轴承钢铸坯中大型夹杂物来源分析

为提升轴承钢品质,尽可能去除大型夹杂物,结合某钢厂轴承钢生产实际,采用大样电解方法分析了轴承钢中大型夹杂物类型,并结合引流砂检测结果分析了大型夹杂物的来源。结果表明,开浇时铸坯大型夹杂物总量比浇注中期明显偏高,但浇注中期的夹杂物种类与开浇铸坯中类似。铸坯中共发现5类大型夹杂物,其中铝酸钙大型夹杂物来源于钢液中的夹杂物;氧化铝、尖晶石和氧化钙大型夹杂物来源于引流砂;含少量K的TiO2-SiO2-FeO-CaO-Al2O3系复合夹杂物并非一定源自结晶器保护渣,也可能来源于引流砂及烧结产物。除了在精炼过程要尽可能地去除大尺寸的夹杂物,在连铸过程仍需采用有效措施,将引流砂及烧结产物排尽,才能有效提升轴承钢的产品质量。     

低碳铝镇静钢中间包浇注过程夹杂物的行为

 通过对BOF-Ar站-CC炼钢流程生产低碳铝镇静钢的中间包不同浇注时间取样及正常坯的取样,采用氧氮化学分析、光学显微镜以及扫描电镜-能谱(SEM+EDS)等多种方法研究了中间包浇注过程夹杂物特征的变化。结果表明：每炉钢包开浇时与浇注末期,钢中T[O]含量均高于浇注中期的T[O]含量,这是由于换包过程中钢水被二次氧化;中间包钢水及正常坯中的夹杂物,按照其形貌与成分可以分为以下3类：Al2O3基夹杂物,MnS基夹杂物,来自中间包覆盖剂或者钢包下渣所卷入的外来夹杂物。中间包及铸坯中的夹杂物主要以1~4 μm的Al2O3为主,同时在铸坯中发现了大量的MnS夹杂物,使铸坯中夹杂物的数量密度升高。当钢液中硫含量较高时,铸坯中气泡+Al2O3类型的夹杂物增加。在当前的工艺条件下,交换钢包之后的开浇阶段与浇注末期,钢水的二次氧化对铸坯的洁净度产生重要影响,同时应合理控制钢中的硫含量,减少铸坯中气泡+Al2O3类型的夹杂物,避免钢液在凝固过程中析出大量的MnS夹杂物。     

IF钢铸坯皮下夹杂物与钩状坯壳的特征分布

铸坯中大尺寸非金属夹杂物是造成 IF钢冷轧薄板表面缺陷的主要原因,因此使用扫描电镜对超低碳 IF钢铸坯中夹杂物的形貌、类型、尺寸、数量分布进行了大面积(58897·3 mm2)的综合检测。结果表明：IF钢稳态铸坯中的大尺寸夹杂物主要有3种类型,大多数为簇群状的氧化铝夹杂物和簇群状的 TiOx-Al2 O3夹杂物,以及少量的“气泡＋Al2 O3”。实验细致分析了不同尺寸的夹杂物在铸坯近表层的数量分布,并探讨了这种数量分布的原因。分析结果表明：直径大于100μm的夹杂物在铸坯近表层的数量分布受钩状坯壳的发达程度影响明显,而直径在20~50μm的夹杂物在铸坯近表层的分布较为均匀,同时由于结晶器中非对称流场,20~50μm 的夹杂物沿铸坯宽度方向上数量分布并不完全对称。     

近终形异型连铸坯中大型夹杂物行为研究

研究了采用半敞开方式浇铸的H型钢中大型夹杂物类型、数量、以及尺寸的情况,并通过示踪剂追踪分析了钢中夹杂物的来源.结果表明:铸坯中大型夹杂物主要有六类复合夹杂物,分别为SiO2-CaO-MnS-Al2O3类,SiO2-CaO-Al2O3类,CaO-CaS类,SiO2-CaO-MnO-MgO-Al2O3类,SiO2类,SiO2-Al2O3类等.在稳态浇注条件下,铸坯中大型夹杂物质量含量为78.75mg/10kg,非稳态浇铸下的铸坯内大型夹杂物的平均含量为130.09mg/10kg,铸坯中非金属夹杂物含量较高.     

连铸板坯中大型夹杂物的分析

为了解连铸板坯中大型夹杂物含量、尺寸及来源,采用大样电解法提取铸坯中的大型夹杂物,利用扫描电镜和能谱仪对夹杂物的形貌和组成进行分析,并对尺寸大于50μm的夹杂物的来源进行了分析。试验结果表明,在铸坯宽度1/4处夹杂物含量最高。铸坯中尺寸大于50μm的大型夹杂物主要来源于浇铸过程的卷渣,其余为LF精炼过程对钢中夹杂物进行钙处理的产物、浸入式水口及耐火材料侵蚀产物、钢液二次氧化产物。     

大方坯连铸42CrMoAH钢皮下夹杂物控制

 针对苏钢42CrMoAH钢大方坯（260mm×340mm）浇注存在的铸坯皮下夹杂物问题,分析了夹杂物的主要类型及其来源,研究了精炼渣组成对钢洁净度的影响,同时讨论了连铸工艺条件对铸坯皮下40mm以内的夹杂物数量、尺寸、组成的影响。研究表明：铸坯中的夹杂物主要来源于以A12O3为主的脱氧产物及以MnO·Cr2O3,FeO·Cr2O3等尖晶石类为主的二次氧化产物;由于精炼渣吸收A12O3夹杂物能力不足,再加上拉速低等因素导致结晶器内钢液上循环流弱,不利于脱氧及二次氧化产生的微小夹杂物在结晶器内碰撞聚合后上浮、排除,以致铸坯中尺寸为20~50μm的夹杂物达到总量的45%左右;采取提高精炼渣炉渣碱度、w(CaO)/w(Al2O3)值,及采用双侧孔型水口以加强结晶器内上循环流等措施后,铸坯皮下20~50μm的夹杂物降低了64%。     

超低碳钢钢中夹杂物的研究

为控制超低碳钢中的簇状夹杂物,对超低碳钢中的夹杂物和与全氧含量的关系进行了研究.钢中的夹杂物主要是Al2O3夹杂和Al2O3-TiN复合夹杂,独立夹杂物尺寸大部分小于10 μm.铸坯中w(TO)小于0.003 0%时,钢中仍存在簇状Al2O3夹杂;Al2O3簇状夹杂物与铸坯中全氧含量没有直接关系,所以钢中的全氧含量不能完全代表钢中夹杂物的水平.钢中的簇状Al2O3夹杂物与RH脱碳结束活度氧有关,要控制超低碳钢中簇状Al2O3夹杂物必须稳定生产工艺,减少RH加铝升温,使RH脱碳结束活度氧保持在一定范围.     

两流板坯连铸58t中间包过滤器的水模型试验和应用

通过几何相似比0.29:1的水模型试验了湍流抑制器+挡墙+挡坝和湍流抑制器+挡墙+过滤器两种控流装置的钢液流动,研究了通道式过滤器对58t中间包钢液流场的影响。结果表明,原中间包（湍流抑制器+挡墙+挡坝）活塞区体积小,死区体积高达29.53%,优化中间包加入过滤器后（湍流抑制器+挡墙+过滤器）短路流基本消失,钢液的实际平均停留时间延长,死区体积由29.53%减小至13.52%。50t中间包,230mm×1100mm连铸板坯,拉速1.25~1.30m/min工业生产结果表明,使用过滤器后,中间包浇注区的夹杂物尺寸明显小于冲击区,中间包浇注区T[O]由原86×10^-6降至30×10^-6,连铸坯大多数夹杂物尺寸≤10μm,没有发现≥30μm夹杂物。     

高拉速连铸低碳铝镇静钢铸坯中夹杂物

针对高拉速板坯连铸生产的低碳铝镇静钢铸坯,采用Aspex自动扫描电镜对铸坯表层夹杂物进行大面积的扫描分析,得到不同拉速下夹杂物的变化规律,并探究流场和S含量对夹杂物分布的影响.结果表明:随着拉速增大,钩状坯壳的深度和长度逐渐减小.对拉速大于2 m·min-1的铸坯,由于钩状坯壳不是很发达,铸坯表层没有发现大于200μm的夹杂物.铸坯表层尺寸介于50~200μm的夹杂物主要是由凝固坯壳所捕获,而夹杂物在凝固前沿的受力决定了夹杂物的捕获行为.随着拉速提高,凝固前沿的钢液流速增加,随着冲刷力的增加、捕获力的减少,夹杂物被捕获的数量减少.在高拉速连铸下,如果钢液中S含量较大,夹杂物受到明显的温度Marangoni力,会更容易被凝固坯壳捕获.      

EAF-LF/VD-CC工艺生产压力容器钢的洁净度研究

为了解天津钢管集团公司EAF-LF/VD-CC工艺生产压力容器钢12Cr1MoVG的洁净度水平,通过系统取样、示踪剂追踪、综合分析等方法,对LF处理前后、中间包钢水和连铸坯中总氧、显微夹杂及大型夹杂物的数量及变化情况进行了全面研究.结果表明,LF/VD精炼后钢液w(T[O])平均为15×10-6,中间包为17×10-6,铸坯为(18～24)×10-6,其中头坯＞尾坯＞连浇坯＞正常坯.铸坯中的显微夹杂物数量是3.53个/mm2,主要为球形钙铝酸盐、硅铝酸盐和铝酸盐与硫化物的复合夹杂,90%以上的夹杂物尺寸小于10μm;铸坯中大型夹杂物有铁铝硅酸盐、钙镁硅酸盐等,来源于钢的二次氧化、钢包卷渣、耐火材料侵蚀、结晶器卷渣等.     

E355S含硫钢水口堵塞分析和工艺改善

针对钢厂生产含硫钢（0.10%～0.21%C,0.010%～0.050%S）出现的水口堵塞问题,利用SEM和EDS对各关键工艺流程钢样和水口堵塞样进行全面分析,结果表明:各流程钢样中粒径小于10μm的夹杂物均占94%以上,单位面积夹杂物个数随工艺流程的进行呈先降低后增加的趋势。夹杂物类型主要有CaS、CaO-MgO、MnS、MgO-Al₂O₃、Al₂O₃、CaO-Al₂O₃、CaO、CaO-MgO-Al₂O₃复合夹杂物等;水口堵塞物主要由FeO、Al₂O₃、MgO·Al₂0₃、CaO·Al₂0₃、CaO·2Al₂0₃组成。通过电弧炉出钢前向钢液喷吹一定量的焦炭粉,控制精炼渣中（FeO）≤1.50%、碱度2.0～4.0以及采取合适的钙处理和分阶段吹氩操作,需控制喂硫线速度在50～150 m/min;清扫中间包以及使用含硫钢专用保护渣等措施,减少了水口堵塞,控制硫化物级别≤3,减少钢液二次氧化和避免连铸事故。     

120 t BOF-LF-CC炼钢过程60钢洁净度的试验研究

通过LF精炼和连铸过程钢水和炉渣取样,对3炉60钢冶炼各个阶段的T[O]显微夹杂物的数量、尺寸及类型的变化进行了系统研究。结果表明,在LF进站时,3炉60钢中T[O]为0.007 0%左右;从LF进站→钙处理后→软吹结束→中间包浇注→铸坯,3炉60钢中T[O]总体呈现缓慢降低的趋势,其铸坯中T[O]降到0.003%以下。LF进站时,3炉60钢中夹杂物以硅锰脱氧产物SiO₂-Mn0-（Al₂O₃）复合夹杂为主;经钙处理后,其钢中夹杂物转变为CaO-SiO₂-Al₂O₃-Mg0系复合夹杂,该复合夹杂物的主要成分为CaO+MgO 20%～40%,SiO₂ 20%～40%,Al₂O₃ 30%-50%。由于中间包浇注过程钢液存在明显二次氧化,导致60钢中间包内钢水T[O]和二次氧化产物SiO₂-MnO-（Al₂O₃）夹杂数量明显增加。     

120t BOF-LF-RH-CC流程GCrl5轴承钢洁净度研究

对“120 t BOF-LF-RH-CC”流程GCrl5轴承钢的洁净度研究结果表明,LF精炼结束以A1₂O₃ • MgO尖 晶石和Al₂O₃-MgO-CaO夹杂为主,RH真空处理后, Al₂O₃- MgO尖晶石几乎全部消失,钢中夹杂物以液态钙铝酸盐为主,T.0含量降至5.3x10^-6;浇注过程中间包重新成Al₂O₃- MgO尖晶石;RH终点和中间包钢水以及连铸坯未发现≥20um钙铝酸盐夹杂。     

石油套管钢管壁内缺陷的形成机理

针对某石油套管钢管壁内缺陷,采用扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)分析,并结合FactSage8.0软件计算进行研究,结果表明缺陷纵向面主要由浅条纹及深条纹组成,浅条纹处存在大量MgO·Al₂O₃夹杂物,深条纹处有大量的Al₂O₃、MgO·Al₂O₃、CaO·Al₂O₃·SiO2等夹杂物聚集在一起.缺陷横截面上的夹杂物主要为Ca O·Al₂O₃·SiO₂、CaO·Al₂O₃·MgO和CaO·Al₂O₃·MgO·SiO₂3类.推测钢管壁内缺陷形成机理主要为：(1)大包钢水在浇注末期钢水卷带钢包渣进入中间包钢水中,该渣滴随后吸附钢中高Al₂O₃含量的微细x Al₂O_3<...     

连铸中间包钢液中凝聚态氧化铝夹杂物运动行为的数值模拟

在Euler-Lagrange框架下,基于应用分形理论对凝聚态Al₂O₃夹杂物形貌结构进行定量分析的基础上,数值模拟研究了连铸中间包钢液中不同形貌凝聚态Al₂O₃夹杂物的运动行为.研究发现中间包钢液流场和夹杂物形貌尺寸共同影响夹杂物在钢液中的运动行为.随着尺寸的变大,簇群状和致密球形两种形貌Al₂O₃夹杂物上浮去除率都逐渐增加.在相同尺寸下,簇群状Al₂O₃夹杂物上浮去除率比致密球形Al₂O₃夹杂物低;随着尺寸的增加,簇群状Al₂O₃夹杂物上浮去除率相比于同尺寸致密球形Al₂O₃夹杂物降低得就越多.计算结果显示,与同尺寸的致密球形Al₂O₃夹杂物相比,直径为20、40、60和80μm的簇群状Al₂O₃夹杂物上浮去除率分别降低了4.8%、5.7%、6.4%和12.5%.      

长水口吹氩生成微小气泡工业实验研究

在连铸生产中采用大流量长水口吹氩,并采用“冷钢片沾钢法”沾取中间包钢液试样,成功沾取了中间包钢液中微小氩气泡。冷钢片沾样表面气泡为中间包上部钢/渣界面和炉渣中氩气泡,尺寸主要位于1.0~3.0 mm,但该尺寸不能反映中间包钢液内部长水口吹氩生成气泡,冷钢片沾样内部气泡为钢液内部长水口吹氩生成的气泡。结合扫描电镜和共聚焦显微镜对沾取试样内部气泡形貌、尺寸和数量进行了分析,结果表明大部分气泡为独立圆形气泡,偶见少量粘连和聚合气泡;钢液内部氩气泡尺寸主要位于100~1000 μm,平均尺寸为500 μm左右;气泡在长水口出口及其下方较为弥散,气泡数量可达15.2 cm?2。采用扫描电镜结合能谱分析,发现部分气泡内粘附有夹杂物,有些气泡粘附多个夹杂物;气泡粘附Al₂O₃夹杂物的几率高于粘附CaO(?MgO)?Al₂O₃?SiO₂复合夹杂物的几率。      

六流T型中间包夹杂物去除行为的数值模拟

以41 t圆坯连铸中间包为研究对象,运用ANSYS软件,结合流动模型、拉格朗日离散相模型模拟钢液流动和夹杂物行为。通过用户自定义函数为中间包钢渣界面的边界条件设置了一种新的判定标准,即根据夹杂物的受力情况判定夹杂物上浮去除或进入钢液。通过数值模拟计算中间包出口处夹杂物数密度,并与工业试验结果对比,发现新的判定标准较传统的捕捉(trap)边界条件具有更高的计算精度。基于上述模型计算了稳态浇铸过程中间包内不同粒径氧化铝夹杂物的上浮时间、上浮位置及去除率。上述结果为更好地研究中间包内夹杂物行为提供了支撑。     

低碳低硅-铝镇静钢C4C-Q工艺优化实践

对 120t BOF-LF-RH-CC 流程生产的低碳低硅-铝镇静钢 C4C-Q(/％:0.02～0.06C,≤0.06Si,0.02～0.05Al)冶炼硅含量高,可浇性差的原因进行了分析.通过工艺优化,转炉采用出钢两次挡渣模式和出钢后脱碳工艺,降低出钢氧含量,减少后期脱氧过程中生成Al2O3夹杂;通过优化LF脱氧模式...     

六流T型中间包夹杂物去除行为的数值模拟

以41 t圆坯连铸中间包为研究对象,运用ANSYS软件,结合流动模型、拉格朗日离散相模型模拟钢液流动和夹杂物行为。通过用户自定义函数为中间包钢渣界面的边界条件设置了一种新的判定标准,即根据夹杂物的受力情况判定夹杂物上浮去除或进入钢液。通过数值模拟计算中间包出口处夹杂物数密度,并与工业试验结果对比,发现新的判定标准较传统的捕捉(trap)边界条件具有更高的计算精度。基于上述模型计算了稳态浇铸过程中间包内不同粒径氧化铝夹杂物的上浮时间、上浮位置及去除率。上述结果为更好地研究中间包内夹杂物行为提供了支撑。     

GCr15轴承钢120t LF精炼终点CaO-MgO-Al2O3夹杂的特性研究

采用ASPEX自动扫描电子显微镜夹杂物分析系统,结合热力学理论分析,研究了GCr15轴承钢LF精炼终点CaO-MgO-Al2O3夹杂的形成机理.结果 表明,LF精炼开始达到稳定时,钢液中的夹杂物主要以Al2O3夹杂为主,到LF精炼终点时演变成为近似球形的Al-Mg-Ca-(S)类复合夹杂.MgO·Al2O3/CaO·A...