<正>用Si-Ca线进行炉外精炼处理钢液能有效降低钢液中的氧、硫含量,使硫化物、氧化物夹杂变为含钙的球状夹杂,同时减少夹杂物数量,从而达到净化钢液、提高钢材质量的目的。钢包喂Si-Ca线工艺的应用效果由两方面决定:一是钙的收得率,这主要与喂线速度、钢包渣氧化性、钢液温度、Si-Ca线质量和钢包尺寸等有关;二是在钢液成分和温度出现波动的情况下,准     

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。     

钙处理对含铝冷镦钢夹杂物的影响

利用扫描电镜对80 t LF钢液喂钙处理前后的冷镦钢SWRCH22A中夹杂物形态和组成的变化进行了分析和研究,对钙处理钢中夹杂物的变性进行了热力学计算。研究表明,SWRCH22A钢液钙处理后夹杂物中的Mn被Ca置换,中间包内钢中Al₂O₃夹杂变性生成低熔点铝酸钙夹杂12CaO·7Al₂O₃;如要钢液钙处理生成易上浮排除的液态12CaO·7Al₂O₃夹杂的必要条件是[Al]_T²/[Ca]_T³≤10.58×10⁴。     

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。     

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。     

CSP流程低碳铝镇静钢钙处理优化试验研究

为改善武钢CSP生产低碳铝镇静钢时钢水的可浇性,提高钢水洁净度,通过工业试验考察了不同钙处理条件下钢液成分及夹杂物变化情况,并结合热力学对钙处理效果进行了分析。试验结果表明,钙处理后,夹杂物主要为CaS含量较高的球状CaS-Al2O3-CaO复合夹杂,随着时间的延长,中包钢水中夹杂物转变为液态Al2O3-CaO夹杂和CaS含量较少的CaS-Al2O3-CaO复合夹杂。热力学分析表明,Al2O3夹杂物变性所需的Ca含量较低,钢中Al、S含量对液态夹杂生成有着重要影响;为较好的实现钙处理对夹杂物变性,应同时对钢中Ca、Al、S含量进行控制;且钙处理应保证中包钢水夹杂物为液态夹杂。     

钙处理工艺的发展与展望

综述了钙处理提高钢的洁净度及夹杂物改性的理论基础,结合钙的物理特性,回顾了钢中加钙方式的演变,重点分析了喂线工艺的优点及钙包芯线的结构与芯粉组成的优化历程,并综述了喂线工艺重点参数的优化研究,提出了钙处理工艺依然存在的问题及稳定钙的收得率、实现精准喂钙的研究方向。     

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。     

超低氧齿轮钢28MnCr5中镁铝尖晶石夹杂物的控制

利用FactSage软件对28MnCr5钢液和镁铝尖晶石夹杂物的平衡反应进行了分析,当w[Al]在0.02%~0.04%之间,w[Mg](0.39~0.42)×10-6的临界范围时开始生成镁铝尖晶石。计算发现:在现有28MnCr5钢精炼工艺条件下,钢液中会不可避免生成镁铝尖晶石夹杂物。当钢液w[Mg]8.5×10-6时,加入钙不能使其转变成低熔点液态夹杂物;而当钢液w[Mg]小于此值时,增加w[Ca]时,夹杂物按照"镁铝尖晶石→CaO-Al2O3-MgO系液态夹杂物→CaO"路径转变,钢液w[Ca]增加至3×10-6左右时均能将其转化为CaO-Al2O3-MgO系液态夹杂物。计算表明,精炼渣还原提供的[Ca]不能使28MnCr5钢中镁铝尖晶石夹杂物完全变性,须采用向钢液中喂钙线等手段来提高钢液中的钙含量。     

EH36船板钢生产过程中夹杂物成分的变化

对采用"BOF→LF→RH→CC"工艺生产EH36船板钢过程中的夹杂物进行了研究.用SEM-EDS分析了试样中的夹杂物形貌和成分,用FactSage软件计算了夹杂物的析出情况.研究表明:LF进站钢液中夹杂物主要为SiO2,试样中的MnS是在试样凝固过程中形成的.Ca处理后,液态夹杂物数量增多.经过RH处理后,夹杂物中A...     

金属钙线在钢包精炼中的应用

钢水加钙是炉外精炼过程中脱硫、脱氧、改变夹杂物形态的重要工序。本文采用不同的喂线速度,研究了钢包精炼过程中喂入金属钙线对脱硫、脱氧、改变夹杂物形态的影响。结果表明:以3 m/s喂入金属钙线的平均脱硫率为31.85%,钙的平均收得率为31.38%,平均脱氧率为27.25%;喂线速度过快,钙的收得率降低,不利于钢液的脱硫和脱氧。此外,加钙钢液未发生水口结瘤和堵塞。     

LF喂纯Ca与CaAl包芯线对DC01钢的冶金效果的影响

为了优化CSP工艺生产DC01钢的钙处理冶金效果,利用SEM+EDS分析了浸入式水口结瘤物的组成,研究比较了纯Ca与CaAl包芯线处理钢中夹杂物特征的演变规律与改性效果,探讨了铝对钙的收得率的影响。结果表明,CaAl线处理钢形成的水口结瘤堵塞物为改性不完全的钙铝酸盐、Al₂O₃以及MgO·Al₂O₃。钢中Al含量的变化对钙蒸气压与收得率的影响不大。在相同喂线速度、喂线量的情况下,与CaAl线相比,纯Ca线处理钢中残钙量、钙的收得率更高,夹杂物的改性效果更好。     

37Mn5钢精炼过程夹杂物转变机理

 钢中非金属夹杂物在精炼过程中发生成分转变,影响最终产品性能。37Mn5石油套管钢生产精炼过程中,在不进行钙处理的条件下,夹杂物成分从LF炉进站时的Al₂O₃转变为软吹结束时的Al₂O₃-CaO-SiO₂-MgO-CaS复合夹杂物。为研究夹杂物改性原因,揭示夹杂物转变机理,从生产现场取钢样进行夹杂物分析。结果表明,大尺寸夹杂物与一般尺寸夹杂物的成分存在显著差异,随着精炼过程的进行,不同尺寸夹杂物成分和数密度变化趋势也有所不同。大于10 μm的夹杂物成分接近精炼渣,可能是由渣进入钢液引起的。在硅铁合金中钙的质量分数为1.17%,会起到类似钙处理的效果,快速生成大量小尺寸CaS夹杂物。通过对夹杂物成分、数量、形貌进行分析,结合渣成分和热力学计算结果,得到了37Mn5钢精炼过程夹杂物经历脱氧、耐材侵蚀、渣进入钢液、合金带入钙与钢液反应、夹杂物与钢液反应等过程,以及成分发生转变的机理。     

洁净钢精炼钙处理技术探析

结合国内外的研究成果和作者的研究实践，介绍了钙的物理化学性质、钙处理变性原理和相关热力学数据以及存在的问题，探讨了洁净钢钙处理实施的新策略，并推荐了钙处理的控制标准。由于精炼过程钢中的夹杂物发生了演变，钙处理的实际对象从最初的铝脱氧产物(Al₂O₃夹杂物)变为其演变产物(包括MgO·Al₂O₃夹杂物和CaO-Al₂O₃-MgO系夹杂物等);虽然钙处理技术可以控制钢中夹杂物的形态，改善钢液的可浇性，但易影响夹杂物的去除效率，增加大型夹杂物出现的频率，还会使钢液发生二次氧化，加剧耐火材料侵蚀，因此钙处理多数是会污染钢液的；如果没有夹杂物变性的特殊要求且不存在可浇性问题，建议不对钢液进行钙处理，如确实需要也应尽量少添加钙，且宜在精炼结束之后再进行；钢中溶解钙的精确测量仍是难题，钙相关热力学数据也有较大的偏差，而且钙收得率不稳定，因而钙处理目前很难做到精准控制，而w(T[Ca])/w(T[O])控制标准避免了溶解钙的测量，也不涉及热力学数据，可参照w(T[Ca])...     

中厚板钢精炼过程夹杂物的转变

 通过工业试验研究了中厚板钢LF→钙处理→RH精炼过程中夹杂物的转变规律,并对钙处理过程夹杂物转变进行了热力学计算分析。结果表明：精炼过程钢中总氧质量分数降低,夹杂物数量密度降低,夹杂物平均尺寸升高;钙处理后夹杂物为CaO-MgO-Al2O3-CaS四元系;RH破空后夹杂物转变为CaO-MgO-Al2O3三元系,夹杂物中CaO质量分数降低,Al2O3质量分数升高;热力学计算表明,钙处理后钢液可直接生成CaS,也可与钙铝酸盐夹杂物反应生成CaS,RH破空后不能生成CaS。     

钙处理中间产物的形成及其对氧化铝夹杂的改性

通过观测钙处理前后夹杂物形貌和成分的变化,对钙处理效果、中间产物的形成及不同中间产物对氧化铝夹杂的改性路径进行了研究.结果表明,钙处理可将钢液中不规则固态夹杂改性为球形液态夹杂,并且各炉次夹杂物的改性程度不同.热力学分析表明,Als和S含量越高,氧化铝夹杂改性为液态的难度越大.钙处理后的短时间内,Ca S和CaO作为中间产物存在.通过建立中间产物生成的动力学模型,确定了生成不同中间产物的临界硫质量分数为11.1×10-6（钢液中溶解氧质量分数为4×10-6）.由该模型结合结果分析,推断出不同中间产物对氧化铝的改性路径.      

轴承钢夹杂物行为的原位观察

利用高温共聚焦激光显微镜(CLSM)将4个炉次的高等级轴承钢样品加热至液态,炼钢温度下动态原位观察夹杂物碰撞长大行为,保温后快速冷却,再利用扫描电镜观察试样中的夹杂物,并用能谱分析EDS确定其成分。结果表明,未经过高温共聚焦显微镜处理的轴承钢原始样中夹杂物主要是尖晶石核心外包覆CaS;经过相应处理的轴承钢试样中夹杂物则主要是球状铝酸钙夹杂物,并观察到部分液态的铝酸钙夹杂物在钢液-气相界面铺展,同时观察到了铝酸钙夹杂物与镁铝尖晶石碰撞长大。根据观察结果可判断,轴承钢钢液中液态化程度高的铝酸钙夹杂物相互碰撞以及其与镁铝尖晶石之间的碰撞融合长大是形成Ds夹杂物的重要原因,降低钢中钙含量可以降低夹杂物中的CaO含量,从而提高夹杂物熔点以降低其在钢液中的液态化程度,从而减少Ds夹杂物形成。