精炼渣对非铝脱氧钢中夹杂物影响的实验研究

实验用氧化镁质坩埚在MoSi2炉上进行，实验钢种为重轨钢，选用Si-Ca-Ba合金为脱氧剂。实验发现，随精炼渣碱度（R）的增大，钢液中全氧降低，夹杂物总数、总面积和平均半径减小。精炼渣中w（Al2O3）为13％～20％时夹杂物的总数及总面积最小；硼（Al2O3）〉20％时细小夹杂物比例明显增大。精炼渣中的二氧化硅、三氧化二铝对夹杂物中二氧化硅和三氧化二铝的质量分数有直接影响，其在渣组成为钙斜长石成分的实验中尤为明显。因此，通过控制精炼渣的成分来控制非铝脱氧钢中夹杂物的组成是可行的。     

莱钢连铸20CrMnTiH钢非金属夹杂物研究

利用大样电解法、LEO-1450型能谱分析仪和NEOPHOT-32型金相显微镜对连铸生产的20CrMnTiH钢中非金属夹杂物的种类、含量、来源、形状、尺寸及分布等进行了研究。结果表明,精炼前夹杂物数量多,颗粒较大,类型主要为硅钙、硅锰酸盐等;中间包中主要为硅酸盐类型的球形和玻璃状夹杂物;铸坯中主要为硅铝酸盐球形夹杂物。经LF精炼后,非金属夹杂物去除率可达99％以上。     

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%。     

涟钢CSP生产SPHC钢的质量分析

对涟钢CSP生产SPHC钢进行了w（N）、洁净度及成材夹杂物分布的分析研究,同时,对钢的组织结构作了简单的分析。研究结果显示：在目前生产条件下,LF处理过程中钢液吸氮量最大,达到16．01×10^-6,且波动幅度较大;在LF精炼过程中脱氧率比较高,达到53．6％,但在精炼处理后至铸坯阶段,钢中全氧质量分数有大幅度的升高;在各工序段中,LF精炼过程中夹杂物数量最少,精炼效果明显,但后续工艺需要加强;SPHC成材夹杂物粒径以小于10um的为主,占夹杂物总量的90％以上,形态以球形为主;从铸坯中大型夹杂的来源来看,结晶器保护渣是主要来源;SPHC钢的组织分析结果显示,钢基体为珠光体-铁素体组织。     

轮辋用钢B类非金属夹杂物控制研究

以转炉炼钢—LF精炼-RH精炼-控轧控冷工艺生产的轮辋用钢为研究对象,利用扫描电镜对轮辋用钢中非金属夹杂物超标问题进行分析。结果表明,钢中大尺寸B类非金属夹杂物主要成分为12CaO·7Al_2O_3等低熔点钙铝酸盐。在冶炼过程中不同熔点的钙铝酸盐夹杂物在钢液中运动状态不同,固态夹杂物比液态夹杂物更容易被去除。采取的工艺优化措施为降低Ca含量以及调整精炼LF炉脱S模式,优化后提高了钙铝酸盐夹杂物熔点,使其在冶炼过程中更容易被去除,提高了热轧板卷非金属夹杂物检验合格率。     

增氮析氮法去除钢中夹杂物工艺实践

在42CrMoA合金结构钢LF-RH精炼生产中，进行了原生产工艺和增氮析氮法去除钢中夹杂物技术工业试验研究，获得了良好的实验效果。通过系统取样，发现在增氮析氮法LF精炼过程中，通过底吹增氮法可使钢中T[N]含量增至260×10^-6以上，满足RH真空精炼过程中以气泡形式析氮的需求；增氮析氮法还具有良好的全氧去除效果，经RH真空处理后，平均T[O]含量下降率可达37.4%；增氮析氮法也具有良好的夹杂物去除效果，经处理后单位面积夹杂物数量由原有的8.771个/mm²降为3.585个/mm²，去除率达34.6%；在各类夹杂物中，增氮析氮法对氧化铝夹杂去除效率最高，处理后可将钢中Al₂O₃夹杂比例由83%降为74%，有效提升了42CrMoA合金结构钢洁净度。     

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.     

30Cr1Mo1V汽轮机转子钢的精炼渣优化

摘要：为有效控制30Cr1Mo1V汽轮机转子钢中非金属夹杂物和有害杂质元素含量,利用热力学软件FactSage 8.1,计算了1873K下CaO-SiO2-Al2O3-5%MgO系精炼渣与30Cr1Mo1V钢液平衡时的等［O］线、等［S］线,以获得最优精炼渣成分范围。研究了不同精炼渣对钢中氧、硫含量,夹杂物特性的影响,继而揭示了钢中典型MgO·Al2O3夹杂物的热力学形成机制以及夹杂物与精炼渣之间的成分关系,并构建了“钢 渣”界面MgO·Al2O3夹杂物运动模型。实验和模型结果表明,优化渣系50.4%CaO-40-3%Al2O3-4.3%SiO2-5%MgO对钢液脱氧、脱硫和非金属夹杂物控制的效果明显,模型预测结果与夹杂物去除率对应关系良好。     

超低氧石油套管钢LF-VD过程非金属夹杂物的转变

系统分析和研究了采用“EAF→ LF→VD→CC”工艺流程生产试验钢时,各工序的全氧与氮含量的变化情况、钢液中非金属夹杂物的生成与变化以及精炼初渣对夹杂物去除的影响.结果表明:试验钢在LF精炼过程中w(T.O)平均下降42.83％,经VD真空处理后w(T.O)和w(N)平均下降48.77％和10.72％.在LF精炼过程中,钢液中非金属夹杂物按“Al2O3系夹杂物→MgO-Al2O3系夹杂物→CaO-MgO-Al2O3系夹杂物”顺序转变,其中MgO-Al2O3系夹杂物向CaO-MgO-Al2O3系夹杂物转变是由外向内逐步进行,并且夹杂物中CaO与MgO互不相溶.精炼初渣碱度控制在2.5左右对于炉渣吸收夹杂较为有利.     

70 t EAF-LF-RH冶炼18CrNiMo7-6齿轮钢过程的夹杂物变化

采用全流程取样,利用ASPEX全自动扫描分析法进行检验,对70 t EAF+LF+RH工艺生产的齿轮钢18CrNiMo7-6钢中夹杂物特性的演变规律进行系统的分析和研究,试验结果表明,LF精炼调整成分后,夹杂物数量去除率粒径1～10μm为89%,> 10μm为97%,从LF精炼调整成分后至软吹结束,夹杂物数量去除率粒径1～10μm为54%,> 10μm为66%,>20μm的夹杂物基本清除。夹杂物完成了Al₂O₃→Al₂O₃·MgO→Al₂O₃·CaO的转变。     

高碳磨球钢中Ds类夹杂物的形成机理及工业控制

Ds类非金属夹杂物尺寸大、延展性差,严重影响TL-1D磨球钢疲劳寿命等关键性能指标。对某企业TL-1D磨球钢进行全流程取样分析,结果表明该企业此钢种Ds类非金属夹杂物超标,且该钢种中的Ds类非金属夹杂物主要为Al₂O₃-CaO-MgO-CaS,在LF精炼钙处理后大量出现。总结出Ds类夹杂物形成机理为,首先以Al₂O₃为中心开始形核,之后其与钢液中[Mg]和[Ca]结合并长大形成CaO-Al₂O₃-MgO球状夹杂物,最后球状夹杂物外层与CaS结合形成Al₂O₃-CaO-MgO-CaS包裹体。工业试验结果证实,钙处理不利于TL-1D钢中Ds类非金属夹杂物的控制,会造成夹杂物尺寸增大,由此提出在TL-1D磨球钢生产精炼环节进行非钙处理的生产工艺方案。试验结果表明,钢液中钙含量处于饱和状态,优化后精炼渣成分趋于液相区,提升了精炼环节精炼渣系对夹杂物的软熔吸附性能,提高了Ds类非金属夹杂物上浮至渣层时的吸附去除率,最终使连...     

SPCC钢精炼渣与夹杂物相关性研究

针对SPCC钢的生产工艺情况,研究精炼渣与夹杂物相关性,分析精炼渣化学成分、w(CaO)/w(Al2O3)等对钢中夹杂物大小、形貌、类别等的影响。研究表明,精炼渣w(CaO)/w(Al2O3)为1.38~1.66时,钢中夹杂物分布较好,即大颗粒夹杂物比率较小,小颗粒夹杂物比率较大。     

轴承钢二次精炼过程夹杂物演变规律

 研究了轴承钢LF精炼和RH真空处理过程各类夹杂物的成分、种类和数量变化,并结合热力学模拟计算了夹杂物与钢液的界面参数,并对试验结果进行分析讨论。夹杂物分析结果表明,精炼25 min后,脱氧产物Al₂O₃消失,钢中夹杂物以纯尖晶石、含少量CaO的尖晶石、CaO·2Al₂O₃和CaO·Al₂O₃为主。继续精炼65 min至LF精炼结束,钢中夹杂物仍以纯尖晶石、含少量CaO的尖晶石、CaO·2Al₂O₃和CaO·Al₂O₃为主。RH真空处理25 min后,钢中夹杂物总数量较LF精炼结束降低75%,其中,纯尖晶石和含少量CaO的尖晶石去除率分别为99.5%和93.2%,CaO·2Al₂O₃去除率为67%。RH破空后钢中夹杂物以液态钙铝酸盐CaO·Al₂O₃和12CaO·7Al₂O₃为主。精炼过程尖晶石类夹杂物尺寸集中在10 μm以下,尺寸大于20 μm夹杂物主要为处于液相区的钙铝酸盐,这些钙铝酸盐在LF精炼前期就已经存在。与钢水接触角大于90°的固态夹杂物纯尖晶石、含少量CaO的尖晶石和CaO·2Al₂O₃在RH真空处理过程容易去除,与钢水接触角小于90°的液态夹杂物CaO·Al₂O₃和12CaO·7Al₂O₃不易去除。因此,将LF精炼结束的夹杂物控制为固态夹杂物有利于RH真空处理过程夹杂物的高效去除。热力学计算结果表明,当钢中w(T[O])为0.001 0%、w([Mg])大于0.000 18%时,脱氧产物Al₂O₃热力学上就不能稳定存在。铝脱氧、高碱度渣精炼条件下很难稳定地获得固态Al₂O₃夹杂物。为获得完全固态尖晶石或高熔点钙铝酸盐夹杂物,钢中w([Ca])需控制在0.000 1%以内。钢中w([Ca])大于0.000 2%,就具备生成液态夹杂物的热力学条件。     

轴承钢LF-VD精炼过程夹杂物行为变化研究

采用夹杂物自动扫描分析仪Aspex对轴承钢炉外精炼过程中的非金属夹杂物进行大面积扫描,系统研究了炉外精炼过程钢液纯净度变化,对关键工序进行氧、氮含量分析,同时利用"无水电解"提取各个工序夹杂物,以便观察夹杂物三维形貌,以指导生产实践。研究表明,LF-VD过程,夹杂物经历了Al_2O_3→MgO·Al_2O_3→CaO-MgO-Al_2O_3演变。LF精炼初期,钢液中形成大量Al_2O_3夹杂物,随着LF精炼地进行,钢液中逐渐形成MgO·Al_2O_3、钙铝酸盐、CaO-MgO-Al_2O_3等复合夹杂物,VD真空后,钢液中形成大量CaO-MgO-Al_2O_3夹杂物。LF精炼初期,钢液中夹杂物数量密度达到16.25个/mm~2,随着LF精炼的进行,夹杂物数量逐渐减少,VD破空后钢液中夹杂物数量密度降低为6.87个/mm~2,随着静搅地进行,钢液中夹杂物数量密度逐渐降低,VD吊包夹杂物数量密度增加,可能是卷渣造成。     

低碳易切削钢LF炉精炼渣控制工艺

与还原渣相比,易切削钢LF精炼渣具有控氧、低脱硫率、低脱磷率的冶金功能特点。该类渣中须保持一定比例的FeO、MnO,低碱度,渣量适当并能充分吸附钢中A12O3、硅酸盐夹杂物。合适的精炼渣成分(质量分数,%)为:CaO 30~40,Al2O310~25,FeO 2~6,MnO 10~25,SiO210~20,MgO 4~8。该精炼渣的平均脱硫率为11.7%,平均LP为0.56;钢中B类夹杂物为0~1.0,C类夹杂物为0~1.5。     

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。     

精炼渣钙铝比对铈处理钢中夹杂物的影响

利用渣钢平衡实验研究了精炼渣钙铝比(w(CaO)/w(Al₂O₃))对铈处理低合金高强钢中夹杂物的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)等检测手段，利用AZtecSteel夹杂物自动分析系统，探讨了钢中夹杂物类型、数量和尺寸的变化规律，利用FactSage 8.0计算并分析了稀土夹杂物的演变规律。结果表明，稀土元素加入初期，夹杂物平均尺寸大幅度减小而数密度增加，然而随着实验的进行，夹杂物平均尺寸增大而数密度减小。精炼渣钙铝比为2.0时，钢中O含量可降低至7.8×10^-6，并在反应初期获得平均尺寸最小(1.21μm)的稀土夹杂物。钢中加入铈后，夹杂物的转变路径为Al₂O₃→CeAlO₃→Ce₂O₃或Ce₂O₂S。不同精炼渣处理钢中氧化物夹杂转变过程相同，但随着精炼时间延长，生成了部分CeAlO₃夹杂物，使钢中Ce含量降低。     

钢包喂金属钙线对钢液质量影响的研究

报道了采用金属钙包复线冶炼钙硫易切削钢和合金钢时的脱硫，脱氧，合金微调以及控制中夹杂物的工艺研究，结果表明，金属钙线的喂入量在０．２～０．６ｋｇ／ｔ时，平均脱硫率为４７％，最高脱硫率达６７％，同时取得比喂Ｓｉ－Ｃａ线时更高的钙收得率，也取得脱氧，夹杂物发生变态的良好效果，并提出了钢材的力学性能。     

37Mn5钢精炼过程夹杂物转变机理

 钢中非金属夹杂物在精炼过程中发生成分转变,影响最终产品性能。37Mn5石油套管钢生产精炼过程中,在不进行钙处理的条件下,夹杂物成分从LF炉进站时的Al₂O₃转变为软吹结束时的Al₂O₃-CaO-SiO₂-MgO-CaS复合夹杂物。为研究夹杂物改性原因,揭示夹杂物转变机理,从生产现场取钢样进行夹杂物分析。结果表明,大尺寸夹杂物与一般尺寸夹杂物的成分存在显著差异,随着精炼过程的进行,不同尺寸夹杂物成分和数密度变化趋势也有所不同。大于10 μm的夹杂物成分接近精炼渣,可能是由渣进入钢液引起的。在硅铁合金中钙的质量分数为1.17%,会起到类似钙处理的效果,快速生成大量小尺寸CaS夹杂物。通过对夹杂物成分、数量、形貌进行分析,结合渣成分和热力学计算结果,得到了37Mn5钢精炼过程夹杂物经历脱氧、耐材侵蚀、渣进入钢液、合金带入钙与钢液反应、夹杂物与钢液反应等过程,以及成分发生转变的机理。     

高级别船板钢炉外精炼过程洁净度研究

为了研究采用BOF-LF-RH-CC工艺生产的A32船板钢洁净度水平,进行了三炉工业实验.通过对冶炼过程系统取样分析,研究了钢中总氧、氮含量变化,夹杂物的转变规律及机理.结果表明：该工艺生产的船板钢有较高的洁净度,中包总氧控制在2×10^-5以下,氮含量控制在4×10^-5以下;LF精炼过程中,钢中总氧、夹杂物数量密度和平均尺寸均降低,夹杂物转变为CaO-MgO-Al₂O₃三元系;RH精炼过程中,钢中总氧和夹杂物数量密度降低,而夹杂物平均尺寸升高;钙处理过程中,夹杂物数量密度升高,而夹杂物平均尺寸降低,夹杂物转变为CaO-Al₂O₃-CaS三元系.