电渣重熔高氮钢的洁净度研究

对高氮钢电渣重熔前后夹杂物进行对比研究,分析不同渣系和自耗电极氧含量对重熔后夹杂物的影响。研究发现,不同渣系对电渣钢的洁净度影响很大,适当提高w(CaO)/w(Al2O3)可有效降低电渣锭中的夹杂物和全氧量。不同氧含量的自耗电极进行重熔后,电渣锭全氧量及夹杂物种类和组成成分差别不大,夹杂物成分中w(MnO)/w(MnO+Al2O3)≈0.23~0.32,自耗电极中的氧含量与电渣重熔的洁净度没有直接关系,采用氧质量分数为(40~100)×10-6的不同自耗电极,电渣重熔后氧质量分数始终保持在(20~30)×10-6。     

洁净钢氧含量的控制

为减少冶金工艺流程中钢水中的夹杂物,对钢液氧化程度及浇铸过程氧含量进行控制,通过在炼钢工序对钢液进行转炉终点氧含量控制、出钢控制、精炼炉渣控制,在浇铸过程中控制钢水的二次氧化程度,严格执行工艺,保证了钢液的良好洁净度,提高了钢水质量,达到了冶炼纯净钢的要求。     

自耗电极冶金质量对G20CrNi2Mo轴承钢电渣锭洁净度的影响

研究了G20CrNi2Mo轴承钢电渣重熔过程自耗电极对电渣锭洁净度的影响。结果表明,电渣锭洁净度与自耗电极的冶金质量有较大的相关性。随着自耗电极氧含量的升高,电渣锭氧含量呈升高趋势。通过扫描电镜-能谱仪分析发现,氧含量较高的自耗电极中低熔点CaO-MgO-Al₂O₃夹杂物数量比低氧含量自耗电极的要多。由于低熔点夹杂物与钢液的界面能较低,限制了其在电渣重熔过程中的去除效率,从而导致电渣锭氧含量较高。通过电弧炉出钢高拉碳操作,氧含量低于0. 002 0%的锭子数量占到总量的90%以上。     

轴承钢电渣重熔过程中氧的控制及作用研究

研究了不同氧含量（（５～４０）×１０－６）的自耗电极及重熔渣系对轴承钢氧含量、夹杂物和疲劳性能的影响，结果表明：①无论用高氧含量（＞３０×１０－６）自耗电极还是低氧含量（＜１０×１０－６）自耗电极重熔，电渣钢中氧含量都保持在（１５～３０）×１０－６；②影响电渣钢中氧含量的决定因素是渣中的ａＦｅＯ值，自耗电极中的原始氧含量影响较小；③电渣重熔过程中，自耗电极中原始夹杂可基本去除，重熔钢中的夹杂主要是金属熔池冷却结晶过程中新生成的。     

气体保护电渣重熔过程中电渣锭的洁净化控制

进一步提高电渣重熔过程钢的洁净度是提高最终钢材综合机械性能的关键环节之一.本文探讨了洁净钢电渣重熔过程的几个重要方面.降低钢中总氧和硫含量,减少钢中非金属夹杂物是洁净钢生产的重要任务.本文还介绍和讨论了电渣冶炼洁净钢过程中氧、硫和夹杂物控制的相关理论及最新研究结果.     

电渣重熔过程中夹杂物的控制

电渣重熔过程中非金属夹杂物的去除主要发生在自耗电极端头熔滴形成期以及熔滴滴落穿过熔渣层阶段。电渣重熔过程中原生夹杂物去除的同时将产生新的夹杂物,为了有效地控制电渣锭中的夹杂物,使用复合脱氧剂对自耗电极进行终脱氧,采用合理的重熔速度、熔渣的化学组成和供电制度,以及严格控制电渣炉内氧位。     

17-7PH沉淀硬化不锈钢电渣重熔过程洁净度的变化

采用35 t电弧炉-AOD脱碳-LF精炼-模铸工艺制备了17-7PH沉淀硬化不锈钢自耗电极,并通过气体保护电渣炉重熔得到了2 t重的电渣锭。利用ASPEX扫描电镜分析了电渣重熔前后17-7PH钢中夹杂物数量、尺寸、成分的变化规律,并采用SEM-EDS进一步观察夹杂物的形貌及组成。研究结果发现,电渣重熔后,O含量由6.6×10^-6降至5.7×10^-6,N含量由200×10^-6降至180×10^-6。重熔前后夹杂物的类型没有变化,重熔后总的夹杂物数量大幅减少,特别是大颗粒夹杂物的数量明显减少、尺寸减小。电渣锭中总的夹杂物以AlN夹杂物为主,其尺寸较大、数量最多。为了提高17-7PH钢电渣锭的洁净度,应尽可能减少自耗电极中的N含量,以减少电渣重熔过程AlN夹杂物的生成量。     

保护气氛电渣重熔对DZ2高速车轴钢成分及夹杂物的影响

对DZ2高速车轴钢铸坯进行氩气保护气氛电渣重熔并轧制成车轴坯成分分析和检测轴坯、氢氧含量及夹杂物的数量、尺寸和形貌,并与铸坯直接轧制成的车轴坯进行比较。结果表明：电渣重熔后,轴坯纵横向上的成分较均匀(0.25%～0.27%C),但平均Si和Al含量分别从锭头的0.25%和0.018%降至锭尾的0.23%和0.015%;钢中氢和氧含量分别由铸坯的0.85×10^-6和9×10^-6增至电渣锭的1.52×10^-6和10×10^-6。电渣重熔轴坯中的夹杂物主要是小球状的钙铝酸盐,其尺寸在10μm以上的很少,5～10μm的数密度为0.068个/mm²,1～5μm的为0.04个/mm²。保护气氛电渣重熔不仅可以去除钢中的大型夹杂物,还可以使小尺寸夹杂物的数量显著降低。     

医用不锈钢00Cr18Ni15Mo3N、00Cr18Ni14Mo3的冶炼工艺研究

运用热力学计算方法，研究电极棒的炼钢工艺过程和电渣重熔过程，从主要脱氧元素对钢中氧含量的影响入手，揭示了氧含量对重熔不锈钢D类非金属夹杂物的影响规律，提出了提高重熔不锈钢质量的系统改进工艺，经试验效果显著。     

Ca—Si脱氧及酸性渣重熔改善轴承钢的夹杂物

研究了电渣母材的脱氧制度及重熔渣系对轴承钢夹杂物和疲劳性能的影响。（１）Ａｌ脱氧的电渣母材，无论用碱性渣还是用酸性渣重熔，钢中的夹杂物都以脆性的Ａｌ２Ｏ３为主；（２）Ｃａ－Ｓｉ和Ｃａ－Ｓｉ＋Ｆｅ－Ｓｉ脱氧的电渣母材，经碱性渣系重熔后，钢中的夹杂物仍以Ａｌ２Ｏ３为主；但经酸性渣系重熔后，钢中的夹杂物变成以硫化物和硅酸盐为主的塑性夹杂物，钢材的疲劳寿命提高。     

VIM-ESR-VAR三联冶炼工艺对9Cr18Mo轴承钢洁净度的影响

试验9Cr18Mo轴承钢(/%:0.98C,0.21Si,0.32Mn,0.005P,＜0.001S,16.95Cr,0.51Mo)经500 kg真空感应炉(VIM)-电渣重熔(ESR)-真空自耗重熔(VAR)三联工艺冶炼,锻造开坯并轧成Φ30 mm棒材。试验和分析了9Cr18Mo钢中的气体、有害元素的含量和非金属夹杂物。结果表明,三联工艺是提高轴承钢洁净度的有效方法,试验9Cr18Mo钢中氧含量0.0008%,氮含量0.0038%,硫含量＜0.001%,通过控制原材料的Ti和五害元素含量,成品材中Ti＜0.002%,Sn,As和Sb分别＜0.002%,Pb和Bi分别＜0.000 1%;三联工艺钢中非金属夹杂物数量少,90%以上的夹杂物尺寸小于3μm,达到了很高的洁净度水平。     

大型转炉过程精确控氧技术

转炉冶炼中的氧是产生钢中夹杂物的根源,对钢的洁净度有着不利的影响。为了加强转炉氧含量的控制,提高产品的内在质量,通过对宣钢转炉冶炼特殊钢现场试验研究,分析了转炉氧含量的分布状态,研究了氧活度、氧电势、炉渣厚度等因素对氧含量的影响规律,并提出了降低转炉氧含量的措施。     

Effect of protected electroslag remelting on cleanliness of G20CrNi2Mo bearing steel

To meet the high cleanliness requirements of bearing steel used in high-speed railway trains, a new production process combining vacuum induction melting and electroslag remelting (ESR) was used to produce G20CrNi2Mo bearing steel. To investigate the effect of remelting on the cleanliness of the steel, two kinds of G20CrNi2Mo steels were prepared using an ESR furnace with and without high-purity argon protection. The results show that the G20CrNi2Mo electrodes smelted using a vacuum induction furnace have very high cleanliness 0.010[P%]–0.004[S%]–0.0012[O%]–0.0041[N%]). Unprotected ESR leads to an increased oxygen content, while protected ESR prevents any increase in oxygen content. Both protected and unprotected ESR results in significant desulphurisation, with desulphurisation rates reaching over 50%. The protected ESR process removes Al₂O₃–SiO₂–MnO inclusions, and the remaining inclusions in the steel can be divided into two categories, Al₂O₃ and Al₂O₃–MnS.     

低碳铝脱氧20钢钢水洁净度控制研究

为了研究120 t BOF-LF-RH-160 mm×160 mm坯CC工艺生产的铝脱氧20钢（/%:0.13～0.23C,0.17～0.37Si,0.35～0.65Mn,≤0.035P,≤0.035S,0.020～0.050Al）中非金属夹杂物的控制技术,对LF精炼过程中脱氧剂加入时机进行调整,并对精炼过程中非金属夹杂物类型与夹杂物数量进行分析。结果表明,转炉出钢后采用铝块脱氧,LF精炼进站非金属夹杂物主要为Al₂O₃,精炼结束前部分夹杂物由Al₂O₃转变为Al₂O₃·CaO,RH结束后非金属夹杂物密度3～4个/mm²,铸坯氧含量（7.48～8.18）×10^-6;而转炉出钢后采用硅锰进行脱氧,精炼结束前采用铝线,精炼过程中夹杂物主要为MnO·SiO₂,CaO含量小于5%,精炼结束非金属夹杂物控制为Al₂O₃,RH真空处理后,非金属夹杂物密度小于1.5个/mm²,铸坯氧含量（4.94～5.53）×10^-6。因此,针对采用“BOF-LFRH-CC”工艺流程生产的含铝钢,提出精炼结束前将非金属夹杂物控制为Al₂O₃,同时运用RH真空高效去除夹杂物,以提高钢水的洁净度。     

Assessment of Oxygen Control and Its Effect on Inclusion Characteristics during Electroslag Remelting of Die Steel

Deoxidation during electroslag remelting of S136 die steel was experimentally studied. The characteristics of inclusions in the electrode and ESR ingots were determined by image analyzer and SEM‐EDS. The results show that the oxygen content can be reduced from 89 ppm in the electrode to the lowest (12 ppm) in the ingot only when protective Ar gas remelting in combination with specially designed slag deoxidation treatment were employed simultaneously. The proportion of the oxygen combined as oxide inclusions increases with decreasing the total oxygen content in ESR ingot. The original inclusions in the electrode are mainly large (Mn,Cr)S and the large inclusions in the form of Al₂O₃ core surrounded by an outer sulfide layer, besides a few pure Al₂O₃ inclusions. After ESR process, while only pure Al₂O₃ inclusions with the size of about 1 µm were observed in ESR ingots. The large inclusions in the electrode were removed during ESR process. With higher oxygen content in the ingot, the contents of inclusions and large inclusions would be relatively higher. The results from industrial experiments have confirmed the availability of the present oxygen control technique. The mechanisms of oxygen behavior and control as well as inclusion evolution during ESR process were proposed based on experimental results along with thermodynamic analysis.     

总氧含量对齿轮钢中非金属夹杂物的影响

为了保证齿轮钢中非金属夹杂物的控制,并确定齿轮钢经济合理的总氧含量控制目标,开展了总氧含量对齿轮钢中非金属夹杂物的影响研究。以三种不同总氧含量的Mn–Cr系齿轮钢为研究对象,利用Aspex扫描电镜、极值法、疲劳测试等不同方法研究了齿轮钢中非金属夹杂物数量、分布、尺寸等,获得了夹杂物与齿轮钢总氧含量的对应关系。在本文实验条件下,随着总氧含量的降低,钢中氧化物夹杂数量不断减小,其中5～10 μm的小尺寸夹杂物减小最明显,而10 μm以上的大尺寸夹杂物数量变化规律不明显。另外,极值法和疲劳试验结果表明,总氧含量高时（质量分数为0.0013%）,钢中最大氧化物夹杂尺寸也较大,比总氧质量分数为0.0010%和0.0005%的实验钢的最大夹杂物尺寸高10 μm以上,且当总氧含量比较低时（质量分数≤0.0010%）,实验钢总氧质量分数变化（0.0010%、0.0005%）对钢中最大夹杂物尺寸影响不大。      

RH精炼过程中吹氧量对IF钢洁净度的影响

无间隙原子钢（IF钢）主要用于汽车、家电等行业,除需要极低的C、N含量外,对最终产品的表面质量也有严格要求。钢中O含量和夹杂物对产品的表面质量影响很大。快速降低钢中C含量、同时保证钢的高洁净度是非常重要的。为此,通过在Ruhrstahl Hereaeus（RH）精炼?连铸过程密集取样,采用ASPEX扫描电镜详细研究了RH吹氧强制脱碳工艺下吹氧量对IF钢洁净度的影响。结果表明,本实验条件下,吹氧量对精炼?连铸过程中夹杂物的类型和形貌没有影响。吹氧量对RH精炼前期（加Al后4 min内）钢液洁净度影响较大,而对后期生产过程中钢液的洁净度影响不大;精炼前期,吹氧量高,钢液中总氧（T.O）含量和夹杂物的量增加。簇群状夹杂物主要出现在RH破空之前,真空精炼结束后钢液中很难发现簇群状夹杂物。中间包钢液洁净度与RH吹氧量相关性不大,而与加Al脱氧前钢液中O含量相关性很大,加Al脱氧前钢液中O含量高,中间包钢液洁净度差;为提高中间包钢液的洁净度,应尽量减少加Al脱氧前钢液中的O含量。随着生产的进行,钢液中T.O含量、夹杂物的量呈下降趋势,洁净度逐渐提高。      

转炉-精炼-连铸过程钢中氧的控制

结合近年来的文献和笔者的研究工作,概要论述了转炉—精炼—连铸过程中钢洁净度(以总氧含量T[O]表示)的控制及夹杂物对产品质量的影响。提高钢的洁净度应从产生夹杂物的源头抓起,尽可能降低转炉终点氧含量。根据生产统计数据,建立了转炉终点氧预报模型。介绍了硅镇静钢、硅铝镇静钢、铝镇静钢三种脱氧模式及脱氧产物的控制方法。采用钢包精炼方法把夹杂物消灭在钢水进入结晶器之前是获得“干净”钢水的关键。介绍了RH、LF、中间包钢水总氧预报模型。介绍了在连铸过程中防止钢水再污染和进一步去除夹杂物的措施。     

电渣重熔过程电源频率对电渣锭洁净度的影响

电渣重熔采用低频供电可以提高功率因数、降低电耗,并实现电力系统的三相平衡。然而,其对电渣锭冶金质量特别是洁净度的影响还缺乏足够的数据支撑。为了研究电源频率特别是低频操作对电渣重熔锭洁净度的影响,采用实验室小型低频电渣重熔炉,以304奥氏体不锈钢、GCr15轴承钢为研究对象,详细分析了不同的电源频率对电渣锭化学成分、气体含量、夹杂物分布的影响规律。研究结果发现,与工频电渣重熔相比,不论是不锈钢还是轴承钢,当采用低频电源(2、1、0.4、0.1 Hz)电渣重熔后(在其他工艺参数如渣系、渣量、电流、电压、气氛等完全相同的情况下),电渣锭中的氧质量分数(0.010%～0.013%)大幅增加,对氮含量影响很小。电渣锭中的铝含量明显增加,而其他化学成分变化很小。与此相对应,低频电渣重熔锭的夹杂物数量也明显增加,且增加的夹杂物主要以氧化铝为主,但是夹杂物主要以小于10μm的细小夹杂为主,大颗粒夹杂物略有增加,但是数量较少。氧含量增加的主要原因是低频电源的直流倾向增大,使重熔渣池中的氧化铝发生了电解(30%Al₂O₃+70%CaF₂渣系...