重轨钢脱氧过程中非金属夹杂物生成热力学及工业实践

为了对重轨钢脱氧及夹杂物控制进行热力学研究,结合实际生产以及FactSage热力学软件,分析了U75V重轨钢复合脱氧及相应工艺条件下夹杂物的生成情况。研究结果表明,重轨钢生产过程中,随着脱氧反应的进行以及脱氧平衡的移动,钢中溶解氧含量不断降低,夹杂物成分由SiO₂-MnO向SiO₂-MnO-Al₂O₃及CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO不断转变,最终夹杂物组成为CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO;纯铁液的脱氧热力学和实际钢液存在较大差距。因此,不能采用纯铁液的脱氧热力学指导实际生产,且目前实际钢液的脱氧热力学没有系统化,需要进行深入研究;此外,考虑重轨钢脱氧的同时,必须结合夹杂物控制,须在保证脱氧效果的同时,不影响夹杂物的去除效率且防止生成大尺寸夹杂物。     

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.     

重轨钢中非金属夹杂物控制的研究

本文结合攀钢生产实际,从炼钢的各个环节转炉-精炼-连铸工艺出发,通过采用无铝脱氧工艺,即合适的终脱氧剂和精炼造渣工艺降低钢水氧活度和全氧含量,采用优质耐火材料并严格工艺操作防止大型夹杂物的带入,采用全程保护浇注、中间包冶金、电磁搅拌等技术防止钢水钢化和促使钢中夹渣物排除,生产出了合乎要求的高速铁路用钢。     

连铸重轨钢夹杂物产生原因浅析

本文就重轨钢从精炼到铸机浇注过程中各工序对夹杂物产生的影响进行分析 ,并提出相应措施     

包钢重轨钢典型夹杂物研究

文章对比分析了包钢重轨钢不同钢种的铸坯及钢轨的典型夹杂物的组分及形态特征,明确了重轨钢典型夹杂物的组分及形态,并分析了夹杂物来源及成因。     

高速重轨钢的脱氧与夹杂物控制

以U75V高速重轨为例,对冶炼过程的全氧含量和夹杂物的形貌、尺寸及成分进行了系统分析,对重轨钢精炼过程的脱氧与夹杂物控制进行了探讨.结果表明,炉渣碱度高有利于Si的脱氧,LF精炼后可将钢中全氧质量分数降至15×10-6以下,但高碱度会导致钢中脆性夹杂物增多;高真空虽然对碳脱氧有利,但易引起钢中铝含量升高,不利于夹杂物的...     

ER70S-6焊丝钢LF脱氧与夹杂物控制

通过热力学计算和工厂试验研究了ER70S-6钢LF精炼过程中钢水脱氧和夹杂物的控制。用扫描电镜和能谱仪(SEM/EDS)分析了钢水中夹杂物的形貌、成分和尺寸。计算结果表明:Si-Mn合金脱氧后,钢水中的溶解氧质量分数在40×10-6以上;通过控制钢包渣的成分可将钢水中的溶解氧质量分数降到10×10-6以下。试验结果表明:在精炼过程中钢水中大于20μm的夹杂物比例从22.3%降到6.1%;精炼结束后钢水中的夹杂物主要为球形的CaO-Al2O3-SiO2-MnO-Ti2O3夹杂物,89.8%的夹杂物熔点都小于1 600℃。生产数据显示:成品中w(T.O)平均为24.5×10-6,满足下游客户的要求。     

不同脱氧方式对钢中夹杂物的影响

为控制钢液中氮含量,实验了两种不同脱氧方式:(Ⅰ)出钢过程加Al进行强脱氧;(Ⅱ)出钢时不加Al,加入Si-Mn合金进行弱脱氧,在LF进站再喂入Al线进行强脱氧.借助气体分析仪和扫描电镜对不同脱氧方式下钢中氧氮含量和夹杂物进行了分析.两种不同脱氧方式得到最终产品的全氧含量几乎一致,但方式(Ⅱ)对控制氮含量更为有利,可以使氮的质量分数降低约5×10^-6;两种不同脱氧方式对最终产品中夹杂物的类型和尺寸影响不大,均为球状的CaS和CaO-MgO-Al₂O₃夹杂物.文中还推断出了采用Si-Mn弱脱氧时钢中夹杂物的生成过程.     

连铸重轨钢的生产工艺及产品性能

采用连铸生产大大提高了重轨钢的成材率，通过对炼钢和连铸过程工艺参数的优化，获得了良好的铸坯质量，所生产的钢轨具有良好的性能，完全可以满足高速铁路用重轨的性能要求。     

加钙控制铝脱氧钢中的微夹杂物

介绍预测加钙铝脱氧钢中微夹杂物形成的一个简单热力学模型，可用于预测钢中存在的 到钙和硫化钙的数值和类型，以及溶解元素的浓度，利用此模型可以探讨实践中出现的不同情况，包括钙对高铝钢包，中间包耐火材料的侵蚀，高铝酸钙或硫化钙造成的水口堵塞及成品中夹杂物的预测。     

减少钢中夹杂物的若干方法

参考了近年发表的30多篇文章，按铁水预处理、钢水精炼、中间包冶金和连铸等工艺过程，简述降低钢中夹杂物和生产纯净钢的实践和研究成果。     

非金属夹杂物对重轨性能的影响

鞍钢生产50 km/m重轨,通常用铝终脱氧,钢中生成链状Al_2O_3夹杂,轨头容易产生剥离等缺陷。为提高其使用寿命,采用硅钙钒镁等复合金属终脱氧,使得夹杂物的组成、形态、分布发生明显变化,导致钢轨疲劳寿命提高30％以上。由于硫含量降低、长条状MnS减少,断裂韧性相应提高3 MPa·m~(1/2)以上。本文对此进行了分析和探讨。     

重轨外来夹杂物特征的研究

本文针对１９９１－１９９２年包钢重轨产生的皮下夹杂物，在进行试验研究基础上，对其产生原因进行了分析，对减少重轨表面裂纹，改善质量具有一定指导意义。     

脱氧合金化工艺对高铝钢中夹杂物的影响

在1873K条件下采用Φ70mm×100mm MgO坩埚在MoSi₂电阻炉上开展了3炉含1.5%Al的高铝钢脱氧实验。实验炉次获得了较高的脱氧率和较低的终点全氧含量。Mn+Nb-Ti-Al-Ca脱氧工艺获得了最高的脱氧率和最低的全氧含量,分别为84.1%和0.0007%。在Al加入钢水中后,夹杂物平均直径和数量均迅速增大。在终点钢中夹杂物均以尺寸为0～3μm的含Al₂O₃的复合夹杂物为主,大部分夹杂物外围包裹CaS或MnS。     

易切削钢中稀土夹杂物类型的预测

论述了易切削钢中稀土夹杂物相的形成条件及其预测方法，并总结了稀土夹杂物对钢性能的影响，。初步建立了钢液成分、夹杂物类型与钢性能的关系。     

稀土加入时机对重轨钢成分及夹杂物影响

针对重轨钢“BOF→LF→VD→CC”生产工艺中不同时机添加稀土的效果进行工业试验研究,通过对不同工序加入稀土的重轨钢铸坯进行取样,对样品的稀土含量及夹杂物尺寸、数密度、形貌等进行分析。结果表明：VD后加稀土生产的铸坯中稀土收得率为11.73%,高于LF后加稀土生产的铸坯中稀土收得率2.83%。结合全流程氧含量分析结果,表明稀土加入钢中后就参与脱氧反应,反应产物上浮去除;稀土的加入可有效降低钢中夹杂物尺寸,相较于不加稀土的重轨钢,LF后加稀土和VD后加稀土生产的稀土重轨钢铸坯样品中,夹杂物长度平均值分别由9.28μm降低至7.91、1.42μm,平均宽度由5.71μm降低至4.81、2.27μm;稀土的加入可降低夹杂物评级,对A类、B类、D类夹杂物评级降低效果明显,其中VD后加稀土生产的重轨钢铸坯样品夹杂物评级更优。通过不同工序加入稀土试验对比发现,VD后加稀土的工艺更能提高重轨钢夹杂物变质的能力。SEM及EDS分析结果表明,稀土主要存在于硅钙镁铝系夹杂物中,并使硅钙镁铝系夹杂物由水滴形变为球形,表面发生硫的富集;对硫化锰夹杂分析结果表明,VD后加稀土工艺可使钢中硫化锰与硅钙镁铝系夹杂...     

炼钢脱氧工艺及夹杂物控制探讨

炼钢脱氧和夹杂物的数量及形态分布是生产洁净钢的关键,本文对炼钢脱氧工艺、夹杂物的来源进行了分析,并对炼钢各工序夹杂物的控制提出了合理的建议.通过各工序的控制,攀钢高碳钢的全氧可降低到10 ppm,低碳钢的全氧可降低到40 ppm以下,大大降低了铸坯夹杂物的数量.