渣洗工艺对低碳钛微合金钢洁净度及性能的影响

某厂生产的DL350低碳钛微合金冷轧结构钢,由于钢中夹杂物含量较高且冷轧断后伸长率较低,不能满足客户要求。为了降低生产成本,提升冷轧产品断后伸长率,制定了合理渣洗工艺,并分析了渣洗工艺对钢洁净度及性能的影响。结果表明,钢中夹杂物主要为MnS、TiN、MnS-TiN及少量的Al₂O₃夹杂物,采用渣洗工艺后钢液中的氧、氮含量均有明显下降。渣洗后铸坯显微夹杂物平均数量密度由21.3个/mm²降低到15.7个/mm²。同时,A类夹杂物级别由2.0～2.5降低到1.0～1.5,B类夹杂物级别由1.5～2.0级降低到0.5～1.0级,说明渣洗工艺对铸坯洁净度提升改善明显。通过对热轧和冷轧产品性能检测可以发现,渣洗工艺试样热轧断后伸长率由26%～28%提升到29%～31%,冷轧断后伸长率由15%～16%提升到18%～20%,强度整体变化不大,满足了客户的使用要求。     

减少钢包下渣提高铸坯洁净度

利用钢包渣和中间包覆盖渣中Al2O3含量的差异和浇注过程中的变化,根据质量平衡计算了钢包下渣量每包达到74.5 kg.在该下渣量下,铸坯平均w(T[O])为23×10-6,大型夹杂总量平均达到34.85 mg/(10 kg).对钢包下渣严格监控后,铸坯平均w(T[O])为15×10-6,大型夹杂总量平均达到6.2 mg/(10 kg).减少钢包下渣对采用小型中间包的连铸工艺提高铸坯质量具有重要意义.     

齿轮钢（8620H）精炼渣优化及工业试验

利用FactSage热力学软件计算了CaO-Al2O3-SiO2-5%MgO四元系的CaO、Al2O3等活度线,通过等活度线图着重探讨精炼渣碱度、w(CaO)/w（Al2O3）、MI指数（曼内斯曼指数）与Al2O3夹杂吸附能力的影响关系,最终得到适用于杭钢生产齿轮钢（8620H）的LF精炼渣系范围为：CaO质量分数为50%~55%,Al2O3质量分数为25%~30%,SiO2质量分数为10%~12%,MgO质量分数为5%~8%。并使用该渣系进行齿轮钢（8620H）工业试验,铸坯中全氧质量分数由0.001 5%降至0.001 0%,且铸坯中显微夹杂物尺寸也明显降低,由2.1降至1.5μm,每10kg铸坯中大型夹杂物质量分数由31.9下降到26.4mg,试验效果良好。     

首钢京唐IF钢钢包镇静工艺的试验研究

为了生产高品质的IF钢,对不同钢包镇静时间钢水以及铸坯全氧和夹杂物的变化进行分析和讨论。结果显示,若保证铸坯全氧质量分数小于20×10-6,应保证钢包镇静时间为25min以上;生产实践表明,采用优化后的工艺,中间包全氧质量分数小于23×10-6的合格率达到了98%,铸坯全氧质量分数小于20×10-6的合格率达到了98%。     

碳脱氧在钢包顶渣改质中的应用

 为了进一步降低夹杂物缺陷并提高产品质量,基于碳脱氧进行了钢包顶渣改质的研究。冷轧产品的生产工艺为铁水预处理→转炉→RH精炼→连铸,为减少钢中夹杂物质量分数,需要进行钢包顶渣改质,同时降低钢包顶渣TFe质量分数。采用粒碳部分替代铝渣球的方法进行基于碳脱氧工艺的钢包顶渣改质,试验结果表明,顶渣改质效果良好,在顶渣TFe质量分数、中间包钢水游离氧明显降低的同时铸坯中Al₂O₃夹杂物得到优化;“30 kg粒渣+铝渣球”工艺降低生产成本5.16元/t(钢)。     

LF精炼渣碱度变化对304不锈钢夹杂物成分的影响

采用氧氮分析仪、扫描电镜、金相显微镜等分析手段,系统研究LF精炼渣系对304系不锈钢全氧质量分数wT[O]、夹杂物数量、尺寸及成分的影响。研究结果表明,当LF精炼渣碱度由1.5升高至2.6时,LF出站溶解氧质量分数w[O]由11.6×10~(-6)降低至4.8×10~(-6),铸坯wT[O]由47×10~(-6)降低至24×10~(-6),铸坯夹杂物总数量降低,但当量直径不大于10μm的夹杂物所占比率由77.7%增加至95.1%。热力学计算结果表明:在钢液中各元素达到平衡状态时,渣系碱度越高,低熔点夹杂物2MgO·2Al_2O_3·5SiO_2生成区域越小,MgO·Al_2O_3尖晶石类夹杂物生成区域越大,与生产试验结果一致。随着LF炉渣碱度升高,铸坯夹杂物成分中MgO和Al_2O_3的质量分数分别升高了14.4%和9.1%,当碱度不大于1.9时,铸坯中不会存在镁铝尖晶石。     

反应诱发微小异相净化钢水技术

 对钢中T[O]和夹杂物含量的控制是生产高洁净钢的关键技术。提出一种全新的洁净钢生产工艺——反应诱发微小异相净化钢水技术,设计并采用转盘造球工艺制备了一种具有该种功能的复合球体,研究了复合球体在炼钢温度下的爆裂反应,并在转炉炉后、RH精炼炉开展了复合球体加入的工业现场试验研究。结果表明,反应诱发微小异相净化钢水工艺是一种成本低、高效率、简便易行的钢水净化技术。采用这种工艺可以降低钢水传输过程温降,促进LF精炼快速成渣,使LF升温速率提高2 ℃/min,缩短LF炉精炼处理周期;IF钢铸坯平均全氧质量分数从14.2×10-6下降到9.69×10-6;铸坯中磷质量分数最低可以达到30×10-6,从而实现快速深脱磷。     

首钢京唐热态渣、钢绿色循环利用体系开发

为实现“全三脱”工艺少渣冶炼,进一步降低辅料消耗,首钢京唐开发了热态脱硫渣、液态脱碳渣及铸余渣钢直接返回利用工艺。对热态渣、钢的可回收性进行了分析,并通过工业试验验证了工艺的应用效果。结果表明,回收利用5 t的脱硫渣,脱硫剂消耗可降低30%～40%,铁水温降相对减少10～15 ℃,总渣量减少30%～40%,同时可降低铁损,减少对环境的污染;对于脱碳渣,每炉回收热态渣20 t,可节约石灰3.2 t,若铁水硅质量分数小于0.15%,脱磷炉可不加石灰,钢铁料消耗相应减少2.4 kg/t,并且可取消萤石及轻烧的使用,可实现脱磷炉零辅料消耗;对于钢包铸余,通过控制高炉出铁量,将精炼工序RH/LF/CAS产生的热态精炼渣及钢包铸余兑入半钢包,连同半钢一起兑入脱碳炉中进行冶炼,铸余钢回包次数可达到6～8次,实现液态铸余直接回收。     

BOF-LF-CC工艺生产SPHC钢的洁净度

基于示踪剂生产试验,通过对国内某钢厂BOF-LF-CC工艺生产的SPHC钢的洁净度和缺陷进行全流程系统取样和综合分析。结果表明,LF出站时钢液中大型夹杂物由钙处理后的19.6 mg/(10 kg)升至36.7 mg/(10 kg)。LF精炼后至中间包浇注,钢液中氧质量分数由23×10-6升高至(36~48)×10-6,存在一定的二次氧化现象。铸坯和热轧板卷中夹杂物示踪剂结果显示,精炼渣、耐火材料、中间包覆盖剂以及结晶器保护渣均有不同程度的卷渣或侵蚀,其中精炼渣的卷入和中间包耐火材料的侵蚀最为严重。     

BOF-LF-CC工艺生产27SiMn钢洁净度研究

通过对国内某钢厂BOF-LF-CC工艺生产的27SiMn管坯钢的洁净度进行全流程系统取样、综合分析,结果表明:经过LF精炼后,钢中显微夹杂物的数量由35.0个/mm2降到8.4个/mm2,中间包处理过程中全氧和夹杂物含量都有明显上升,铸坯中T[O]含量基本稳定在(24～30)×10-6,铸坯大型夹杂物为0.487 mg/kg。针对现有生产工艺中影响铸坯洁净度的主要因素:中间包烧氧开浇及不稳定浇注造成的二次氧化及结晶器卷渣等,提出相应的工艺改进措施。     

轴承钢中大尺寸夹杂物的特征、来源及改进工艺

以韶钢BOF-ARS (氩站)-LF-RH-CC工艺路线生产GCr15轴承钢为研究背景,采用水浸超声探伤缺陷定位解剖、夹杂物金相显微镜与扫描电镜检验、全冶炼-连铸过程跟踪取样相结合的方法,研究了大尺寸夹杂物的特征和来源,并提出改进工艺。研究结果表明,大尺寸夹杂物主要有两类,一类是含6%~7%SiO₂(质量分数)的低熔点CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂类大颗粒微观夹杂,尺寸分布在50~500 μm范围,另一类是不含SiO₂的CaO-MgO-Al₂O₃类宏观夹杂,尺寸不小于500 μm。前者的主要来源为出钢的过程采用高黏度的低碱度渣与高熔点的石灰混加所引起的化渣不均匀而导致的卷渣;后者主要因为LF精炼工序添加的大量的铝钙精炼渣难以及时熔化而被卷入到钢液内部所导致。因此,精炼渣的设计和造渣工艺优化是改进上述大尺寸夹杂物的关键。改进后造渣工艺为,出钢过程中用钙铝精炼渣取代低碱度渣,并减少LF精炼工序外加的渣料,控制炉渣二元碱度(w(CaO)/w(SiO₂))在5~9范围,Al₂O₃质量分数为23%~28%。改进后炉渣流动性好,水口结瘤现象得到改善,轧材中主要为细小的MgO-Al₂O₃尖晶石及复合硫化物类夹杂,成品探伤合格率得到有效提升。     

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.     

100 t复吹转炉-RH-70 mm板坯连铸流程0. 88% Si无取向硅钢的夹杂物行为

0.88%Si无取向硅钢的生产工艺为100 t BOF出钢时加300kg石灰,终点[C]0.035%~0.05%,出钢温度1640~1650℃,RH吹氧脱碳,加99.0%Al-Fe合金6.69 kg/t,加70%Si-Fe合金15.70 kg/t,70 mm板坯连铸过程全程保护浇铸,使用镁质碱性中间包覆盖剂。分析结果表明,RH终点[O]28×10^-6,铸坯[O]22×10^-6,RH-前[N]为16×10^-6,RH过程增氮4×10^-6,RH结束到铸坯增氮6×10^-6;RH脱碳终点时钢中夹杂物以球形MnO·Al₂O₃为主;RH出站时以不规则形状的Al₂O₃为主,并伴有少量单独存在的CaS夹杂;中间包钢液内的夹杂物主要以不规则形状的Al₂O₃为主;铸坯中多为不规则形状的Al₂O₃以及少量AlN,还有少量由结晶器卷渣引起的含Na成分的复合夹杂物。     

Q195热轧带钢大型夹杂物来源分析及控制

大型夹杂物对热轧带钢表面质量有着重要的影响。采用示踪剂试验、大样电解的方法,对某厂Q195热轧带钢中大型夹杂物来源、成分、含量进行研究,同时对生产过程中钢包、中间包顶渣进行分析。研究结果表明,研究中大型夹杂物主要为Al₂O₃-SiO₂-MnO、SiO₂-MnO复合夹杂和SiO₂夹杂物,粒度为50~2 000 μm,含量为(40 ~145) mg/10 kg,尺寸较大且含量较高,主要源于钢包、中间包顶渣、引流剂卷入。同时发现钢包、中间包顶渣氧含量较高,碱度较低。应对钢包、中间包覆盖剂进行优化,提升碱度,以达到顶渣吸附去除夹杂物的目的。     

X70管线钢头坯质量的研究

针对某钢厂生产的X70管线钢,采用综合分析的方法,对头坯中的T.O、N、显微夹杂物、大型夹杂物以及皮下气泡进行了研究.研究结果表明:头坯中w(T.O)、w(N)稳定但较高,显微夹杂物数量平均为2.28个/mm2,大型夹杂物平均约含 2.0mg/10kg,50%的显微夹杂物尺寸小于3μm.但钢中含有较多Al2O3与MnS...     

20CrMnTi齿轮钢冶炼全流程的夹杂物分析

为明确冶炼过程齿轮钢中非金属夹杂物的演变行为,实现齿轮钢中夹杂物特性的有效控制和提高产品质量,以20CrMnTi齿轮钢为研究对象,通过对LF-VD-CC工艺齿轮钢生产过程的取样分析,利用扫描电子显微镜对冶炼过程不同阶段的夹杂物成分、形貌、尺寸和数量等特性进行系统分析研究。结果表明,LF进站时,夹杂物主要为脱氧产物Al₂O₃-(MnS)和少量的镁铝尖晶石夹杂物;LF化渣后至精炼末期,由于渣/钢反应和耐火材料侵蚀带入的MgO和CaO等,导致夹杂物转变为Al₂O₃-MgO-MnS-CaS和Al₂O₃-MgO-CaO;VD精炼过程中夹杂物的类型基本不变,但从VD破空到铸坯过程,Al₂O₃-MgO-CaO夹杂物基本消失,试样中的夹杂物类型主要为Al₂O₃-MgO-MnS-CaS和TiN-MnS夹杂物。     

CAS-LF-VD精炼过程82A帘线钢中夹杂物的转变

研究的0.80%~0.82%C帘线钢的生产流程为80 t:BOF-CAS-LF-VD-150 mm×150 mm CC工艺。通过顶底复吹转炉出钢过程加入300 kg金属锰和200 kg高纯硅进行硅锰复合脱氧,LF过程先造碱度(CaO/SiO2)2.04的精炼渣,再将精炼渣碱度(CaO/SiO2)降至0.86,保持渣中Al₂O₃含量为~5%,来控制钢中非金属夹杂物的塑性转变。结果表明,铸坯平均总氧含量为16×10^-6,氮含量控制在50×10^-6左右,CAS(密封吹氩调成分)过程钢中夹杂物主要是MnO-Al₂O₃-SiO₂;LF、VD过程钢中和铸坯中夹杂物主要是CaO-Al₂O₃-SiO₂-MgO系,该类夹杂物尺寸偏小(2~3μm),分布在1 400℃低熔点区域附近。     

双滑板挡渣出钢技术在迁钢的应用

介绍了双滑板挡渣技术的工作原理、结构、控制过程以及双滑板挡渣出钢技术在迁钢210 t顶底复吹转炉上的应用情况,并以X65钢种为例,与原挡渣锥挡渣工艺进行了对比。结果表明,转炉出钢时间延长69 s,挡渣成功率达99.9%,下渣检测指数降低323,钢包渣厚平均降低约18 mm,钢水在LF炉精炼回磷量降低0.001 4%,硅、锰等合金收得率分别提高1.69%、1.25%;减少了出钢结束时钢渣散落烧坏电缆的发生次数,每座转炉由2次/月减少到1次/季;实现了提高钢水质量和降低成本的目的。     

EAF-LF (VD) -HCC流程生产钻杆管用钢26CrMoNbTiB的洁净度

26CrMoNbTiB钢由45 t EAF-LF(VD)-Φ80～180mm管坯HCC流程冶炼。该钢各工序的洁净度试验结果表明,LF-VD后钢中氧含量为(8～18)×10^-6,平均夹杂物数量最低为2.31个/mm²,连铸坯平均夹杂物数量为3.66个/mm²,≥50μm大型夹杂物平均含量为4.08 mg/10 kg。加强钢包到中间包长水口的密封保护和采用钢包下渣检测装置,提高中间包容量和采用挡渣墙是进一步提高铸坯洁净度的关键工艺措施。