国内1215系低碳高硫易切削钢的工艺流程和内部质量控制

对国内100 t EAF-LF-CC和80 t、100 t、160 t转炉-LF-CC四条生产线生产的1215系低碳高硫易切削钢(/%:0.05～0.10C、≤0.013Si、1.06～1.33Mn、0.051～0.061P、0.24～0.36S、0.012 0～0.0140[O]、≤0.005Al)进行实物分析。结果表明,国内1215低碳高硫钢成分控制特点为通过适当提高Mn含量控制钢中的Mn/S (3.7～3.9),个别流程通过降低S含量可使Mn/S达4.4;160 t转炉流程在夹杂物控制上优于其余流程(Mn/S=3.8, MnS夹杂面积和长宽比波动较小)。.由于连铸坯元素偏析较小和轧后冷却速度控制得当,80 t转炉流程和160 t转炉流程生产的钢中无明显的带状组织,而100 t电弧炉流程和100 t转炉流程生产的钢中带状组织级别为3～4。     

帘线钢中氧化物夹杂塑性化控制技术研究

为将帘线钢中氧化物夹杂转变为低熔点塑性夹杂物,在实验室开展了夹杂物组成、钢液成分和顶渣组成之间的关系研究,基于研究结果提出了工业生产中实现钢中夹杂物塑性化控制的技术方案,并进行了精炼工艺技术对钢中夹杂物塑性化影响的工业试验,夹杂物成分位于低熔点液相区,实现了夹杂物塑性化控制。制丝过程将Ф1.25 mm的粗丝拉为Ф0.2 mm帘线,2 000 m试验拉拔的全部生产过程未出现断丝,且盘条中夹杂物数量也降低到3个/mm2。工业生产中制丝过程的断丝率为0.47次/t。     

钢帘线和切割丝用钢夹杂物控制技术的进展

综述了钢帘线和切割丝用钢"BOF-LF精炼-连续浇铸"工艺过程中夹杂物的控制技术。冶炼过程中通常采用Si—Mn脱氧,严格控制钢液中的Als及低碱度（CaO/SiO₂≤1.0）渣系精炼等措施实现钢中夹杂物塑性化。生产实践表明,夹杂物塑性化并不完全等于低熔点化,一些厂家切割丝用盘条中MnO—SiO₂-Al₂O₃系夹杂并未控制在低熔点区域,但轧制过程变形良好;生产过程中应避免由耐火材料引起的硬质外来夹杂;浇铸所涉及的Al₂O₃质耐火材料改用非Al₂O₃质材料可有效降低盘条拉拔过程中的断丝率。     

80 t转炉-钢包吹氩-连铸冶炼过程对Q235A钢气体夹杂含量的影响

检测和分析了80 t顶底复吹转炉-钢包吹氩-连铸流程冶炼Q235A钢(0.14%～0.22%C、0.30%～0.65%Mn)在转炉终点、转炉出钢过程合金化后、钢包吹氩、中间包、钢水和铸坯中的氧、氮和夹杂物含量.结果表明,转炉终点氧含量为350×10-6,加脱氧剂和合金化后,氧含量降低42%,经钢包吹氩,钢中氧含量进一步降低,铸坯中平均氧含量25×10-6;钢中氮含量由转炉终点20×10-6增至铸坯40×10-6;钢包加脱氧剂、合金化后吹氩,钢中可去除约50%夹杂物,使铸坯中夹杂物含量≤45×10-6,一般夹杂尺寸≤10μm,最大尺寸为20μm.     

C82DA帘线钢中TiN夹杂的控制

TiN夹杂是导致C82DA帘线钢拉拔成丝或捻股过程中断丝的主要原因之一。采用110 t BOF-LF-150 mm×150 mm CC的冶炼工艺生产C82DA钢。经对TiN析出条件的研究,可通过降低钢液中的Ti和N含量来减少TiN夹杂。通过控制转炉下渣量,使用Ti含量低的合金及渣料,控制钢包残渣量等措施来降低钢液中Ti含量;采用降低BOF出钢时间至≤4 min,维护好出钢口避免散流和细流,对连铸长水口进行优化等措施降低增N量。可控制C82DA钢中Ti含量≤2×10^-6和N含量≤50×10^-6,使TiN夹杂得到了显著降低。     

湘钢预应力钢丝用钢SWRH82B盘条的质量控制

湘钢采用铁水预处理-80t顶底复吹转炉-90 t LF-150 mm ×150 mm方坯连铸机-高速线材轧机成功开发出Φ11~13mm的预应力钢丝和钢绞线用钢SWRH82B(%:0.79~0.83C,0.70~0.80Mn,0.17~0.22Cr,≤0.020S,≤0.025P)盘条。实践表明,中间包钢水过热度控制在15~25(30)℃,拉坯速度2.6~2.9m/min,拉坯速度波动值≤0.2m/min,二冷水量1.95~2.10L/kg,可使铸坯中心碳偏析比(铸坯中心碳含量/钢水碳含量)≤1.04,盘条索氏体率≥85%,实际拉拔和捻股过程中10⁴m的断丝率≤1次。     

帘线钢小方坯夹杂物的控制

阐述了帘线钢对夹杂物的要求,及夹杂物对盘条性能的影响。针对本钢北营炼钢厂小方坯连铸机生产的帘线钢出现的夹杂物断丝的问题,通过检测分析得出其主要夹杂物为钛夹杂、铝夹杂、铝镁复合夹杂、氧化钾及氧化钠等。从夹杂物的产生机理入手,通过对钛来源进行控制、炼钢全流程控氮降低氮化钛析出,精炼渣系调整及铝含量控制避免纯Al2O3析出,精炼过程碱度的调整和萤石量降低避免耐材侵蚀MgO析出,连铸液面自动控制改进避免卷渣后钾钠氧化物夹杂带入,工艺优化后再未出现钛夹杂超标以及夹杂物引起的断丝率超标问题。     

45#圆钢顶锻裂纹形成原因及改善

圆钢作为优质碳素结构钢，具有十分广泛的应用市场。张宣科技45#圆钢在生产过程中出现了不同类型的质量缺陷，顶锻合格率偏低。为此，利用化学成分、低倍检验、金相检测等全方位的分析方法，深入查找剖析顶锻裂纹的形成原因。研究发现：气泡和非金属夹杂物造成铸坯裂纹的比例分别为68%和23%,是影响铸坯质量的关键因素。进而对全流程生产工艺进行了优化：转炉工序，将转炉冶炼终点氧含量由347.94 ppm降低至187.22 ppm,减少钢中非金属夹杂物含量；精炼工序，优化LF精炼渣系，改善精炼渣冶金性能；连铸工序，全过程保护浇注、保证氩封效果，防止钢液二次氧化及吸氮，减少冶炼及连铸过程中气体的产生。优化措施实施后，高效促进了钢中气泡和夹杂物上浮，强化脱氧和脱氧产物的排除，减少了钢中硫化物和氧化物夹杂，钢中全氧含量控制在60～65 ppm范围内，且夹杂物粒径≤30μm,热顶锻开裂率由18%逐步降至0.5%,圆钢质量稳定性显著提高。     

精炼渣和氧含量对钢帘线盘条夹杂物和断丝指数的影响

试验研究了钢厂BOF-LF-CC-高速线材轧制流程LF二元精炼渣60CaO-40SiO₂、[O]27×10^-6,和三元精炼渣47.5~50.2CaO-41.8~45.7SiO₂-5~8 Al₂O₃、[O]12×10^-6~14×10^-6 对φ5.5 mm盘条中夹杂物种类、形貌、尺寸和数量的影响以及拉丝合股过程断丝指数的影响。结果表明,[O]较高、采用二元渣系精炼的盘条中夹杂物尺寸一般存7μm以上数量较多,Al₂O₃含量较高,且集中在盘条表面深度1 mm以内,断丝指数为2.5; [O]较低,采用三元渣系精炼的盘条中夹杂物SiO₂含量较高,Al₂O₃含量较低,大部分夹杂物尺寸为~5μm,盘条表面没有较大尺寸的夹杂物,断丝指数为1.0~1.5,所以F采用含5%Al₂O₃的三元渣精炼,控制[O]≤15×10^-6,降低钢中夹杂物数量和尺寸可显著改善钢帘线的拉拔性能。      

不同冶炼方法下50Mn环件钢非金属夹杂物的分析

为了研究马钢转炉冶炼与电炉冶炼在非金属夹杂物控制水平方面的差异,利用ASPEX夹杂物分析仪分别对转炉钢与电炉钢轧制环件进行了夹杂物定量检测分析。结果表明:电炉钢轧制环件中单位面积内的夹杂物数量约为8.0个/mm2,而转炉钢轧制环件中单位面积内的夹杂物数量为17.6个/mm2;电炉钢中超过10μm的大尺寸夹杂物约占夹杂物总数的2.84%,而转炉钢试样中10μm以上的夹杂物约占夹杂物总数的4.85%。虽然电炉钢的洁净度优于转炉钢,但电炉钢10μm以上大尺寸夹杂物中脆性夹杂物的比例明显高于转炉钢,提高电炉钢中脆性夹杂物的控制水平仍是今后电炉钢冶炼控制的重点。     

150 t BOF-LF-VD-CC流程无铝脱氧工艺高速轨钢冶炼过程的夹杂物行为

时速350 km高速钢轨要求钢中全氧含量T[O]≤20×10^-6,非金属夹杂物B、C、D类≤1.0级。国内在重轨钢冶炼中,通常采用无铝脱氧工艺,即采用SiCaBa合金强化脱氧,形成了低熔点的Mn-Al-Si-Ba-Ca多元型氧化物夹杂,该类夹杂物在精炼中全部排出钢液。研究了铁水预处理脱硫-150 t顶底复吹转炉-LF-VD-280 mm ×380 mm连铸流程冶炼钢轨钢U71MnG时的夹杂物行为,包括无铝脱氧工艺钢轨钢中氧化物夹杂的组成及特征,转炉终点[C]对钢水氧活度的影响以及LF精炼渣碱度和VD后期软吹氩搅拌对钢氧含量和夹杂物的影响。结果得出,钢轨头部的≤20μm氧化物夹杂为精炼时二次脱氧产物,通过控制转炉终点[C]＞0.15%,控制精炼渣碱度(CaO)/(SiO₂)=2.5~3,∑(FeO+MnO)≤1.0%可有效降低钢轨钢中氧化物的数量和尺寸。     

镁对低碳铝镇静钢SPHC中夹杂物变性的影响

运用热力学计算分析了镁对SPHC钢(0.065%C、0.025%Al)中夹杂物的作用,并结合80 t顶底复吹转炉流程工业试验,研究镁对SPHC钢中夹杂物的影响机理。热力学计算结果证明,当[Al]²/a_[Mg]³≤7.69×10¹⁰,钢中就会生成单独的MgO·Al₂O₃;对SPHC钢进行喂0.875 kg/t镁线的工业试验结果表明,镁处理可细化夹杂,使团簇状Al₂O₃变为细小的MgO·Al₂O₃夹杂,MnS夹杂也得到了变性,夹杂物数量减少,提高了钢液的纯净度。     

帘线钢中钛夹杂的控制

为了控制帘线钢中的钛夹杂,要同时降低钢水中的w(Ti)及w(N)。通过采用低钛合金、优化转炉出钢工艺、控制转炉下渣量等措施控制钢水中的w(Ti);采用低氮增碳剂,优化全工序降氮操作等措施降低钢水中的w(N)。实践表明:当钢中w(Ti)控制在不大于0.000 4%,w(N)控制在不大于0.004%时,能显著降低甚至杜绝钛夹杂的析出。     

帘线钢凝固过程夹杂物生成热力学及工业实践

 非金属夹杂物是影响帘线钢拉拔性能的重要因素之一,为了研究帘线钢中夹杂物的生成及转变机理,使用ASPEX自动扫描电镜观察分析了帘线钢工业生产过程中不同碱度条件下从钢液到铸坯中非金属夹杂物的转变现象,并使用FactSage7.0热力学计算软件对非金属夹杂物的转变机理进行了讨论。在高碱度条件下,钢液中非金属夹杂物主要类型为低熔点的CaO-SiO₂-Al₂O₃-MnO,铸坯中非金属夹杂物的CaO和MnO含量有所降低,同时SiO₂含量有所增加。在低碱度炉次中,钢液中非金属夹杂物主要为较高熔点的SiO₂-MnO-CaO类型,Al₂O₃含量较低。连铸坯中非金属夹杂物的SiO₂含量与钢液相比有所增加,同时MnO含量降低。热力学计算结果表明,帘线钢凝固和冷却过程中的非金属夹杂物转变由夹杂物自身的相转变和析出、非金属夹杂物和钢液间的化学反应以及溶解氧和钢基体化学成分的反应3方面原因造成。热力学计算结果较好地解释了帘线钢工业生产中钢液和铸坯中非金属夹杂物成分和形貌的转变,为帘线钢中非金属夹杂物的控制提供参考。     

连铸坯中心偏析对LX72A钢帘线合股断丝的影响

70 t BOF-LF-Φ380 mm CC-开坯成150 mm×150 mm方坯-CR和200 t BOF-LF-200 mm×200mm CC-CR两种工艺路线所生产的Φ5.5 mm盘条经拉拔成Φ0.22 mm钢帘线合股过程的断丝率为Φ380mm圆铸坯工艺-2.86次/t,200 mm×200 mm方坯工艺-<1次/t。检验结果表明,圆坯工艺生产的盘条严重的中心偏析是大量断丝的主要因素,150mm×150 mm轧坯的宏观碳偏析高达1.11。采用断面尺寸200 mm×200 mm以上的方坯连铸工艺流程,中间包钢水过热度15～25℃,拉速恒定,采用结晶器和末端电磁搅拌,可有效地减轻中心偏析。     

N含量对硼钢35MnB末端淬火性能的影响

35MnB钢由40 t EAF-LF-VD-180 mm×180 mm连铸的电弧炉流程和100 t BOF-LF-RH-200 mm×200mm连铸转炉流程冶炼。35MnB钢技术协议要求J19 HRC值为33～41。试验结果表明,电弧炉流程生产的35MnB钢J19HRC值为25～28,转炉流程生产的35MnB钢末端淬火试验J19HRC值为36～41。对比分析了电弧炉流程和转炉流程生产的35MnB钢的末端淬火性能。分析得出,电弧炉流程生产的35MnB钢中的平均N含量高达(80～90)×10^-6、转炉流程为(45～50)×10^-6,电炉钢中高N含量影响了B对提高钢材淬透性的作用,为了保证钢材末端淬火性能,应控制钢中N含量≤50×10^-6。     

帘线钢中氧化物夹杂在铸坯上的分布与控制

研究了大方坯连铸生产帘线钢时铸坯横截面上氧化物夹杂的分布规律,得出铸坯不同位置夹杂物数量密度、尺寸、成分、类型变化较大。从铸坯边部到铸坯中心,氧化物夹杂数量密度不断降低、平均尺寸不断升高,但较大尺寸夹杂物(3~15μm)数量密度呈现先增大后减小的趋势,而夹杂物平均Al2O3含量呈现急剧升高后小幅度波动的现象,wCaO+MgO/wSiO2或wMnO+MgO/wSiO2比值呈现急剧降低后缓慢增加的趋势。根据研究,柱状晶向等轴晶转变区域(CET区域)是最为特殊区域,该区域较大尺寸夹杂物数量密度最大、MnO-Al2O3-SiO2类夹杂物数量百分含量最低、平均Al2O3含量几乎最高、wCaO+MgO/wSiO2或wMnO+MgO/wSiO2比值基本最低。基于氧化物夹杂在铸坯上的分布规律,铸坯取样分析应关注不同位置,夹杂物控制应重点关注CET区域及中心等轴晶区域。     

钢包初始状态对帘线钢夹杂物的影响

运用Aspex Explorer扫描电镜对比了3种不同初始状态钢包冶炼条件下的帘线钢盘条中夹杂物成分、变形性能以及数量密度等,指出不同初始状态的钢包对帘线钢精炼渣成分和成品[Al]含量的影响。结果表明,同等条件下,分别使用冶炼过Si、Al-Si以及Al脱氧钢的钢包冶炼帘线钢时,精炼渣碱度、渣中Al_2O_3含量和成品[Al]含量均呈上升趋势,对应精炼渣碱度分别为0.95、1.1、1.4,渣中Al_2O_3质量分数分别为7.0%、11.0%、15.0%,成品[Al]的质量分数分别为7×10~(-6)、13×10~(-6)、16×10~(-6)。采用冶炼过Al、Al-Si脱氧钢的钢包冶炼的帘线钢盘条夹杂物数量密度分别为0.96、1.20个/mm~2,夹杂物中Al_2O_3平均质量分数分别为25.9%、31.8%,夹杂物塑性差,轧制后长宽比平均值分别为5.6、5.1。采用冶炼过Si脱氧钢的钢包冶炼的帘线钢盘条中夹杂物数量密度为0.79个/mm~2,夹杂物中Al_2O_3平均质量分数为15.0%,为塑性夹杂物,轧制后长宽比均值为11.3。实验证明,冶炼帘线钢不宜使用初态为Al脱氧或者Al-Si脱氧的钢包。     

影响20CrMnTiH(TS)齿轮钢夹杂物控制因素的分析和工艺优化

20CrMnTiH（TS）钢冶金流程为60 t 顶底复吹转炉-LF-VD-150 mm×150 mm方坯连铸。钢厂20CrMnTiH（TS）钢夹杂物一次检验不合格率达2.0%,主要为B类（复合钙铝酸盐+镁铝尖晶石,以及部分三氧化二铝）和D类夹杂（钙铝酸盐,部分为复合钙铝酸盐+镁铝尖晶石+氮化钛）,尺寸＞20μm。通过采用低磷铁水和优质废钢,转炉终点[C]≥0.09%,转炉出钢加40 kg硅钙和40 kg钢芯铝替代原只加80 kg钢芯铝预脱氧,LF精炼采用SiC70替代SiC45进行扩散脱氧,VD后喂Ti线,保证精炼终渣碱度为3.0,控制连铸时钢包余钢量＞2 t 等工艺措施使T[O]从12×10^-6降至8×10^-6,一次夹杂物检验不合格率下降至0.5%。