Analysis on Behavior of Inclusions of GCrl5 in Refining Process of LF-VD

对GCr15在精炼过程产生的夹杂物进行分析,为减少夹杂、提升钢材质量奠定理论基础。采用金相、电子探针、光谱等方法,取样分析了西宁特钢EAF-LF-VD-CC流程冶炼的CA2r15在LFVD精炼时非金属夹杂物数量和尺寸的变化,并确定了各工位的夹杂类型和形成原因。试验结果表明,精炼过程夹杂总量一直呈下降趋势。LF精炼后,各尺寸夹杂数量明显变少,主要为尺寸较大的钙铝酸盐和含铝镁钙的复合夹杂;VD脱气后,粒径大于20tzm的夹杂完全上浮去除,残余夹杂主要为粒径小于10μm的钙铝酸盐和硅铝酸盐。根据分析结果,应优化冶炼工艺,增大对小尺寸夹杂物的去除率,同时应控制Ti、N的含量,避免TiN夹杂在钢液凝固过程中的析出和聚集。     

GCr15轴承钢LF精炼过程中夹杂物的演变机理研究

为了探索国内某钢厂GCr15轴承钢LF精炼过程中夹杂物的存在形式及形成机理,针对LF精炼过程进行了系统取样,利用ASPEX自动扫描电镜并结合FE-SEM,研究分析了L F精炼过程中夹杂物的演变过程.研究发现,GCr15轴承钢LF精炼开始稳定时,非金属夹杂物主要为Al2 O3类夹杂物,到LF精炼终点逐渐演变成近似球形的D...     

高碱度精炼渣对GCr15轴承钢夹杂物特性的影响研究

为了研究高碱度精炼渣对GCr15轴承钢夹杂物的影响规律,采用真空感应炉对GCr15轴承钢进行了重熔精炼实验,并用扫描电镜与能谱分析仪对原样和重熔样夹杂物的尺寸、形貌和化学成分进了分析。研究结果表明:经重熔精炼后各类型夹杂物尺寸均明显减小。高碱度精炼渣重熔过程中,Al_2O_3类夹杂转变为部分复合钙铝酸盐外包硫化物的Al_2O_3夹杂;初始钙铝酸盐类夹杂转变成外包硫化物的钙铝酸盐夹杂;此外,简单的硫化物夹杂转变为复合硫化物,从而在熔炼过程中更易上浮脱除。高碱度精炼作用可显著改变夹杂物形态及尺寸,提高GCr15轴承钢质量。     

GCr15轴承钢LF精炼过程钢的洁净度变化

对GCr15轴承钢LF精炼过程各阶段的钢中氧及夹杂物含量进行了研究.结果表明,在现有工艺条件下,LF精炼15～20 min时钢中氧含量已降低到较低水平,LF精炼结束后软吹时间控制15 min左右较为合理;LF精炼结束及中间包钢中大部分夹杂物尺寸在15 μm以下;应进一步加强浇铸环节的控制,减少钢水的二次污染.     

钙处理时机对LF-RH精炼过程Al2O3基夹杂物的影响

为研究LF-RH精炼工艺生产Q690钢时不同钙处理时机下夹杂物特征的变化,开展工业试验对RH精炼前后钙处理炉次取样进行定量分析对比。钙处理后夹杂物中CaO质量分数持续增加,CaS质量分数瞬态增加,夹杂物熔点降低。RH精炼前钙处理炉次中,RH精炼过程夹杂物的成分接近低熔点区,结束时夹杂物数量密度和面积分数分别为15个/mm2和0.01%。RH精炼后钙处理炉次中,RH精炼过程夹杂物依旧为高熔点Al₂O₃-MgO类型,结束时夹杂物数量密度和面积分数分别降至1个/mm2和0.002 5%。RH精炼前钙处理会使RH精炼过程夹杂物熔点以及夹杂物与钢液间的接触角降低,导致夹杂物去除驱动力降低,从而抑制夹杂物的去除。因此LF-RH精炼工艺生产铝脱氧钢时,为提高精炼过程钢中非金属夹杂物的去除效率,应在RH精炼后进行钙处理操作。     

GCr15轴承钢RH和VD真空精炼过程钢洁净度对比

摘要：对比了RH和VD真空精炼工艺生产的GCr15轴承钢精炼过程的洁净度水平,研究了钢液中总氧（TO）、总氮（TN）、总硫（TS）以及夹杂物变化规律。轴承钢对洁净度要求较高,RH精炼工艺在降低钢中TO、TN含量,固相夹杂物去除,循环效率上均具有优势。经过RH精炼后,钢液中TO含量下降了61%,TN含量下降了15%,夹杂物数密度降低了75%;VD精炼过程中,钢渣反应剧烈,脱硫效果优异,VD精炼后钢液中TS含量下降了50%,但钢液循环速率远落后于RH精炼,且更容易发生卷渣。不同液相分数的夹杂物与钢液的接触角不同,液相分数小于27%的夹杂物与钢液不润湿,容易碰撞长大和上浮去除,而液态夹杂物黏附功更大,难以从钢液中去除。     

中碳铝镇静钢LF-RH-CC过程夹杂物的变化

采用ASPEX扫描电镜,对中碳铝镇静钢LF精炼初期、LF精炼结束、RH破空、RH软吹结束、连铸浇铸中期中包钢中3μm以上夹杂物进行检验,结果表明LF精炼初期钢中夹杂物个数最多,尺寸较大,经LF处理后夹杂物个数最少、尺寸最小;RH真空处理后夹杂物个数明显增多,尺寸增大,软吹后夹杂物个数虽有所减少,但平均尺寸略有上升;连铸过程钢中夹杂物明显增多,且尺寸增大。并分析了LF-RH-CC过程Ca O-Mg O-Al2O3系夹杂物的变化。     

帘线钢精炼与连铸过程中夹杂物的研究

对"LD→LF→VD→CC"工艺流程生产帘线钢各工位夹杂物类型、形貌和分布进行了研究。研究结果表明:帘线钢转炉出钢过程中加入帘线钢精炼渣对钢脱硫不利,但为后续精炼预造渣和对钢中夹杂物的变性提供了条件;为了使夹杂物获得良好的塑性,精炼过程中采用中性渣,调渣时禁止使用铝矾土,要求终渣碱度为0.9~1.1;对钢中大型夹杂物的分析发现,多数夹杂物成分为SiO2-Al2O3,部分存在Na2O和K2O,应该是耐火材料卷入造成的。选用优质耐火材料,控制钢水温度、铸坯拉速显得尤为重要。     

30Cr13不锈钢冶炼过程夹杂物控制技术

  针对30Cr13生产过程中存在的轧材非金属夹杂物合格率偏低仅85%左右的问题,通过对30Cr13不锈钢精炼过程钢中非金属夹杂物存在形态进行分析,并结合现有精炼工艺制度,在实验室研究的基础上制定了不锈钢精炼过程非金属夹杂物控制方案。工业应用后,精炼结束钢中大于5 μm的非金属夹杂物总数、形状以及尺寸等参数均得到了有效改善,钢水洁净度大大提高。     

铝镇静钢LF精炼过程中夹杂物行为研究

通过对LF精炼开始3 min、通电化渣和钙处理后3个阶段的钢水进行取样,对夹杂物的数量、形态及成分进行对比分析,来研究铝镇静钢中夹杂物在精炼过程中的变化及钙处理对夹杂物性质的影响.结果表明:钙处理在提高钢水洁净度、夹杂物改性等方面效果显著.当LF炉通电化渣后,夹杂物球化率显著提高;钙处理后,球化率进一步提高.LF精炼开始3 min后,钢中的夹杂物以Al2O3-SiO2-MnO和纯Al2O3夹杂物为主;通电化渣后,钢中夹杂物以Al2O3-CaO(CaS)-SiO2为主;钙处理后,钢中夹杂物以Al2O3-CaO为主.     

高碱度精炼渣对GCr15轴承钢洁净度的影响

 利用实验室渣-钢平衡试验研究了高碱度精炼渣对GCr15轴承钢中[w(T[O])]和夹杂物的影响。结合试验结果和热力学分析,探讨了钢中[w(T[O])、]夹杂物尺寸分布和粒径大小的变化规律,以及氧化物夹杂的转变过程。研究结果表明,碱度为6时,精炼渣(59.4%CaO-24.8%Al2O3-9.8%SiO2-6%MgO)可将钢中[w(T[O])]控制在0.000 6%以内,氧化物夹杂平均尺寸最小为2.26 μm。随着钢中[w([Ca])]和[w([Mg])]的增加,钢中氧化物夹杂转变过程为Al2O3→MgO·Al2O3→MgO→CaO-Al2O3-MgO复合夹杂物(核心为MgO,外围包裹着CaO-Al2O3)。渣-钢反应前期钢中以MgO·Al2O3为主,后期以MgO和CaO-Al2O3-MgO复合夹杂物为主。氧化物夹杂转变的试验结果与热力学分析结果相一致,大多数氧化物夹杂尺寸小于5 μm。     

50Cr5MoV钢中非金属夹杂物及全氧

 对采用“EBT→LF→VD”工艺路线生产50Cr5MoV锻钢轧辊炼钢过程的全氧质量分数和夹杂物类型与数量进行了分析。结果表明：LF精炼后钢液中[w(T[O])]平均为0.004 7%,VD出站[w(T[O])]为0.001 4%,中间包[w(T[O])]为0.001 55%,铸坯[w(T[O])]为0.001 8%,轧材中[w(T[O])]降低至0.001 0%。LF精炼初期,钢中夹杂物主要是不规则的Al2O3夹杂,其中96.75%的夹杂物尺寸小于10 μm。LF精炼结束后,大量夹杂物转变成以CaO-Al2O3-SiO2为主要成分的0～1 0 μm复合氧化物夹杂。钢水从VD真空精炼炉向中间包转移过程中,由于保护性浇注效果差,二次氧化严重造成钢水夹杂逐渐增多,其中夹杂物主要为球形的[mCaO·nAl2O3]复合夹杂物。铸坯中99.65%的夹杂物尺寸小于10 μm,其中大部分为球形钙铝酸盐夹杂物,还有少量球状硅铝酸钙复合夹杂物。轧材中98.77%的夹杂物尺寸小于10 μm。通过对炼钢过程中各工序的工艺优化,可实现对夹杂物的有效控制, 从而确保50Cr5MoV合金铸钢的产品质量。     

Ti-Ca复合脱氧大线能量焊接用钢中夹杂物的演变

 为了更好地掌握氧化物冶金生产工艺,通过工业试验和热力学计算研究了Ti-Ca复合脱氧工艺生产大线能量焊接用钢全流程夹杂物成分、尺寸、数量的演变规律。LF进站时钢中夹杂物主要类型为硅锰氧化物类夹杂,Ti-Ca复合脱氧后转变为CaO-Al2O3-TiOx-MgO-SiO2,精炼过程夹杂物中铝质量分数降低,而钙和钛质量分数升高,最终轧板中典型夹杂物为CaO-Al2O3-SiO2、CaO- TiOx、Ca（Mn）S、TiN的复合多相夹杂物。LF-RH整个精炼过程中,钢中夹杂物体积比整体在不断下降,连铸过程又有所升高,最终轧材中夹杂物的体积比约为2.6×10－5。Ti-Ca复合脱氧与RH精炼对夹杂物的细化作用明显,轧材中尺寸为0～1 μm夹杂物占到了约73%,尺寸大于3 μm的仅约占5%。100和200 kJ/cm线能量下模焊后热影响区－40 ℃的冲击功平均值分别为275和209 J,腐蚀后发现了以夹杂物为核心形核长大的针状铁素体。     

非钙处理铝脱氧车轮钢夹杂物形成及变形行为

 通过采用扫描电镜对BOF-LF-RH-CC非钙处理工艺生产车轮钢系统取样样品中夹杂物的形貌、尺寸及组成的分析,研究了精炼和凝固过程氧化物夹杂的形成、上浮去除和析出过程,以及轧制过程夹杂物的变形行为。研究发现,在非钙处理条件下,LF精炼过程会形成大量MgO-Al2O3夹杂和CaO-Al2O3夹杂,并且在RH精炼过程中存在MgO-Al2O3夹杂向CaO-Al2O3夹杂的转变过程,最终导致铸坯中出现低变性CaO-Al2O3夹杂;在软吹和镇静过程中,炉渣或空气对钢液的二次氧化与钢液中夹杂物上浮去除存在动态平衡;在钢液凝固过程中,固液界面的Al2O3等氧化物夹杂为MnS的析出提供了异质形核点,形成半包裹状的Al2O3-MnS类复合夹杂物;在轧制过程中,团簇状Al2O3夹杂容易被轧碎在板卷中形成点链状,高熔点半包裹的Al2O3-MnS类复合夹杂物被轧制成小尾巴状,而低熔点的CaO-Al2O3-MnS的复合夹杂形成连续的条状。     

Cleanliness of Alloying Structural Steel

 Alloying structural steel used for mechanical structures has a high requirement for cleanliness because its failures are greatly affected by non-metallic inclusions and total oxygen content in steel. It has been reported by some steelmaking plants to have some problems in controlling total oxygen content and inclusions during alloying structural steel production. For this purpose, cleanliness control in 02C-03Si-06Mn-1Cr-02Mo steel was investigated. Firstly, low melting temperature zone (≤1873 K) of CaO-Al2O3-MgO system and formation condition of low melting temperature inclusions were investigated through thermodynamic equilibrium calculation. On this basis, industrial tests were carried out. Through sampling at different stages, transformation of oxide inclusions and change of total oxygen content in steel were studied. The results show that: in order to form CaO-Al2O3-MgO system inclusions with low melting temperature, mass percent of Al2O3, MgO and CaO in inclusions should be controlled from 376% to 708%, 0 to 174% and 255% to 606%; For the condition of 1873 K and 005% (mass percent) dissolved aluminum in steel, the activities of dissolved oxygen, magnesium and calcium should be controlled as 0298×10-4-2×10-4, 01×10-5-40×10-5 and 08×10-8-180×10-8 respectively. With secondary refining proceeding, average total oxygen content and inclusion amount decrease, the type of most inclusions changes from Al2O3 after tapping to Al2O3-MgO after top slag is formed during ladle furnace refining and finally to CaO-Al2O3-MgO after RH treatment. In the final products, average total oxygen content was 127×10-6 and most inclusions were in spherical shape with size less than 5 μm.     

GCr15轴承钢EAF-LF-VD-CC流程非金属夹杂物的演变

 为研究GCr15轴承钢中非金属夹杂物的演变,对某钢厂EAF-LF-VD-CC流程生产的GCr15轴承钢进行全流程取样,利用可进行大面积自动检测分析的ASPEX扫描电镜结合普通扫描电镜(SEM-EDS),系统分析了各工序中夹杂物的演变行为。结果表明,GCr15轴承钢精炼过程中夹杂物主要类型为MgO-Al₂O₃-CaO类复合夹杂物与MnS,少量SiO₂-Al₂O₃,90%以上夹杂物尺寸为1～8 μm。随着精炼的进行,夹杂物数量逐渐减少,在VD软吹阶段后期夹杂物数量及总面积降到最低。精炼期间,夹杂物成分在最初的高Al₂O₃(w([Al₂O₃])>80%)的区域逐渐向MgO、CaO含量升高的区域转移,VD破真空后MgO(w([MgO])>20%)、CaO(w([CaO])>30%)达到最高,之后向Al₂O₃含量升高的区域移动,最终在中间包浇注时停留在高Al₂O₃(w([Al₂O₃])>65%)的区域。钢中Ds类夹杂物主要为MgO-Al₂O₃-CaO类复合夹杂物,Ds类夹杂物的生成及去除随机性强,VD对Ds类夹杂物有较强去除作用。     

Numerical Simulation of Nonmetallic Inclusions Behaviour in Gas‐Stirred Ladles

The secondary refining of molten steel in gas‐stirred ladle has played a more and more important role in the production of high quality steel. In the present work, a mathematical model of the fluid flow and inclusions behaviour in a 150t gas‐stirred ladle was presented, and the variations in concentration, size and density for non‐metallic inclusions in the ladle during the refining process were predicted. The results show that during the refining process, the variations in the number density of the inclusions differed depending on size. The inclusions with a diameter less than 25 μm decrease during the whole period, while inclusions with diameter larger than 25 μm increase in the first stage of the treatment and gradually decrease during the later stage. After 15 minutes, all inclusions show a tendency to decrease, but the removal rate for inclusions of smaller size becomes slower. After treatment in the ladle, inclusions with a diameter larger than 50 μm were removed, the number of inclusions with a size between 30‐40 μm was not high, while inclusions that were smaller than 25 μm still remained in the molten steel. Two‐jet bubbling demonstrated an advantage over one‐jet for inclusion removal. The practice of bubbling argon with a higher gas flowrate initially, followed by a lower flowrate in the ladle was found to be beneficial for inclusions removal.     

低碱度低氧化铝精炼渣对帘线钢夹杂物控制

 研究了低碱度、低氧化铝精炼渣对帘线钢夹杂物控制情况。试验采用LD→LF精炼→软吹Ar→连铸工艺生产帘线钢,在碱度1.0、Al2O3质量分数为5%左右的精炼渣成分控制条件下,钢中酸溶铝AlS的质量分数控制在0.000 5%左右,进而控制夹杂物中Al2O3质量分数在22%以内,使得帘线钢中氧化物夹杂MnO-Al2O3-SiO2类、CaO-Al2O3-SiO2类复合夹杂物实现了良好的塑性化控制。根据分析,在帘线钢夹杂物去除方面,软吹氩处理对钢中CaO-Al2O3-SiO2系复合夹杂物去除效果比对MnO-Al2O3-SiO2类夹杂物更加明显;在成分控制方面,钢液中AlS含量随着炉渣碱度、炉渣Al2O3质量分数的升高而升高,而夹杂物中Al2O3质量分数会随着钢液中AlS含量升高而升高。     

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%。