GCrl5轴承钢精炼渣对夹杂物祛除行为的研究

通过建立的夹杂物穿越钢渣界面运动模型,研究了精炼渣对夹杂物的吸附现象。结果表明,夹杂物 粒径、表面张力和熔渣粘度是影响夹杂物冲破钢渣界面的重要参数,大型夹杂物中粒径和熔渣粘度起决定作用,而 ≤ 20㎛ 级别的小型夹杂物中仅表面张力起决定作用;大型夹杂物冲破钢渣界面的能力远大于小型夹杂物。针对 小型夹杂物难以吸附的问题,运用了夹杂物运动模型和熔渣、钢液表面张力模型,研究了表面张力对吸附过程的影 响。结果表明,直径≤ 122.9 ㎛尺寸的夹杂物均无法穿越钢渣界面,回弹至钢液一侧,由此得出：无法通过调整精 炼渣用以吸附≤ 122.9 ㎛夹杂物以达到进一步降低钢中氧含量的目的。     

特殊钢精炼中的脱氧及夹杂物控制

 特殊钢是针对客户提出的质量要求,钢厂不断改进工艺,逐步提高成分、尺寸精确度和洁净度的各类钢的总称。钢中总氧量 ［TO］是衡量钢洁净度的重要标识,对于不同的钢种,其控制要求也不尽相同。在脱氧精炼过程中,存在着脱氧元素-钢中溶解氧、钢-渣、钢液-夹杂物、钢液-耐火材料、渣-耐火材料的反应与平衡,对钢中夹杂物的数量、组成和形态具有重要影响。通过热力学计算,比较了不同脱氧剂的脱氧能力,并介绍了典型特殊钢种（轴承钢、弹簧钢、帘线钢、电工钢、易切削钢等）精炼过程中的脱氧及夹杂物控制,分析和讨论了不同脱氧元素与钢液、熔渣以及耐火材料之间的相互作用机制。     

钢铁冶金过程中的界面润湿性的基础

首先介绍了界面张力和接触角的基本概念,并总结了对于高温体系,常见的界面张力以及接触角的测量方法,重点对实验过程中最常使用的座滴法进行了分析.在冶炼过程中,体系的组成,尤其是钢液中的表面活性元素以及渣中的表面活性组分能显著影响界面润湿性,同时温度对界面润湿性的影响也不可忽略.因此系统分析了这两个主要影响因素对界面润湿性的影响.最后,总结了钢铁冶金过程中常见物质间的接触角和界面张力.      

高炉富氢冶炼时渣-焦界面的润湿行为

高炉富氢冶炼后焦炭的气化反应行为发生了较大变化,改变了渣-焦界面润湿性,这对高炉的透气、透液性有着重要影响。利用渣-焦界面接触角测定试验研究了不同条件对渣-焦界面润湿性的影响规律,利用激光共聚焦显微镜对焦炭表面的三维形貌进行表征并分析了渣-焦界面作用机理。结果表明,随着焦炭与H₂O反应时间的增加,焦炭表面孔隙率逐渐增大,熔渣在焦炭表面的润湿驱动力增强,使熔渣与焦炭表面的接触角、界面张力和界面反应速率均随之降低,界面黏附功增大,熔渣在焦炭表面的润湿性改善。随着熔渣碱度的降低以及w(FeO)的增大,熔渣与焦炭表面的接触角和界面张力降低,界面反应速率和界面黏附功增加,熔渣在焦炭表面的润湿性改善;碱度在1.1～1.3变化时渣-焦界面润湿性变化幅度相对较小,w(FeO)由5%增加至10%时润湿性改善最明显;熔渣碱度降低以及w(FeO)增大均使熔渣对焦炭表面的溶蚀作用增加,使焦炭表面孔隙率和孔隙深度均明显增大,大气孔增多,熔渣对焦炭的黏附作用增强,不利于高炉生产。     

电场对耐火材料抗渣侵蚀性能影响的研究进展

熔渣侵蚀是造成耐火材料损毁的主要原因之一，而外加电场近年来被证实可通过改变熔渣的物化性质来影响耐火材料的抗渣侵蚀性能。综述了外加电场对熔渣黏度、接触角、界面张力、物相组成和结晶行为等物化性质的影响，总结了外加电场影响耐火材料抗渣侵蚀性能的机理。此外，简要归纳了外加电场技术在抑制耐火材料侵蚀方面存在的缺陷和不足之处，并对外加电场技术未来的发展方向进行了展望。     

低碳高硫易切削钢冷加工开裂分析

通过金相显微镜和扫描电镜分析,发现低碳高硫易切削钢开裂的原因为钢材近表面的大颗粒夹杂物。大颗粒夹杂物中含有Zr、Na、Mg等元素,是冶炼过程水口和耐火材料的严重侵蚀及保护渣卷渣造成的。     

钢?渣界面非金属夹杂物运动行为研究进展

钢中夹杂物的去除一直是洁净钢研究的热点,对于提高钢材质量、保障产品性能具有重要意义。钢液中夹杂物主要通过上浮至顶渣被吸收而去除,这个过程可细分为夹杂物在钢液中长大上浮、在钢?渣界面穿越分离、在熔渣中被吸附溶解3个步骤。钢?渣两相的物性差异及界面特性导致不符合条件的夹杂物无法穿过界面与钢液分离,这使得该步骤成为夹杂物去除的决定性环节,且由于钢?渣两相周围快速的物性过渡、并行的物理化学现象以及高温、不透明等特性影响,使该步骤研究难度增大。近年来,随着数值模拟技术和高温实验设备的进步,夹杂物穿越钢?渣界面行为的研究取得了一些进展。经典的受力分析模型能够对夹杂物界面行为进行半定量的预测,且对于渣系优化等具有一定的指导作用;计算流体动力学（CFD）模型在研究夹杂物界面现象方面具有优势,但研究尚处于初期,未来有望适用于更大的尺度范围、更多的行为场景和相态;水模型与数值模型相结合是一种有效的研究界面行为的方法,随着实验技术进步,可进一步对微观尺度的界面行为进行研究;高温共聚焦原位观察是研究界面行为最为直接的方法,对于探究夹杂物界面行为极有帮助,有望通过设备改进,更加完整、深入地揭示夹杂物去除的关键机理。      

铝镁质浇注料抗高锰高铝钢液侵蚀研究

Fe-Mn-Al-C系低密度高强钢是前景广阔的先进钢材之一，其中添加有高含量Mn、Al等合金元素，在熔炼过程中与耐火材料反应，会造成材料蚀损及影响钢液洁净度。因此，针对钢包用铝镁质浇注料，采用坩埚法开展其抗高锰高铝钢侵蚀实验，探讨不同反应条件下钢液对浇注料的侵蚀行为和钢中夹杂的变化规律。结果表明：主要是钢中Mn对耐火材料扩散渗入较严重，与材料反应变质破坏结构，而随Al添加量增加会呈现对侵蚀的先抑制再逐步促进作用；随着反应时间延长，钢液对耐火材料侵蚀逐渐加剧，冶炼90 min后的钢中总O含量及非金属夹杂物略有增加。但总体上，钢液对铝镁质浇注料的最大侵蚀率仅7.07%,且对钢液质量的预期影响也相对有限，能适应高锰高铝钢的冶炼。     

化学加热法用硅系铁合金加热钢液的热模拟研究

研究了用硅系铁合金作发热剂加热钢液的加热效果以及对钢质量和炉衬耐火材料侵蚀的影响，向钢包中加入CaO调整顶渣性质，碱度R=2.60～3.10时可有效地控制钢液回硫、回磷对钢质量的影响，钢中各种夹杂物含量及其总量随着R的升高而降低，且SiCaBa合金发热剂对夹杂物总量降低的效果比SiFe效果好，同时可减轻酸性氧化物顶渣对工业用铝镁尖晶石炉耐火材料的侵蚀。     

板坯凝固过程夹杂物运动行为

 本文使用离散相模型,利用数值模拟的方法对结晶器中的钢液流动、传热、凝固以及夹杂物的运动进行了耦合计算。通过追踪夹杂物的运动轨迹,并在钢渣界面处对夹杂物进行采样分析,最终计算出夹杂物在结晶器中的上浮率。研究表明,夹杂物在结晶器中的上浮率与其尺寸及拉速的大小均有关系,但受夹杂物密度的影响很小。夹杂物越大、拉速越小,越有利于夹杂物上浮至自由液面。小颗粒夹杂在结晶器中并不能被有效去除。对于粒径为50μm的夹杂物,当拉速为1m/min时其上浮率仅为46%,有37%的夹杂物被凝固坯壳捕捉,主要分布在铸坯表皮下10~25mm处。夹杂物被宽面坯壳捕捉的位置多集中在宽面靠近窄面处,在水口下方被捕捉的夹杂物较少。以往的研究认为只要夹杂物上浮至钢渣界面就能够被保护渣吸收,J.Strandh等的研究表明,夹杂物能否被吸收还取决于保护渣的粘度和润湿性等因素。因此,对于粒径较小的夹杂物,必须在精炼后的软吹氩过程中适当增大钢液的静置时间,尽量减少钢液中小颗粒夹杂的数量。另外,结晶器保护渣的选用对钢液中夹杂物的去除也很重要,不仅要满足其对钢液的保温润滑作用,还要考虑其对夹杂物吸附的影响。     

Wettability of Molten Steel／Na2O-Li2O-SiO2-B2O3 Slag System

Thewettability phenomenonbetweenmoltensteelandmetallurgicalslagisoneofthemostimpor tantsubjectsinsteelmakingprocess.Theformationofsteel slagemulsions ,andtheformationandelimina tionofnon metallicinclusionsinsteelaretypicalex amples.Theinterfacialtensionan…     

冶金熔渣对不锈钢中非金属夹杂物的影响

利用示踪试验,研究了在304不锈钢生产过程中,钢水接触的各种冶金熔渣对连铸坯中非金属夹杂物的影响。研究发现,AOD钢渣混出时进入钢水中的小渣滴是钢中非金属夹杂物的主要来源之一,而大包顶渣、中间包覆盖剂和结晶器保护渣不会对钢液造成明显污染。     

电渣重熔用含氟渣系界面性质的研究进展

钢的电渣重熔过程主要发生在电极熔化末端熔滴形成阶段,通过渣对钢中夹杂物吸附和溶解的渣洗作用达到提纯和净化钢液的目的,而渣-钢-夹杂物的界面张力密切影响这一过程。本文根据国内外关于电渣重熔过程常用含氟渣系界面性质的研究成果,分析了渣中CaF₂、CaO、Al₂O₃、MgO、Na₂O、SiO₂等组元及温度对熔渣表面张力的影响规律及内在机理,同时总结了渣-钢界面张力随渣、钢成分及熔体温度、熔渣碱度的变化规律。建立电渣重熔用含氟渣系界面性质参数的经验公式和计算模型是该领域的研究方向。     

Slag–graphite wettability and reaction kinetics Part 2 Wettability influenced by reduction kinetics

Abstract

The present paper reports results of experimental investigations into the wettability of graphite by molten slag containing FeO. The wettability was determined by measurement of the graphite–slag contact angle. A higher initial FeO content in the slag phase and higher temperature lead to better wettability of graphite owing to the chemical reaction between the molten FeO in the slag and the graphite surface. The presence of FeO also reduces the surface tension of the slag. The free energy of reaction released per unit area ΔG _r has been estimated and correlated with the wettability parameters. The overall contribution of this factor to lowering the interfacial tension has also been examined.     

Mass transfer behaviour of Mg in low carbon aluminium killed steel during LF refining

Inclusions containing Mg existed in low carbon aluminium killed steel even though Mg is not added during LF treatment. To investigate the mass transfer mechanism of Mg in low carbon aluminium killed steel, both industrial practice and kinetic calculations were carried out in the present work. The results from industrial practice showed that Mg concentration in molten steel and inclusions increased with refining time during ladle furnace treatment. The inclusion size tended to become smaller with the increase of Mg concentration in the inclusions. The erosion rate of refractory with different composition was tallied. A refractory-slag-metal-inclusion multiphase reaction model was developed to investigate mass transfer mechanism underlying the variation of Mg among the steel, the slag, inclusions and the refractory. The calculated results exhibited a good predictability of the content of Mg in the molten steel, slag and inclusions. The results showed that Mg dissolved into molten steel in two ways: the first is in the way of slag/steel reaction, the second is in the way of refractory erosion which is the main way.     

中间包微孔MgO耐火材料与钢液反应行为

为了评估新型中间包微孔MgO耐火材料与钢液的反应性,系统测定了不同钢液与微孔MgO耐火材料表观接触角,研究了界面化学反应产物以及钢中夹杂物组成的变化.结果 表明:含硫钢在微孔MgO耐火材料上铺展性最好,帘线钢次之,模具钢最差,主要是表面活性元素S降低了钢液表面张力所致;熔钢与耐火材料的界面行为中既包含了物理渗透又包含了...     

Interaction between molten steel and different kinds of MgO based tundish linings

Abstract

Interactions between the molten steel and the refractory linings are of fundamental importance for the steelmaking industry. During the casting process, the steel cleanliness can be made worse because of the reoxidation of the molten steel in contact with the atmosphere and/or other sources of oxygen (refractories, top slag, etc.). In the industrial trial periods, four tundish refractory linings (preformed boards, two kinds of gunning materials and dry vibrating material, all MgO based refractories) were used in order to evaluate the interactions between the refractories and the molten steel. Owing to the small dimension of the tundish (5 ton) used in the continuous casting at Villares Metals SA, after casting, the chilled steel was cut in order to show, in a single section, the stopper, submerged entry nozzle, MgO ramming and the working refractory lining. Cross-sections of samples from the steel/refractory interface were investigated by electron probe microanalysis (EPMA). Four major aspects were observed at the steel/refractory interface: steel infiltration into the tundish refractory lining, mainly in the gunning materials; a steel oxidised layer formed at the steel/refractory lining interface; formation of a spinel layer between steel and tundish working refractory lining; and many particles were found in the steel phase, near to the steel/refractory interface, being a potential source of non-metallic inclusions.     

钢包内衬用耐火材料对钢中非金属夹杂物的影响

 炉外精炼是炼钢流程中控制钢中非金属夹杂物的重要转折点,作为整个精炼过程中与钢液实时接触的钢包内衬用耐火材料,因为高温物理化学反应易向钢中引入夹杂物,导致精炼效果达不到预期。通过对典型现役钢包内衬用耐火材料与不同脱氧钢之间的界面反应归纳发现,钢包内衬用耐火材料会对钢中夹杂物的形貌、成分和理化性能产生影响,既可向钢中引入夹杂物,也能够吸附去除夹杂物。提出未来钢包内衬用耐火材料应被赋予更多净化钢液等功能指标的发展方向。     

Influence of alloying elements and metalloids on the emulsion and separation behaviour of steel and slag

With the aid of surface and interfacial tension data it has been possible to clarify the effect of the elements nickel, titanium and sulphur in steel and titanium oxide and sulphur in slag on the emulsifying or separating tendencies of liquid steel/molten slag phases. This has been related to the tendency of (scattered) liquid steel films to adhere to gas bubbles crossing the interface, which in turn leads to the formation of metal droplets in the slag phase. Nickel containing steels tend to form emulsions, whereas titanium, both dissolved in the steel and as titanium oxide in the slag, tends to suppress adherence of the steel to the bubbles and promotes steel/slag separation. Sulphur containing steels show also an emulsifying tendency in contact with both sulphur containing and sulphur free slags. With sulphur present in the slag, however, the opposite effect is observed, so that, as sulphur transfer proceeds between the steel and the slag during desulphurization, the emulsifying tendency is markedly reduced, leading to steel/slag separation.