高碱度渣精炼对轴承钢夹杂物的影响

对国内外几家特钢厂生产的GCr15轴承钢中夹杂物进行了试验分析 ,结果表明 ,在炉渣碱度较高 (CaO SiO2 =3～ 4 5 )的精炼条件下 ,低氧含量 (≤ 7× 10 - 6 )的轴承钢中夹杂物主要为 :含Cr、Fe的复合MnS夹杂 ,TiN型夹杂 ,具有不同MgO含量的镁铝尖晶石 (MgO·Al2 O3)夹杂 ;未发现单独存在的铝酸钙型 (CaO·Al2 O3)球状夹杂物。随渣碱度提高和钢中氧含量降低 ,镁铝尖晶石夹杂物中的MgO含量增加 ;当渣系碱度CaO SiO2 达 4 5时 ,镁铝尖晶石夹杂物中含有CaO。     

GCr15轴承钢精炼渣成分预测模型

根据相关热力学数据,并结合炉渣结构的共存理论,通过GCr15轴承钢的化学成分,计算出渣钢反应达到平衡时的炉渣成分。计算结果与实际生产数据基本一致,根据本模型计算结果,实际生产当中,控制钢液中的w［Al］s=0.01%~0.03%,溶解w［Ca］=0.00003％~0.00005％,溶解w［Mg］=0.00002％~0.00004％时,溶解氧质量分数在0.0005％以下。精炼渣成分大致为w(CaO)=50%~60%,w(MgO)=2%~4%,w(SiO2)=10%~25%,w(Al2O3)=10%~35%,FeO和MnO质量分数接近于0。     

轴承钢用精炼渣冶金性能分析

选择合理的三元精炼渣系,利用三元相图分析轴承钢GCr15钢包精炼过程中成渣组分的变化规律,并对钢包精炼过程中精炼渣的碱度和脱硫效果进行分析。结果表明:在精炼过程中,CaO含量基本不变,SiO2的含量略有减少,而Al2O3含量稍有增加;整个精炼过程中,碱度逐渐升高,在精炼结束后,终渣碱度维持在4.5～5.0;在吨钢用量9.31kg合成渣和2.79kg埋弧渣的条件下,精炼渣脱硫率达到80%;CaO-SiO2-Al2O3精炼渣系能够较好地去除钢中游离氧及氧化物夹杂,钢材的全氧含量低于12×10-6。     

精炼渣对轴承钢中氧含量和夹杂物的影响

采用MoSi₂电阻炉在MgO质坩埚内进行了精炼渣成分(%:47～64CaO、13～23SiO₂、15～25Al₂O₃、5～10MgO、0～8CaF₂;CaO/SiO₂=2.0～4.5)对0.95%C-1.50%Cr GCr15轴承钢中氧含量和夹杂物的影响的实验研究。实验中发现,随精炼渣碱度CaO/SiO₂由2增加至4.5,钢液中的终点全氧含量由20×10^-6降至11×10^-6,夹杂物的总数量、总面积和平均半径减小。适当提高Al₂O₃含量或添加CaF₂,减少MgO含量,可以显著提高炉渣吸附夹杂物的速度和能力。低碱度渣精炼的钢液中夹杂物成分含有≥20%SiO₂,塑性较好,夹杂物的尺寸为15～20μm。高碱度渣精炼的钢液中典型的夹杂物是氧化铝和铝镁尖晶石等脆性夹杂物,尺寸≤5μm。     

GCr15轴承钢精炼渣结壳机理

 针对GCr15轴承钢生产过程中精炼渣结壳严重,导致钢液大量吸气、钢中夹杂物增多的问题,通过对结壳程度不同的精炼渣进行工业取样,采用化学分析、物理测试、微观测定的方法,研究其化学成分、熔化状况和微观结构对结壳的影响。研究发现,结壳物主要物相为钙铝酸盐、氧化钙、尖晶石和硅酸二钙,且高熔点的氧化钙、尖晶石、硅酸二钙先于低熔点的钙铝酸盐析出,并存在于钙铝酸盐之中,增加了钙铝酸盐晶体之间的结合强度,造成精炼渣结壳;应优化精炼渣成分,使其处于CaO-SiO2-Al2O3-MgO相图中钙铝酸盐物相区,减少冷却过程高熔点物相析出,防止凝固结壳的发生。     

GCr15轴承钢LF含BaO精炼渣系脱硫研究

通过Mo丝高温电阻炉采用正交实验法研究了LF精炼渣系（/%:28.75～58.05CaO、12.50～32.43Al₂O₃、0～15BaO、8～20SiO₂、6MgO、10CaF₂）的成分对高碳铬轴承钢GCr15（/%:0.99C、1.45Cr、0.034S）脱硫的影响。结果表明,当（CaO）/（Al₂O₃）=2.5,（SiO₂）=14%,（BaO）由0增至8%时,精炼渣对钢液的脱硫率增加,（BaO）由8%增至15%时脱硫率降低;当（BaO）=7.5%,（SiO₂）=14%时,随（CaO）/（Al₂O₃）增加,精炼渣的脱硫率增加;当（BaO）=7.5%,（CaO）/（Al₂O₃）=2.5时,随（SiO₂）增加,精炼渣的脱硫率降低。钢液最佳脱硫效果的LF精炼渣组成为:6%～10%（BaO）,3.5～4.0（CaO）/（Al₂O₃）,8%～12%SiO₂。     

高碱度精炼渣造渣工艺技术研究与应用

根据攀钢钢水脱硫的要求,研究开发了高碱度精炼渣,经工业生产应用表明:采用高碱度精炼渣后,大幅度提高了钢水的脱硫率,降低了铸坯中T[O]含量,提高了钢水的洁净度,为攀钢低硫品种钢的开发创造了条件.     

精炼渣碱度对弹簧钢夹杂物的影响研究

为了评价不同精炼渣对弹簧钢中夹杂物数量、组成、尺寸及形态的影响,在EAF→LF→RH→CC工艺流程下,设计了两种不同渣系,通过全氧分析、渣样分析、夹杂物分析等手段评价了两种精炼渣全氧及夹杂物控制水平。研究表明,相对于低碱度渣(1.0),高碱度渣(1.7)有利用钢水脱氧、脱硫,钢水全氧含量更低;不同碱度情况下,钢中夹杂物类型基本相同,主要由MnS、CaO-SiO_2-Al_2O_3、Al_2O_3-MgO、CaS-MnS、TiS-MnS等夹杂物所组成,低碱度精炼渣钢中MnS与CaO-SiO_2-Al_2O_3夹杂物数量显著多于高碱度精炼渣;高碱度渣的钢中A类、B类和D类夹杂物控制更好;从夹杂物控制水平考虑,采用碱度1.7的精炼渣更为合适。     

精炼渣系对钢中夹杂物的影响

对纯净度要求高的轴承钢GCr15用6种精炼渣系在50kg感应炉上进行对比试验,并在大生产上得到了证实。结果表明,RS—4—2渣系生产轴承钢,既去除了钢中点状夹杂物,又能控制硫含量在标准范围内,是一种较好的精炼渣系。     

CaO－SiO_2－Al_2O_3－MgO渣系的作用浓度模型及其应用

应用炉渣的共存理论建立了ＣａＯ－ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３－ＭｇＯ四元系的作用浓度模型，将大冶钢厂和上钢五厂以及日本山阳钢厂、的轴承钢精炼渣系代入模型进行计算。选取了对钢水的纯净度有直接影响的结构单元的作用浓度对三者的脱氧、脱硫能力以及钢中点状夹杂物形成趋势进行了分析。计算结果说明，大冶的精炼渣系点状夹杂物形成趋势小，而山阳的精炼渣系具有较强的脱硫和脱氧能力。分析结果与检验结果一致。     

LF精炼渣系的分析与应用

对影响精炼渣性能的主要因素进行了分析,根据钢种和脱氧制度的不同,将CaO-SiO2-Al2O3基础渣系分为4类,并结合生产过程中各渣系的应用效果,明确了合理控制精炼渣的碱度及成分对促进渣钢反应和达到精炼目的的重要性。     

304不锈钢不同精炼渣碱度下夹杂物的演变

 为了提高304不锈钢的产品质量,结合生产实际,利用热力学计算和扫描电镜能谱分析方法, 研究了硅脱氧条件下,LF精炼渣碱度对304不锈钢在LF精炼、连铸过程夹杂物变化规律的影响。试验结果表明,随着冶炼过程进行,全氧质量分数和夹杂物数量依次减小。304不锈钢采用1.75高碱度炉渣,可以得到较低的全氧质量分数和夹杂物数量,但是夹杂物中Al2O3质量分数高,夹杂物熔点高。采用1.53低碱度炉渣,钢液中全氧质量分数较采用高碱度炉渣高,但是夹杂物中CaO、Al2O3质量分数相对较低,SiO2和MnO质量分数较高,夹杂物熔点低。针对304不锈钢产品可以采用不同的生产工艺路线来满足产品的不同需求。     

精炼渣碱度对304不锈钢夹杂物的影响

结合生产实际,采用定量金相和SEM+EDS统计分析方法,研究了硅脱氧条件下,精炼渣碱度对304奥氏体不锈钢在LF精炼、连铸过程夹杂物变化规律的影响。结果表明:钢水中主要形成球状CaO-Al2O3-SiO2类复合夹杂,适当高的精炼渣碱度有利于钢中细小夹杂物的形成。随精炼渣碱度的提高,复合夹杂物中CaO含量增加,SiO2含量减小,Al2O3含量变化不大。现场条件下,由FeSi合金带入钢中的Al形成的Al2O3对复合夹杂物的塑性变形影响较大。在精炼渣碱度分别为1.0和1.5时,铸坯复合夹杂物中Al2O3质量分数为25%左右,夹杂物的变形能力稍弱。     

VD低碱度渣对GCr15轴承钢夹杂物的影响

为了减轻铝脱氧GCr15轴承钢中B类和D类夹杂物的危害,开展了VD低碱度渣和正常碱度渣精炼的对比工业试验研究。结果显示,与正常碱度精炼渣相比,碱度为1.96的精炼渣可使连铸坯中塑性夹杂物比例由14.81%上升为40.65%;同时,全氧(T. O)含量由7.7×10^-6下降至4.9×10^-6,全铝(T. Al)和酸溶铝(AlS)含量由279×10^-6、210×10^-6分别下降至80×10^-6、75×10^-6。热力学计算表明,低碱度精炼渣引起钢液中[Si]活度增大使复合夹杂中Al2O3(inc)含量下降,钢中酸溶铝(AlS)含量落在与塑性夹杂物平衡对应的等铝浓度线范围内,理论计算与试验结果吻合。VD低碱度渣精炼有利于实现轴承钢夹杂物塑性化控制。