Consteel-LF-VD-CC生产55SiMnMo钢种的洁净度研究

针对贵钢在使用55SiMnMo中空钢实心坯制造的钎杆出现因硬性夹杂导致断裂的问题,对55SiMnMo中空钢生产工艺Consteel-LF-VD-CC进行全流程取样,对钢中气体含量和夹杂物进行分析,找到钢水洁净度的限制性环节,并由此得出改进措施. 钎杆断裂面的夹杂物分析显示,主要为较大粒径的带棱角的纯Al2O3硬性夹杂以及不规则形状的MgO-CaO-SiO2复合夹杂. 分析钢样可发现以下工艺问题：LF精炼后期渣面裸露吸气,钙处理后夹杂物变性不完全,钢包开浇过程中存在明显吸气和卷渣现象. 铸坯中T[O]含量为9×10-6,显微夹杂物以MnS, Al-Mn的复合氧化物夹杂为主,大型夹杂物以SiO2-Al2O3-MnO-CaO复合夹杂为主.     

酒钢CSP流程SPCC钢夹杂形成机理

对酒钢CSP流程SPCC两个浇次在LF进站、LF中期、LF出站、中包、铸坯和轧制过程分别取钢样,用SEM-EDS分析其夹杂物及成分. 结果表明,在喂铝线后,钢液中很快形成大量形状不规则Al2O3夹杂物,随着精炼进行夹杂物存在两种变性路线：Al2O3-MgO·Al2O3-CaAlMg复合夹杂物和Al2O3-CA6-CA2-CA-低熔点夹杂物. 经过钙处理后大部分夹杂物可较好地变性到低熔点液相区或固液两相共存区. 夹杂物变性越好,则钢液中夹杂物球形化率越高,总量也越小,夹杂物成分对其尺寸也有重要影响. 分析了外层被钙铝酸盐和CaS包裹的双层夹杂物的形成机理,前者由于钢中Ca还原MgO·Al2O3尖晶石中Mg或Al2O3中Al;后者由于在铸坯凝固过程中温度降低及元素S的偏析,造成液芯中S浓度升高,其与Ca在已有的固体夹杂物核心的表面析出CaS. 在轧制过程中,前者变形能力较好,后者的外层CaS易与内部核心分离,甚至产生微裂纹.     

电渣重熔过程结晶器旋转对钢中夹杂物的影响

基于自行设计的双极串联结晶器旋转电渣重熔炉,采用ASPEX全自动夹杂物分析仪研究了结晶器转速对M2电渣锭洁净度的影响。结果表明,不论结晶器是否旋转,电渣锭中的夹杂物组成基本不变,主要由Al2O3, Al2O3–MnS, Al2O3–SiO2–CaO–MnS, MgO–Al2O3–SiO2–CaO–MnO, MgO–Al2O3–SiO2–CaO–TiO2–MnS, Al2O3–SiO2–CaO–MnO–TiO2组成,其中以Al2O3, Al2O3–SiO2–CaO–MnO–TiO2和Al2O3–MnS数量最多。结晶器静止电渣重熔时,钢中的夹杂物数量较多,且存在50 ?m以上的大颗粒夹杂物,而结晶器转速为6和13 r/min时,夹杂物数量减少,大颗粒夹杂含量大大降低;转速增至19 r/min时,夹杂物数量及尺寸又进一步增加,同时钢中全氧含量、氮含量明显增加。电渣锭中大颗粒夹杂物得以去除的主要原因是结晶器旋转导致金属自耗电极末端的熔融层变薄、熔滴尺寸变小,渣–金接触面积增大,促进了夹杂物被熔渣去除;过快的转速会增加自耗电极氧化、减少渣–金接触时间,从而降低电渣重熔过程的精炼能力。     

VOD精炼渣对Al2O3的溶解

通过测定旋转的Al2O3棒在CaO-SiO2-Al2O3-MgO-CaF2五元VOD精炼渣中的溶解速率模拟研究精炼渣吸收Al2O3夹杂物的速率,考察了各因素对其溶解速率的影响.结果表明,该溶解过程的限制性环节为Al2O3向精炼渣基体的传质,Al2O3溶解速率随着旋转角速度的提高而增大,1600℃下,精炼渣碱度为4,Al2O3含量25%时,随着Al2O3棒的旋转角速度由100r/min增大到200r/min,其溶解速率由19.2×10-3g/(cm2.min)增大到29.2×10-3g/(cm2.min).1600℃时,当精炼渣碱度由3增加到5,Al2O3溶解速率由30.7×10-3g/(cm2.min)下降到9.4×10-3g/(cm2.min).升高温度、降低精炼渣碱度,有利于提高精炼渣吸收Al2O3的能力.1600℃下精炼渣碱度为4时,Al2O3含量从15%增加到35%,Al2O3溶解速率从36×10-3g/(cm2.min)下降到25.8×10-3g/(cm2.min).实验得出Al2O3溶解过程的表观活化能,精炼渣中Al2O3含量越高,Al2O3溶解过程的表观活化能越大.     

镁质中间包涂料中六偏磷酸钠加入量对IF钢夹杂的影响

以电熔镁砂和六偏磷酸钠为原料,按六偏磷酸钠加入质量分数分别为1%、2%、3%、5%配制镁质中间包涂料,浇注成坩埚试样,加入IF钢样,在真空碳管炉中于1 600℃保温120 min进行熔炼试验。对试验后坩埚及IF钢样进行SEM和EDS分析,并检测试验后钢样中总氧含量及夹杂物元素的含量。结果表明:IF钢中O、C、P含量随着镁质中间包涂料中六偏磷酸钠加入量的增加而增多,而Mn、Si、Al、Ti则随着镁质中间包涂料中六偏磷酸钠加入量的增加变化不大。IF钢中的氧化物夹杂以P2O5和MnO为主。     

高铝硅钢渣系物性对钢包衬粘渣的影响

本文研究了高铝硅钢炉渣的熔化温度、物相组成、钢包残砖粘渣层物相结构,探讨了钢包粘渣机理.结果表明,刚玉包衬发生粘渣是因为碱度2左右的CaO-SiO2-MgO-Al2O3系炉渣的熔化温度过高、粘度过大,在浇铸温度下易析出高熔点的镁铝尖晶石.提高炉渣碱度可减少甚至避免镁铝尖晶石析出,进而显著降低高铝渣熔化温度.防止钢包粘渣的合理渣系为:碱度CaO/SiO2在3～8范围,Al2O3含量在25％～40％,MgO含量在10％以下.     

刚玉尖晶石砖的抗渣性能

采用真空感应炉进行了刚玉尖晶石耐火砖的动态抗渣实验,研究了高碱度脱硫渣和铝硅镇静钢精炼渣对该耐火砖的侵蚀,分析了两种碱性渣对其侵蚀机理.结果表明,刚玉尖晶石耐火砖抗铝硅镇静钢精炼渣侵蚀性能优于高碱度脱硫渣.刚玉尖晶石耐火砖抗侵蚀性能主要受渣中氧化铝和氧化钙含量影响.高碱度脱硫渣中CaO,SiO2,CaF2含量较高,与刚玉尖晶石耐火砖中的Al2O3发生反应低熔点物质,降低了渣的粘度,侵蚀较严重;高碱度脱硫渣中Al2O3含量低,导致尖晶石中MgO直接溶解,而铝硅镇静钢精炼渣中Al2O3含量高,在MgO/渣界面形成MA尖晶石,导致间接溶解,抑制渣侵蚀.     

典型钢渣的化学成分、显微形貌及物相分析

用XRD、XRF、SEM-EDS等分析方法对20家钢铁企业的铁水脱硫渣、转炉钢渣、电炉氧化渣和精炼渣进行了化学成分、显微形貌及物相分析,分析结果表明脱硫渣中硫和金属铁含量较高,其化学成分和物相与脱硫剂种类有密切关系;转炉钢渣的主要物相是硅酸钙相、铁酸钙相、RO相和f-CaO相;电炉氧化渣的碱度整体比转炉渣低,因此还出现了明显的橄榄石相;精炼渣主要成分为CaO、Al2O3、MgO和SiO2,因精炼渣渣系的不同,渣中各成分含量会有较大变化.分析结果为钢渣的分类综合利用起到一定的指导作用.     

电渣重熔过程增镁及其对夹杂物的影响

通过设计含镁渣系，并在电渣重熔过程添加脱氧剂，氩气保护气氛下进行电渣重熔实验，研究了电渣重熔过程增镁的可能性。用电感耦合等离子体原子发射光谱分析了钢中的镁含量，用ASPEX扫描电镜分析了电渣锭中镁含量对夹杂物尺寸、类型、形貌等的影响。结果表明，渣中含20wt% MgO以上时，即使自耗电极中不含镁，也能使渣中MgO向钢液中传递镁。实验室条件下，分别用55wt% CaF2–15wt% Al2O3–10wt% CaO–20wt% MgO, 65wt% CaF2–10wt% Al2O3–25wt% MgO, 51wt% CaF2–8wt% Al2O3–8wt% CaO–23wt% MgO–10wt% MgF2渣系重熔时，电渣锭中镁含量分别为0.0034wt%, 0.0039wt%, 0.0043wt%。随电渣锭中镁含量增加，夹杂物组成逐渐从以Al–Ca, Al–Mn–S, Al–Mg–Mn–S为主，转变为以含镁夹杂物为主，镁含量最高达98wt%；夹杂物数量大幅减少，直径明显减小，最大直径均小于10 μm，大多数小于5 μm。与含镁0.0003wt%的电渣锭相比，镁含量增至0.0034wt%时，夹杂物从357个降至31个，最大夹杂物直径由11.0 μm降至8.5 μm，平均直径由3.7 μm降至3.2 μm。     

镁质耐火材料与钢中镁铝尖晶石夹杂形成的热力学关系

洁净钢用耐火材料已越来越受到人们的关注,耐火材料是钢中氧化物夹杂的主要来源之一.为了考察耐火材料对钢中氧含量的影响,将纯铁置于镁质浇注料坩埚中在还原气氛下于1600℃温度保温3h.对试验后的钢样进行了SEM和EDS分析,结果发现钢中有MgO·Al2O3夹杂形成.本文从热力学的角度对试验过程中熔钢里形成的尖晶石氧化物的成因进行了分析,计算结果表明:即使钢中的Al含量较低,MgO·Al2O3尖晶石依然可以形成.     

含钒渣对铝碳材料的侵蚀

为了探讨含矾渣对铝碳材料的侵蚀机制,用动态感应抗渣法研究了w(V2O5)=10%、碱度2.8,w(V2O5)=6%、碱度2.8,w(V2O5)=6%、碱度1.44的3种含钒渣对铝碳材料的侵蚀。结果表明:随着V2O5含量(w)由6%增加到10%,铝碳材料的熔损指数增加;随着碱度的增加,铝碳材料的熔损指数也增加;添加电熔镁砂有助于提高铝碳材料的抗侵蚀性能。显微分析表明:V、Ti元素渗透能力强,渗透深,而尖晶石可固溶少量V2O5、MnO及FeO。     

RH精炼渣高熔点相作用浓度对粘渣的影响

为抑制RH精炼过程中熔渣中高熔点镁铝尖晶石和铁铝尖晶石相的析出以减轻浸渍管粘渣,基于分子离子共存理论,建立了CaO-SiO2-MgO-Al2O3-FeO-CaF2-MnO七元精炼渣系结构单元作用浓度的计算模型,计算了高熔点相的作用浓度,分析了熔渣组成对高熔点相作用浓度的影响. 结果表明,当RH精炼渣的碱度(CaO/SiO2, w)在4.0~5.0, CaO/Al2O3(w) 为1.5~2.0, MgO含量约10%(w), FeO含量约17%(w), CaF2含量不高于7.5%(w)时,精炼渣中MgO×Al2O3和FeO×Al2O3的作用浓度处于较低水平,不足以结晶析出,因而可以减轻RH浸渍管的粘渣. 模型计算结果与实验结果一致,为减轻粘渣用改质剂配方的设计提供了理论依据.     

RH真空处理过程中钢中氧含量预测模型

针对３００ｔ钢包ＲＨ真空处理低碳铝镇静钢的多次试验数据，建立了ＲＨ处理过程中钢中氧含量的定量预测模型，得到了钢中氧含量的预测公式模型综合考虑了纯脱气时间、真空室吹氩流量、钢水环流量、钢包渣中ＦｅＯ＋ＭｎＯ含量、钢包内衬材质等因素的影响，并对改进ＲＨ操作进行了讨论     

低氟CaF2-CaO-Al2O3-MgO-SiO2系精炼渣的性能

设计了精炼铜-铬合金用低氟CaF2-CaO-Al2O3-MgO-SiO2五元渣系,并研究了其粘度、密度、表面张力及熔化温度等性能. 结果表明,该渣系的熔化温度在1336~1402℃之间;高温下该渣系的密度和表面张力均随温度升高而减小,且随CaF2含量和MgO含量增加逐渐降低;增加CaF2添加量可降低渣系粘度;CaF2含量较低时,MgO含量增加也可降低渣系粘度,CaF2含量较高时,渣粘度在MgO含量为6%时最小,MgO含量续增加到9%时粘度反而上升. 该渣系粘度较低,表面张力较小,具有良好的精炼效果.     

钙质中间包覆盖剂的研制与应用

通过添加适当的稀释剂、引气剂和保气剂 ,优化覆盖剂的组成、粘度、熔化温度和熔化速度 ,研制出的钙质中间包覆盖剂自由碳含量低 ,在使用过程中粉尘少、不结壳、不挂渣 ,铺展性能和保温效果好。使用该覆盖剂后 ,中间包渣中SiO2 、Al2 O3、S、MnO的含量大幅度增加 ,说明该覆盖剂对钢液中的SiO2 、Al2 O3、S、MnO等夹杂物具有极强的吸附作用 ,可起到净化钢水、提高钢坯质量的冶金效果     

Formation of ferrospinel layer at the corroded interface between Al2O3-spinel refractory and molten steel in RH refining ladle

Refining ladle is generally the last inclusion-removal vessel before the continuous casting of steel, so, it has a vital effect on the final steel quality. In this work, degradation process of a cement-free Al₂O₃-MgAl₂O₄ refractory in contact with molten steel/slag in the metal bath area of a Ruhrstahl Heraeus (RH) refining ladle was investigated. A reaction product layer with the formation of ferrospinel (hercynite) and Fe-rich phases was observed, suggesting that the interactions/reactions between the refractory lining and the molten steel should also be considered to have a better understanding of overall degradation mechanism of the refractory served under the RH refining conditions. The two types of alumina grains in the refractory, sintered and fused alumina, were attacked in an active way and a passive way, respectively. The effect of the crack generation and steel infiltration on degradation of the refractory was also discussed in detail, based on the microstructural characterizations.     

复合熔析精炼去除工业硅中的非金属杂质硼

在1550℃下将CaO-SiO2-Al2O3三元渣与Sn-Si合金混合精炼,降温熔析去除工业硅中的杂质B,考察了渣系光学碱度及合金组成对B去除的影响及作用机理. 结果表明,渣系光学碱度增大,BO1.5的活度系数降低明显,增加了B的分配系数,即增强了精炼效果. Sn-Si合金中Sn比例从0增至70%时,B在渣相与合金相间的分配系数从3.16提高至13.8,硅中B含量最低为0.89′10-6,最高除硼率为93.3%;当Sn比例大于30%时,合金粘度大幅降低,B的分配系数提高;当Sn比例为70%、合金粘度为0.61 mPa×s时,渣系CaO-SiO2-20%Al2O3与CaO-SiO2-40%Al2O3精炼工业硅所得最大B分配系数分别为10.1和12.3.     

再生镁碳砖和铝镁碳砖在精炼钢包上的应用

介绍了采用64%～88%质量分数的用后钢包再生料制造的再生镁碳砖和再生铝镁碳砖的性能以及在精炼钢包上的应用情况。使用结果表明,根据使用条件和再生料的特点,把镁碳砖的制造技术和使用条件结合起来设计制造的再生镁碳砖,其使用效果显著好于原镁碳砖:在300 t精炼钢包渣线上的使用寿命提高15%,在50 t LF-VD炉渣线上的使用寿命提高50%以上。