不同RH脱氧方式对含铝电工钢的影响

摘要：研究了RH脱氧方式（铝脱氧,先铝后硅;硅脱氧,先硅后铝）对含铝电工钢洁净度、渣成分、夹杂物演变及连铸过程的影响。2种脱氧方式下钢包顶渣的氧化性相似,热力学计算表明硅脱氧的顶渣对铝酸盐夹杂物的吸收能力强于铝脱氧渣。铝脱氧钢中夹杂主要为Al2O3 CaO CaS复合氧化物,硅脱氧钢中夹杂物主要是Al2O3。2种脱氧方式下,热轧钢卷中的典型夹杂物都是AlN、MnS和复合铝酸盐。由于脱氧方式和钢中N、S含量的差异,铝脱氧热轧卷中夹杂物的含量是硅脱氧的2～3倍,这与理论的预测结果完全吻合。由于钢液中Ca含量不同,硅脱氧的钢水在CSP连铸过程中会引起中包塞棒上涨,因此建议在传统的连铸工艺中采用硅脱氧,在CSP工艺中采用铝脱氧。     

脱氧工艺对钢中夹杂物的影响

为明确不同脱氧剂加入顺序对钢中夹杂物的影响,对夹杂物的形成进行了热力学分析,并在1 873K下,在MoSi2电阻炉上用φ70 mm×100 mm MgO坩埚开展了2炉低碳合金钢A冶炼实验.热力学计算表明,Si-Mn脱氧主要形成SiO2夹杂物及少量2MnO· SiO2复合化合物,A1-Si脱氧主要形成Al2O3夹杂物,实验结果与热力学计算相互吻合.实验结果表明,先采用Si-Mn脱氧的1号工艺与先采用Al脱氧的2号工艺相比,夹杂物尺寸和面积百分比均较低.1号工艺终点夹杂物总数为168个/μm2,小于1.5φm的夹杂物占70％以上,夹杂物平均直径为1.2um.先弱脱氧后强脱氧的工艺更利于夹杂物的控制.     

铝含量对TWIP钢中夹杂物特征及AlN析出行为的影响

采用扫描电镜、X射线能谱仪以及扫描电镜配置的夹杂物自动扫描统计软件(INCAFeature)表征了Fe-Mn-C(-Al)系TWIP钢中夹杂物的成分、形貌和数量,考察了Al质量分数在0.002%~1.590%的四种TWIP钢中夹杂物的特征和Al含量对AlN析出行为的影响.并在此基础上,采用了适合TWIP钢中高锰高铝特点的热力学参数对AlN夹杂物进行了系统的热力学分析.研究表明,在含有相似N质量分数(0.0078%~0.0100%)的TWIP钢中,当钢中Al质量分数升高至0.75%时,AlN夹杂物开始在钢中析出,并在MnS(Se)-Al₂ O₃上局部析出形成MnS(Se)-Al₂ O₃-AlN复合夹杂;当Al质量分数升高至1.07%时,热力学计算表明AlN已经可以在TWIP钢液相中形成,经不断长大后在MnS(Se)夹杂物表面局部析出形成MnS(Se)-AlN复合夹杂物;在Al质量分数为1.59%的TWIP钢中,AlN的平衡析出温度比其液相线温度高出42℃,在液相中形成的AlN可以作为异质核心,MnS(Se)夹杂在其表面包裹形成MnS(Se)-AlN复合夹杂物.另外,在Fe-18.21% Mn-0.64% C-1.59% Al体系的TWIP钢中,AlN在液相中析出所需的最低氮的质量分数仅为0.0043%.因此,在TWIP钢的冶炼过程中,应尽可能的降低钢中的氮含量,避免生成过量的AlN夹杂.      

吹氩钢脱氧铝消耗及脱氧工艺对夹杂物的影响

 由250 t转炉冶炼吹氩钢的生产数据分析,发现转炉脱氧工艺对脱氧铝消耗的影响大。出钢全脱氧工艺比半脱氧工艺的脱氧铝单耗高0.28 kg/t、脱氧铝利用率低8.3%;随转炉温度的上升或氧质量分数增加,脱氧铝单耗逐步增加,同时,转炉温度的上升会引起氧质量分数的增加。通过对SPHC板坯在两种脱氧工艺下的夹杂物分析,发现：宏观上两种脱氧工艺的全氧控制水平相当,约为0.002 0%;半脱氧工艺的氮质量分数为0.002 0%,全脱氧工艺时为0.002 5%。微观上,夹杂物主要为Al2O3、Al2O3-MnS、氧化物和[MnS/MnS-CuxS;]全脱氧与半脱氧工艺相比,Al2O3夹杂物平均尺寸小0.6 μm、Al2O3夹杂物比例低约25%、Al2O3-MnS夹杂物比例高约20%、硫化物比例低约5%。Al2O3夹杂物尺寸的减小易于Al2O3-MnS夹杂物的生成。     

Mg-Al合金对钢液脱氧作用的试验研究

使用镁合金脱氧剂研究了ZG25钢液的脱氧行为,选取Al、Al-Mg、Mg-Al合金分别对钢液脱氧,对比脱氧后钢中夹杂物的变化情况.结果表明:含镁合金在对钢水脱氧的同时具有较强的脱硫能力;含镁合金终脱氧后夹杂物大多转化为复合夹杂物,其中Al2O3夹杂物主要转变为MgO·Al2O3,FeS和MnS等硫化物夹杂转变为MnS·MgS等复合硫化物夹杂.     

高铝钢中钙处理对非金属夹杂物特征的影响

 为了研究高铝钢中钙处理量与夹杂物特征的关系,通过SEM EDS检测了钢中夹杂物形貌和成分,并结合图像处理软件、体视学等方法统计了夹杂物三维尺寸分布、夹杂物间距和夹杂物分布等参数。结果表明,钙处理高铝钢中夹杂物主要有Al2O3 CaO (CaS)复合夹杂物和AlN等两类夹杂物。高铝钢中钙质量分数由0.000 4%增加到0.002 4%时,夹杂物的平均尺寸由2.5减小到1.8 μm,夹杂物数量是原来的2倍,夹杂物平均间距由95减小到72 μm。通过FactSage热力学计算讨论了冷却过程中夹杂物成分的演变过程,计算结果与试验结果相符。最后根据夹杂物形核计算讨论了夹杂物特征与形核尺寸的关系以及高铝钢中夹杂物分布的影响因素。     

无取向电工钢WG350生产过程中夹杂物的行为与控制

为了更好地控制WG350无取向电工钢中的夹杂物,采用扫描电子显微镜、Aspex系统分析了精炼、连铸过程和成品板中夹杂物的类型、数量及尺寸的演变规律.结果 表明,氩站开始出现大尺寸含P复合夹杂物,该类型夹杂物大部分在RH脱碳后会上浮去除.RH加铝脱氧时生成的Al2O.以团簇状和块状为主,前者尺寸范围为0.5～5μm且大部...     

精炼渣对SUS444铁素体不锈钢中夹杂物的影响

在1 873K,MgO坩埚内进行了VOD精炼渣与SUS444铁素体不锈钢之间的脱氧平衡试验,考察了精炼渣对不锈钢中T.O含量及夹杂物组成、数量和尺寸分布的影响。结果表明,脱氧终点钢中w(T.O)=0.006 3%~0.007 4%,提高精炼渣碱度,降低渣中Al2O3的活度,有利于降低钢中T.O含量。精炼渣碱度增加,试样中单位面积夹杂物的个数及夹杂物的平均面积分数都减小。降低渣中Al2O3含量,夹杂物平均粒径也降低。加入脱氧合金后,钢中夹杂物主要为Al2O3、MgO·Al2O3及含有少量SiO2、MnO的复合氧化物;钙处理后,钢中夹杂物主要为球形的MgO·Al2O3-CaO。随着精炼渣中a(MgO)/a(Al2O3)的增加,MgO·Al2O3夹杂物中xMgO/xAl2O3随之增加。根据试验,R=3.5、w(Al2O3)=10%、w(MgO)=10%、w(CaF2)=5%的精炼渣具有良好的精炼效果。     

Fe-Mn-Al-C低密度钢中的脱氧合金化夹杂物

为了研究Fe-Mn-Al-C低密度钢脱氧合金化夹杂物的生成及机理,采用Si、Mn、Al进行脱氧合金化,通过场发射扫描电子显微镜结合夹杂物自动分析系统对Fe-Mn-Al-C低密度钢样品中的夹杂物进行观察。结果显示,Fe-Mn-Al-C低密度钢中夹杂物主要分为6类,即单颗粒Al₂O₃夹杂物、单颗粒MnS夹杂物、单颗粒AlN夹杂物、Al₂O₃-MnS复合夹杂物、AlN-MnS复合夹杂物、Al₂O₃-AlN-MnS复合夹杂物。单颗粒的Al₂O₃、MnS、AlN夹杂物的数量相对较多,夹杂物尺寸以小于5μm为主。热力学计算发现Al₂O₃在脱氧合金化时生成,AlN在固相分数为0.844时开始析出,而MnS在完全凝固后的固相钢中开始析出。不同夹杂物间的二维晶格错配度计算结果显示,MnS(110)/Al₂O₃(001)、AlN(001)/Al<...     

钛稳定超纯铁素体不锈钢硅铝复合脱氧的试验研究

 为改进超纯铁素体不锈钢的脱氧工艺,提高夹杂物控制水平,在硅钼高温电阻炉内对钛稳定超纯铁素体不锈钢的精炼过程进行了试验研究。结合热力学计算,研究了不同Si、Al含量(质量分数,下同)比值的硅铝合金的脱氧效果,以及脱氧、钛合金化和钙处理后钢中典型夹杂物的组成和形貌及粒度分布。结果表明：钢中初始氧含量相近的条件下,硅铝合金复合脱氧的钢中酸溶铝、全氧量与纯铝脱氧结果相近。硅铝复合脱氧后钢中夹杂物主要为(MgO-)Al2O3-SiO2复合脱氧产物。钛合金化后夹杂物的类型主要为Al2O3-MgO-(SiO2)-TiOx复合夹杂物和TiN。钙处理后的夹杂物主要为球形的MgO-Al2O3-CaO-SiO2-TiOx类复合氧化物。采用硅铝合金复合脱氧比纯铝脱氧钢的夹杂物的总数量、总面积和平均粒径均要小。     

脱氧顺序对铝钛复合夹杂物的影响

 通过扫描电镜-能谱仪检测和分析了不同铝钛脱氧顺序下钢中夹杂物的形貌、成分、尺寸、数量和分布等参数,通过热力学计算分析了脱氧过程中钢液中的化学反应和夹杂物优势区图。结果表明,脱氧剂添加顺序对夹杂物形貌影响很大,先加钛后加铝的脱氧方式下,钢液中形成了较多含有铁相(“空心”)的具有浓度梯度的铝钛复合夹杂物。夹杂物径向长度增加,夹杂物也更容易偏聚。所以先加钛后加铝不利于夹杂物尺寸细小化,不利于夹杂物弥散分布。先加铝后加钛的脱氧方式下,钢中形成氧化铝夹杂,不会被溶解的钛还原,因此夹杂物内部不含有铁相。夹杂物主要为Al-Ti-O(-N)类夹杂。夹杂物尺寸和数量小于先加钛后加铝钢中的夹杂物。通过FactSage计算结果、化学反应分析和试验检测结果,探究了不同铝钛脱氧顺序下夹杂物形成和演变机理,分析了具有浓度梯度的“空心结构”的铝钛复合夹杂物形成机理,讨论了脱氧剂添加顺序对夹杂物尺寸、数量和分布等特征的影响规律。发现先加钛后加铝的脱氧方式下,钛氧化物会与金属铝反应,钛氧化物逐渐转变为“空心”氧化铝壳,同时溶解的铝、钛和氧发生氧化反应,形成了具有浓度梯度的Al₂O₃-TiO_x复合夹杂物,最终钛氧化物完全转变为氧化铝壳而消失。随着铁液的填充,形成了含有铁相的铝钛夹杂物。     

锰原料对低合金TRIP钢中非金属夹杂物的影响

为了研究不同锰合金原料对TRIP钢洁净度的影响及锰合金中非金属夹杂物的遗传特性,采用SEM-EDS分别检测了电解锰、金属锰和中碳锰铁中非金属夹杂物的类型、形貌和尺寸,并通过高温试验和热力学计算系统探讨了采用3种锰原料进行合金化后TRIP钢中非金属夹杂物特征.结果表明,电解锰中夹杂物主要为MnC、MnC-MnO和MnO-...     

压缩载荷下夹杂物对低密度钢应力场的影响

非金属夹杂物在加工过程中往往容易引起裂纹的萌生和扩展,为了明确典型非金属夹杂物对低密度钢性能的影响,采用Abaqus有限元软件分析了低密度钢中典型Al₂O₃、MnS、AlN、TiN单一夹杂和Al₂O₃-AlN、AlN-MnS复合夹杂及附近钢基体的应力场,研究了非金属夹杂物类型、尺寸、方向、分布等因素对低密度钢应力场的影响。结果表明,非金属夹杂物的变形能力、形状和尺寸显著影响低密度钢中应力场分布,夹杂物及其附近钢基体的最大应力值由大到小依次为TiN、AlN、Al₂O₃和MnS。夹杂物尺寸越大,应力场范围和最大应力值也越大。夹杂物长轴与载荷的夹角会造成裂纹萌生位置和传播方向发生变化,TiN和AlN夹杂物尖角位于载荷方向时可缓解夹杂物引起的应力集中。此外,团聚状的夹杂物易引起应力集中,夹杂物间距越小,引起的应力富集越大。对于复合夹杂物而言,Al₂O₃-AlN内部的Al₂O₃夹...     

Mg对刀剪用钢中夹杂物影响的试验研究

研究了镁对刀剪用钢中夹杂物的影响.试验结果表明:在中频炉出钢过程中加镁,可使钢中夹杂物由原来的以Al2O3和Al2O3-TiN为主,变为以镁铝尖晶石为主的夹杂物;加镁炉次铸坯洁净度为12.2个/mm2,不加镁铸坯为15.76个/mm2.     

LF炉无铝脱氧的工艺实践

介绍了承钢120t系统对钢中酸溶铝没有要求钢种的LF炉无铝脱氧实践。精炼过程中采用硅钙钡、硅钙粉、电石、碳化硅等对钢水进行无铝脱氧工艺,减少了钢水中的Als和Al2O3,精炼过程中加入Al2O3含量较低的精炼渣系,提高炉渣碱度,降低SiO2的活度,大幅提高硅的脱氧能力;优化钙处理工艺,对钢水进行深脱氧,通过夹杂物变性控制夹杂物的形态和尺寸。实践证明,对钢中酸溶铝没有要求的钢种采用无铝脱氧工艺后,没有降低钢水质量,提高了钢水可浇性,吨钢精炼费用降低2．96元／t。     

含钙钡合金脱氧和非金属夹杂物控制技术研究

采用MoSi2电阻炉在1〖KG-*9〗873 K下开展了含钙钡合金脱氧和非金属夹杂物控制技术研究。结果表明，各组实验终点钢中夹杂物平均长度均小于8 μm，并都有纯三氧化二铝夹杂物存在。采用含钙钡合金的复合脱氧工艺，终点钢中未发现含钡夹杂物，有较多以CaO Al2O3为主要成分的复合夹杂物，w（T.O）＞50×10-6。用AlMnCa脱氧，终点钢样w（T.O）＝37×10-6，含氧化钙夹杂物较少，大于20 μm的夹杂物数量占总夹杂物数量的1.2%。     

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。     

Modification of Inclusions in Liquid Iron by Mg Treatment

Effect of Mg addition on the compositions of inclusions were studied. The results show that Mg can minimize the inclusions of steel obviously. Under the present condition, Mg deoxidation products of low-S content experimental steel would be changed in the order of Al₂O₃→MgAl₂O₄→Mg→Al–O–S→Mg–O–S. Mg deoxidation products of high-S content experimental steel generate Mg–S(–O)+MnS type inclusions, except for usual oxysulfide. And it is consistent with the results of thermodynamics calculation. Mg is preferred to react with oxide, compared with sulfide. The reaction reaches the equilibrium after 1 min or 5 min. It shows that the number and diameter of inclusions in all experimental steel samples are well under control, helping to improve the properties of steel.     

不同铝含量的脱氧剂对钢液洁净度的影响

铝具备较强的脱氧能力,被广泛应用于炼钢过程中钢液的脱氧。然而铝脱氧产生的高熔点、大尺寸Al₂O₃夹杂物不仅会严重降低钢液的洁净度、恶化钢材韧性和疲劳寿命,还容易造成水口结瘤,影响连铸工艺的顺行。考虑到局部过饱和度对夹杂物的形核和长大等有着重要的影响,采用纯铝和Fe-30%Al合金(质量分数)对钢液进行脱氧,且实际加入的铝量保持一致,通过对不同脱氧时间(30、60 s)的钢液成分和夹杂物特征进行分析,研究了不同铝含量的合金对钢液洁净度的影响。结果表明,相较于纯铝脱氧,Fe-30%Al合金在相同时间节点下脱氧效果更好,合金中铝元素溶解速度更慢。此外,在目前试验条件下使用纯铝脱氧的钢样中夹杂物尺寸可达到9μm,而使用Fe-30%Al合金脱氧的夹杂物尺寸最大只有4μm。采用纯铝脱氧60 s后钢中夹杂物平均尺寸为Fe-30%Al合金脱氧的1.35倍,且单位面积夹杂物数量多了23%。两种合金在脱氧过程中残留在钢液中的夹杂物均以多面体夹杂为主,并有少量碰撞聚集形成的松散型团簇状夹杂。使用Fe-30%Al合金脱氧比纯铝脱氧更有利于钢液洁净度的提高,这取决于两...