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.     

CaO-SiO2-Al2O3-CaF2系精炼渣对钢绞线用 SWRH82B钢中D类夹杂物的控制研究

通过钢渣平衡实验研究,分析了精炼渣成分对82B钢液T.O和点状不变形夹杂物成分的影响;通过Fact-Sage热力学计算,得出硅锰脱氧82B钢中MgO·Al₂O₃尖晶石夹杂的生成条件.结果表明:降低精炼渣碱度、提高Al₂O₃含量均利于钢水全氧含量的降低;随着Al₂O₃含量的提高,复合氧化物夹杂的熔点升高.当熔渣碱度为0.93、Al₂O₃含量为5.1%时,夹杂物熔点最低;熔渣碱度为1.14、Al₂O₃含量为25.6%时,高Al₂O₃活度的熔渣导致MgO·Al₂O₃尖晶石夹杂生成;熔渣碱度为1.97、Al₂O₃含量为25.9%时,由于碱度升高,钢中无MgO·Al₂O₃尖晶石类夹杂物生成;熔渣碱度为0.93、Al₂O₃含量为5.1%时,由于Al₂O₃含量降低,钢中无MgO·Al₂O₃尖晶石类夹杂物生成,且夹杂物熔点较低.      

“两次造渣法”冶炼不锈钢超薄带理论和工业应用

 精密压延不锈钢冷轧超薄板带(<0.3 mm)要求具有良好的洁净度和夹杂物塑性化以获得良好的表面质量和力学性能,但钢水的洁净化和夹杂物塑性化在冶炼上是相互矛盾的,这增加了精密压延不锈钢板带的冶炼难度。为解决不锈钢超薄带夹杂物塑性化和钢水洁净化的矛盾问题,通过热力学理论分析和实验室渣-金平衡试验研究了精密压延不锈钢冶炼的关键问题并得出相应应对策略,炉渣碱度降低,对脱氧和脱硫不利,钢水洁净度变差,高碱度渣的使用是获得较高洁净度钢水的必要条件;随着炉炉渣碱度降低,夹杂物由CaO-SiO₂-Al₂O₃系演变为良好塑性的SiO₂-Al₂O₃-MnO系,低碱度炉渣是夹杂物塑性化必需条件; 钢中Al_s含量降低,夹杂物中Al₂O₃含量明显减小,塑性变好; 通过在渣中配加适量的MgO,可以有效抑止低碱度渣对炉衬的侵蚀。并在此基础上开发出新的“两次造渣法”冶炼工艺,在AOD脱硫期造高碱度渣脱硫和脱氧,在LF精炼造低碱度渣塑性化钢中夹杂物,实现不锈钢优异的钢水洁净度和夹杂物塑性化。工业试验结果表明, w(T[O])小于0.002 5%, w([S])小于0.001 0%,夹杂物成分为以SiO₂-Al₂O₃-MnO系为主的硅锰铝榴石类夹杂物,Al₂O₃平均质量分数小于20%,具有良好的塑性,满足生产不锈钢超薄板带的要求。     

LF精炼渣碱度变化对304不锈钢夹杂物成分的影响

采用氧氮分析仪、扫描电镜、金相显微镜等分析手段,系统研究LF精炼渣系对304系不锈钢全氧质量分数wT[O]、夹杂物数量、尺寸及成分的影响。研究结果表明,当LF精炼渣碱度由1.5升高至2.6时,LF出站溶解氧质量分数w[O]由11.6×10~(-6)降低至4.8×10~(-6),铸坯wT[O]由47×10~(-6)降低至24×10~(-6),铸坯夹杂物总数量降低,但当量直径不大于10μm的夹杂物所占比率由77.7%增加至95.1%。热力学计算结果表明:在钢液中各元素达到平衡状态时,渣系碱度越高,低熔点夹杂物2MgO·2Al_2O_3·5SiO_2生成区域越小,MgO·Al_2O_3尖晶石类夹杂物生成区域越大,与生产试验结果一致。随着LF炉渣碱度升高,铸坯夹杂物成分中MgO和Al_2O_3的质量分数分别升高了14.4%和9.1%,当碱度不大于1.9时,铸坯中不会存在镁铝尖晶石。     

CaO-MgO-SiO2-Al2O3类夹杂物塑性化对帘线钢加工断丝率的影响

通过分析70 t转炉流程和180 t转炉流程生产的LX72A帘线钢合股断丝率,得出中心偏析相同的条件下,当钢中脆性夹杂物比例由90.7%降至20.5%,也就是塑性夹杂物的比例由9.3%提高79.5%时,平均盘条断丝率由4.20次/t降至2.56次/t。通过采用碱度1.05不含MgO的LF精炼渣,控制钢中Als含量≤0.001%,氧含量≤22×10^-6,可有效地降低钢中脆性夹杂物含量,降低盘条断丝率。     

精炼渣对轴承钢中氧含量和夹杂物的影响

采用MoSi₂电阻炉在MgO质坩埚内进行了精炼渣成分(%:47～64CaO、13～23SiO₂、15～25Al₂O₃、5～10MgO、0～8CaF₂;CaO/SiO₂=2.0～4.5)对0.95%C-1.50%Cr GCr15轴承钢中氧含量和夹杂物的影响的实验研究。实验中发现,随精炼渣碱度CaO/SiO₂由2增加至4.5,钢液中的终点全氧含量由20×10^-6降至11×10^-6,夹杂物的总数量、总面积和平均半径减小。适当提高Al₂O₃含量或添加CaF₂,减少MgO含量,可以显著提高炉渣吸附夹杂物的速度和能力。低碱度渣精炼的钢液中夹杂物成分含有≥20%SiO₂,塑性较好,夹杂物的尺寸为15～20μm。高碱度渣精炼的钢液中典型的夹杂物是氧化铝和铝镁尖晶石等脆性夹杂物,尺寸≤5μm。     

LF-VD高效脱硫工艺

 为了研究LF-VD精炼工艺的脱硫效果,进行了9炉工业试验。通过对BOF-LF-VD和KR-BOF-LF-VD工艺冶炼中厚板钢中硫含量和炉渣成分的分析,研究了炉渣成分和工艺参数对脱硫的影响。结果表明,采用适宜的精炼渣系,通过LF-VD精炼能把钢中硫质量分数从转炉终点200×10-6左右脱至20×10-6以下;炉渣成分[w((MgO))]=4%～7%、[w((SiO2))]=7%～11%、[w((CaO))/[w((Al2O3))+w((SiO2))]]=1.62时,实现最高硫分配比接近500;VD精炼比LF精炼钢液搅拌强烈,能进一步脱硫。研究结果对优化中厚板炉外精炼脱硫工艺具有指导意义。     

Effect of Basicity on Deoxidation Capability of Refining Slag

Mass action concentration (activity) calculation model was used to analyze the variation rule of mass action concentrations of slag compositions with basicity changing, and the effect of basicity on deoxidation capability and control of spinel and globular inclusions was investigated theoretically. From the calculation and experimental results, it was found that with the increase of basicity, the mass action concentration of Al2O3 and SiO2 decreases, while the mass action concentration of FeO and MgO increases at first and then decreases.Slag basicity below 3 to 4 would help to control spinel inclusions formation, and higher basicity improves formation of globular inclusions. Slag with basicity under 2 can effectively control the formation of globular inclusions. Deoxidation capability of slag increases with the increase of basicity, and slag with basicity about 4 could almost reach the maximum deoxidation capability. In order to smelt low oxygen steel with globular inclusions controlled, refining slag basicity should be controlled at about 4.     

组分含量对CaO-MgO-SiO2 -Al2O3四元精炼渣系黏度的影响

采用三元二次正交设计方法,利用熔体物性综合测定仪对碱度(CaO/SiO₂)1.2～6.0,MgO 1.9%～10%,Al₂O₃ 6%～29.1%的CaO-MgO-SiO₂-Al₂O₃四元精炼渣系的黏度进行了测试和研究。实验结果表明.该四元渣1500℃的黏度为0.129～4.612 Pa·s,随碱度增加,该精炼渣系的黏度先略有下降后快速增加;随MgO含量增加,该渣系黏度呈现快速降低后略有上升的趋势;随Al₂O₃含量增加,该渣系黏度快速降低。综合来看,碱度为4～5、MgO 4.5%～5.5%、Al₂O₃ 24%～27%时,该精炼渣系黏度(≤1.0 Pa·s)较为适宜,具有较好的流动性,促进渣-金之间的反应,提高吸附夹杂物的能力,并为脱硫创造有利的动力学条件。     

钢渣中FeO活度对硫分配比的影响

利用FactSage软件绘制了渣系CaO- SiO2- FeO- MgO(10%)- MnO(7%)的等硫分配比图,分析了FeO/SiO2比、FeO质量分数和碱度对硫分配比的影响。分析结果表明：当CaO质量分数一定时,渣钢间的硫分配比随着FeO/SiO2比的增加而逐渐增加。在转炉炼钢碱度范围内,当FeO质量分数一定时,Ls随碱度的增加而增加;当碱度一定时,在低碱度范围内,硫分配比随着FeO质量分数的增加而增加,在高碱度范围内,硫分配比随着FeO质量分数的增加而减少。     

组分对100 t LF高碱度精炼渣粘度和TC80钢脱硫的影响

试验研究了组分对碱度3~5的LF精炼渣(/%:37.5~54.8CaO,9.8~18.2SiO2,20~30Al2O3,4~10MgO,3~10CaF₂)粘度的影响。结果表明,CaF₂和Al₂O₃对渣粘度影响较大,碱度和MgO对粘度影响较小。随着CaF₂含量的增加,渣粘度先降低后增加;随着Al₂O₃含量的增加,渣粘度逐渐降低。渣中Al₂O₃含量为20%,CaF₂≥6%或渣中Al₂O₃含量为25%,CaF₂≥3%时,1500℃渣的粘度值低于0.5 Pa.s。试验得出粘度较优组分为4~5R,25%~30%Al₂O₃,6%~10%MgO,3%~6%CaF₂。100 t LF精炼TC80钢生产试验表明优化后精炼渣将钢水中的硫由0.020%脱至0.005%以下,脱硫率从优化前的72%提高至84%,LF精炼终点平均T[O]为14×10^-6。      

酒钢CSP流程SPCC钢LF精炼渣-钢平衡及渣成分优化

 利用热力学计算软件FactSage确定了精炼渣中MgO质量分数合理范围为4%~8%,以6%最佳。由工业取样结果结合FactSage分析了1873K时SiO2-CaO-Al2O3-6%MgO准三元系液相区及CaO饱和的固液两相区渣-钢平衡。结果表明:高碱度高w(CaO)/w(Al2O3)(C/A)精炼渣有利于钢液的低氧低硫和低硅控制,但并非造得越“白”越好,相反过高的CaO对脱氧和硅含量控制不利。通过钢渣平衡分析得到了酒钢SPCC精炼渣优化成分范围(质量分数)为：CaO为50%~55%,Al2O3为30%~36%,SiO2为1%~6%,MgO为4%~8%,6%为最佳,碱度为9.0~14.0,w(CaO)/w(Al2O3)为1.5~1.8,实验室渣-钢平衡试验和工业生产结果均验证了优化的渣系较原渣系精炼效果更加优越,能够同时降低钢中总氧、硫和硅含量,也能有效控制钢中夹杂物的成分。     

X80管线钢精炼过程夹杂物研究

采用铁水脱硫－转炉－LF炉－RH－钙处理－连铸工艺路线,出钢采用Al脱氧,造高碱度低氧化性精炼渣,生产X80管线钢。研究了精炼过程中夹杂物的成分、尺寸、形貌和数量等变化情况,确定了钢中夹杂物在不同精炼环节的变化规律,探讨了夹杂物中MgO和CaO的来源。结果表明,采用该冶炼工艺路线所生产的管线钢总氧含量在10－12ppm之间,钢中20µm以下夹杂物所占比例达到了90%,钢水具有很高的洁净度水平。在精炼过程中夹杂物MgO含量逐渐降低、CaO含量逐渐增加,精炼结束后钢中夹杂物为球形MgO－Al2O3－CaO类夹杂物,MgO、Al2O3和CaO平均含量分别2.6%、53.7%和43.7%,该类夹杂物外层为CaS,在精炼钢水温度下为液态,表明钢中夹杂物得到了有效的变性处理。在钢中夹杂物去除效果方面,软吹氩工艺对于10um以下夹杂物的去除效果最好,去除率达到了81%。     

DC06 IF钢精炼渣成分优化及钢 渣中氧的控制

摘要：无间隙原子钢（IF钢）对含铝夹杂物要求极为严格。为冶炼洁净IF钢,采用热力学软件FactSage 7.0对IF钢精炼渣系做了优化计算,并采取6组工业实验做验证,根据结果提出改进措施。实验中采取氧传感器、碳硫分析仪及ICP AES对钢和渣成分进行检测,并通过ASPEX自动扫描电子显微镜检测钢中夹杂物成分与数量。热力学计算及实验研究发现,转炉脱碳结束时钢液中碳质量分数宜控制在0.04%,转炉渣中FeO质量分数控制在149%以内,降低钢中［O］质量分数到470×10-6。精炼时控制补吹氧炉次比在64%以下,补吹量在17m3内,精炼渣中SiO2、MgO及TFe质量分数分别控制在6%~8%、6%和5%~10%,钙铝比控制在1.4~1.6时,钢中［O］质量分数可控制在10×10-6,且该精炼渣系对Al2O3有较好的吸附性。在确保精炼脱氧的同时,降低钢液二次氧化,达到IF钢洁净冶炼目的。     

82B硬线钢精炼渣和夹杂物研究

从Al₂O₃活度和夹杂物成分两方面来研究精炼渣对夹杂物的影响.采用Factsage软件对CaO-Al₂O₃-SiO₂-MgO(8%)-CaF₂(8%)炉渣中Al₂O₃活度进行了计算,并研究了碱度和(MgO)含量对Al₂O₃活度的影响.当炉渣碱度从1.0增加到2.0时,炉渣中Al₂O₃活度随着炉渣碱度的增加而降低;当炉渣碱度从2.0增加到3.8时,Al₂O₃活度变化幅度很小;(MgO)质量分数分别为5%和8%的渣,Al₂O₃活度差距较小;在碱度高的炉渣中[Al]_s容易被从炉渣还原到钢水中.在使用高碱度精炼渣的盘条中发现许多含有MgO的硬性夹杂物,并对此进行了分析,最后得出最适宜的炉渣碱度为2.5~3.0.      

Inclusion evolution in 50CrVA spring steel by optimization of refining slag

In order to control the CaO-Al2O3 -SiO 2 -MgO system inclusions in 50CrVA spring steel in a lower melting temperature region, high temperature equilibrium experiments between steel and slag were performed in the laboratory, under the conditions of the initial slag basicity within 3-7 and the con-tent of Al2O3 between 18-35 mass%, to investigate the formation and evolution of this type of in-clusion.The results indicate that the total oxygen content in the steel decreases with the increase of slag basicity and the decrease of Al2O3 content in slags, and CaO-Al2O3 -SiO 2 -MgO inclusions tend to deviate from the low melting point region with the increase of Al2O3 content in slags.The most fa-vorable composition for the refining slag is composed of 51-56 mass% CaO, 9-13 mass% SiO2 , 20-25 mass% Al2O3 and 6 mass% MgO.In this case, the inclusions in 50CrVA spring steel are mostly in the low melting point regions, in which their plasticities are expected to improve during steel roll-ing.The MgO-based inclusions were observed in the steel matrix and the formation mechanism was theoretically and schematically revealed.It is also found that adding around 11 mass% of MgO into the refining slags is beneficial to reducing the refractory corrosion.Further work should be carried out focusing on the evolution rates of MgO-based inclusions.     

Evaluation of Sulfur Addition to the High Basicity Slag on the Sulfur,Aluminum, and Cleanliness of High Sulfur Al‐Killed Molten Steel

In the present work, the influence of sulfur addition to the high basicity slag on the Al‐killed molten steel with high sulfur content was investigated by using a vacuum induction furnace at 1873 K in MgO crucibles. CaO–SiO₂–Al₂O₃–MgO–CaS slags were used to study the effect of high basicity slags with different CaS contents on sulfur loss, aluminum loss, and total oxygen content in the molten steel. It is shown that the sulfur content in the molten steel decreased with the time, and the addition of CaS into the slag can reduce the sulfur loss in the molten steel. Moreover, there was a decreasing tendency of the aluminum content in the molten steel with the time, and the addition of CaS into the slag can reduce the aluminum loss in the molten steel. Total oxygen content in the molten steel first increased and then decreased with the time when no CaS was added into the slag. However, it decreased monotonically with the time when the addition of CaS was made into the slag.     

帘线钢夹杂物塑性化控制的实验室研究

根据热力学计算,渣系的碱度0.5~1.2,w(Al2O3)10%~25%时夹杂物控制在塑性区域。实验室实验表明,夹杂物中w(CaO+MgO)/w(SiO2)比值和w(Al2O3)随钢中w(Als)增加而增加,钢中w(Als)应低于6×10-6;当精炼渣碱度为0.8~1.0,w(Al2O3)为0%~10%时,在实验室能实现对钢中夹杂物的塑性化控制。     

高镁铝酸钙型预熔精炼渣配加合成渣以及Al对低碳钢深脱硫的研究

用10 kg感应炉进行了20%～40%高镁铝酸钙预熔渣(/%:5SiO2、37CaO、42Al2O3、13MgO、3FeO)配加60%～80%合成渣(/%:10SiO₂、61CaO、25Al₂O₃、4MgO)及加5～10g/kg Al对初始(74～167)×10^-6 [S]的低碳钢(/%:0.06C、0.20Si、1.20Mn、0.020Nb、0.015Ti)的深脱硫试验。结果表明,钢液硫含量在精炼10 min内就可到达最低值,精炼过程随着钢液氧活度逐渐升高而渣硫化物容量逐渐降低,渣钢硫分配比减小,钢液有一定的回硫;较大的铝加入量、较低的初始硫含量和较大的渣硫化物容量有利脱硫反应的进行,也可以抑制钢液回硫;20%高镁铝酸钙预熔渣+80%合成渣脱硫效果较好,控制精炼渣成分(/%):50～60CaO、5～7MgO、28～32Al₂O₃、～8SiO₂、Al加入量3 g/kg,钢中硫含量可降至0.0016%。     

白云鄂博矿铌钛资源冶炼BT700L钢合金化工艺研究

通过FactSage热力学软件计算和实验室25 kg真空感应炉冶炼BT700L汽车大梁钢,探讨精炼渣对馄 钛合金化的影响规律,并研究稀土貿钛复合合金的加入对钢组织、夹杂物、析出物的影响。结果表明,55%CaO~ 25%Al₂O₃ ~ 15%SiO₂ ~5%MgO,碱度为3.7的精炼渣更加适合BT700L汽车大梁钢的冶炼。添加该精炼渣后,钢水中的Ti和渣中的SiO₂反应,Si被还原进入钢中,钢中Ti含量减少,Si含最提高;实验钢的铸态组织由铁素体和少量贝氏体组成;稀土的加入降低了钢中夹杂物的数量和尺寸,并使钢中析出物更加弥散细小。