铝镇静钢水口结瘤问题研究

铝镇静钢浇铸过程存在的水口结瘤是钢铁企业中普遍存在的难题,结合生产实践中的水口结瘤现象,铝镇静钢水口结瘤按发生位置可分为钢包水口结瘤、塞棒头结瘤、上水口结瘤和浸入式水口结瘤。中等尺寸的夹杂物对水口堵塞影响较大;低拉速也增加水口结瘤的几率;不恰当的钙处理会加剧水口结瘤速度。为防止水口结瘤,需要较高的钢水洁净度、防止浇铸二次氧化,钙处理时要求w(Ca)/w(Al夹杂)≥1.2。采取以上措施后,水口结瘤率平均由20.6%降至4.52%,平均连浇炉数平均由8.2炉提高到10.3炉。     

中薄板坯流程生产IF钢中包水口结瘤控制

采用扫描电镜、能谱分析等方法,对BOF-RH-CC中薄板坯流程生产含钛IF钢浸入式水口结瘤的原因进行了分析。结果表明,含钛IF钢水口结瘤的原因为水口本体内部的C与SiO2发生反应产生氧化性气体,氧化性气体和钢水中的[Al]、[Ti]反应在水口内壁上形成反应层,反应层促进了钢水中原有的Al2O3和Al-Ti-O复合夹杂物快速向水口内壁沉积。Ti的存在加重了水口结瘤的发生。以全流程氧位控制为目标,通过转炉终点控制、RH精炼、顶渣改质、中薄板坯连铸等工艺优化,使RH出站钢水T[O]质量分数控制在35×10^-6以下,中包钢水T[O]质量分数控制在30×10^-6以下,水口结瘤现象得到明显改善,单支水口平均连浇炉数由1.2炉提高至3炉,单支水口连浇时间提高到177 min。     

中薄板坯流程生产IF钢中包水口结瘤控制

采用扫描电镜、能谱分析等方法,对BOF-RH-CC中薄板坯流程生产含钛IF钢浸入式水口结瘤的原因进行了分析。结果表明,含钛IF钢水口结瘤的原因为水口本体内部的C与SiO_2发生反应产生氧化性气体,氧化性气体和钢水中的[Al]、[Ti]反应在水口内壁上形成反应层,反应层促进了钢水中原有的Al_2O_3和Al-Ti-O复合夹杂物快速向水口内壁沉积。Ti的存在加重了水口结瘤的发生。以全流程氧位控制为目标,通过转炉终点控制、RH精炼、顶渣改质、中薄板坯连铸等工艺优化,使RH出站钢水T[O]质量分数控制在35×10~(-6)以下,中包钢水T[O]质量分数控制在30×10~(-6)以下,水口结瘤现象得到明显改善,单支水口平均连浇炉数由1.2炉提高至3炉,单支水口连浇时间提高到177 min。     

ASP工艺生产Ti-IF钢水口堵塞原因分析及改进

利用光学显微镜、扫描电镜及能谱分析对超低碳Ti-IF钢ASP连铸过程浸入式水口结瘤物取样分析表明,结瘤物中铁和夹杂物交互存在,夹杂物包括二铝酸钙、Al2O3、ZrO2和RO相等。水口堵塞主要是由于钢液中高熔点脱氧产物Al2O3和钙铝酸盐沉积粘附在水口内壁结瘤造成,Ti使水口结瘤现象严重。通过将RH单联法优化为LF+RH双联法,优化钙处理效果并控制过剩[Ti]0.02%,改善了钢水可浇性,实现了8炉以上连续浇铸。     

含Ti焊丝钢钢水可浇性的研究与控制措施

永锋淄博有限公司钢轧厂于2015年开始试制高附加值含Ti焊丝钢,但在连铸生产过程中,钢水可浇性差,出现严重的水口"套眼"现象,连浇炉次仅为1、2炉。针对造成水口"套眼"的典型夹杂物类型系统检测与产生机理的研究,通过优化生产过程中各项工艺,有效控制钢中[Ti]/[Al]~(4/3)84.49、[Ti]·[N]≤3.5×10~(-3)%、钢中[O]含量以及抑制固态二氧化硅或是固溶体富硅酸锰类夹杂物产生条件,尽最大可能降低含Ti焊丝钢水口"套眼"产生的可能性,目前含Ti焊丝钢连浇炉数可达5炉以上。     

含钛焊丝钢小方坯连铸水口的结瘤机制

 利用扫描电镜对含钛焊丝钢中夹杂物性质及连铸水口结瘤物的物相组成进行了分析,并结合热力学计算研究了水口结瘤的形成机制。结果表明,LF 精炼出站钢液中存在大量Al2O3、TiO2夹杂物,并不断附着沉积在水口内壁形成氧化铝型、氧化钛型或两者结合的结瘤物,连浇炉数仅为4次。通过优化钢中［Al］-［Ti］-［O］关系,控制铝质量分数在钛-铝竞争氧化平衡线之上,即w(［Ti］)/w(［Al］)4/3>84.49 且w(［Ti］)/w(［Al］)>7.46,当钢液中w(［Al］)<0.0068%时,能够降低Al2O3夹杂比例,有效减轻水口结瘤,连浇炉数提升至6炉次。     

Ti-IF钢水口堵塞分析

通过扫描电镜对Ti-IF钢水口堵塞物进行分析,研究表明水口堵塞物中分为2层,其中靠近水口耐火材料部分反应层为Ti-Al-O复合夹杂物和Al2O3夹杂物的混合物,靠近钢水的堆积层为Al2O3夹杂和冷钢的混合物。利用扫描电镜对浇铸炉次的中间包钢水中的夹杂物进行了分析,通过分析发现中间包钢水中含有大量的Ti-Al-O复合夹杂物和Al2O3夹杂,中间包钢水中Ti-Al-O复合夹杂物和Al2O3夹杂是水口堵塞的主要原因。     

超低碳钢夹杂物控制与研究

针对某厂生产超低碳钢时夹杂缺陷较多的问题,通过优化改质剂成分、控制RH进站温度、调整加Al脱氧和合金化时间间隔、优化保护渣成分等针对性措施,取得了较理想的效果。研究发现通过调整小粒石灰和铝渣的配比,全铁含量由改质前的29.5%降至10.9%,下降幅度为63%;合理的钢水进站温度可以最直接地减少RH吹氧产生的夹杂;RH冶炼中Al、Ti无时间间隔加入时,钢液中会产生大量的Al-Ti复合夹杂,造成水口堵塞,加Al时间与加Ti合金时间间隔在150 s以上,可以有效降低水口堵塞的比例;最终冷轧夹杂缺陷的比例由0.33%降至0.15%。     

Ti对超低碳钢浸入水口堵塞的影响

针对鞍钢股份有限公司炼钢总厂2150 ASP中薄板坯铸机在浇注含Ti超低碳钢时水口堵塞严重的问题,分析了超低碳钢中Ti含量对水口堵塞的影响,通过优化RH工艺、顶渣改质、保护浇铸及提高耐材烘烤温度等措施,铸流换水口的频率由原来的平均1.7次/浇次降低到1.2次/浇次,单支浸入式水口的使用寿命由原来的平均88 min延长到119 min。     

改善方圆坯连铸机钢水可浇性研究

 针对攀钢提钒炼钢厂新投产的方圆坯连铸机浇铸铝镇静钢时发生水口堵塞、连浇炉数较低的问题,采取了提高钢水出钢终点w(［C］)、优化脱氧工艺、促进夹杂物上浮,加强脱钢水扩散脱氧等措施,工业应用表明：中间包钢液中w(［Ca］)/w(［Al］)控制在0.05～0.15,w(［Ca］)/w(［S］)控制在0.15左右,钢水可浇性得到有效改善,水口堵塞现象得以缓解,单中间包连浇炉数由小于等于5炉提高到8炉。     

铝镇静冷镦钢CaS结瘤机理及改进

 对铝镇静冷镦钢在浇铸过程中出现的浸入式水口结瘤问题进行了系统研究,结瘤物中主要为C12A7(12CaO·7Al₂O₃)、CaS以及少量的MgO、TFe等,CaS所占比例达到36.91%,CaS含量过高,是造成水口结瘤的主要原因。结合生产过程分析发现,当钙处理时钢水中硫含量偏高,或喂入钙含量过多时,则生成大量的CaS夹杂,促使水口结瘤。通过改进脱氧造渣工艺、优化钙处理工艺等一系列措施,将钙处理前钢水中硫质量分数控制在0.005 0%以下,钙处理后钢水中钙质量分数控制在0.001 4%～0.002 6%,使钢水中Al₂O₃夹杂改性充分,同时避免生成CaS夹杂造成水口结瘤,有效解决了CaS夹杂引起的水口结瘤问题,提高了铝镇静冷镦钢钢水浇注性能,使连浇炉数由最低的10炉/中间包提高至16炉/中间包以上。     

防止含钛焊丝钢GF50-G水口结瘤的生产实践

含钛焊丝钢GF50-G（/%:0.08C,0.83Si,1.55Mn,0.014P,0.012S,0.19Ti）生产流程为80 t顶底复吹转炉-LF-160 mm×160mm方坯连铸,在浇注过程中经常出现水口结瘤现象。扫描电镜和能谱仪对水口结瘤物的分析得出,结瘤物主要物相为TiO₂。水口结瘤的热力学计算表明,为避免钛脱氧产物被[Al]还原形成铝钛系夹杂物,应控制[Als]在0.008%以下。根据生产实践,将中间包钢水温度从1542℃提高至1 550℃控制[Alt]≤0.010%、加钛铁前使[O]≤15×10^-6、减少钢水的二次氧化能够防止水口结瘤、连浇炉次从3～4炉提高到8～10炉。     

超低碳铝脱氧钢中FeOx对水口结瘤的影响

 为研究含FeO_x结瘤物的形成和演变,使用扫描电子显微镜-能量色散光谱仪对超低碳铝脱氧含钛IF钢的水口结瘤物进行分析。结瘤物分为凝钢层和主体层。由于氧化物形貌和成分的差异,结瘤物主体层呈现出明显的分层现象,从水口本体至钢液方向依次为呈交织网状的细长条状Al₂O₃、点状分布的单颗粒Al₂O₃、连绵成片的FeO_x-Al₂O₃和点状分布的单颗粒Al₂O₃。凝钢边缘存在主要成分为FeO_x、Al₂O₃和FeO·Al₂O₃的FeO_x-Al₂O₃复合物薄层。FeO_x-Al₂O₃薄层中,靠近凝钢的部分其Al₂O₃含量较高,相对远离凝钢的部分其FeO_x含量较高。热力学计算结果表明,1 536 oC钢液中[O]质量分数大于0.041 0%时,钢液中可以生成FeO和FeO·Al₂O₃。当水口内部钢液发生二次氧化时,钢滴会先生成FeO_x-Al₂O₃复合氧化物,然后FeO_x与钢滴内部的[Al]反应生成Al₂O₃,同时FeO_x-Al₂O₃复合氧化物会黏附外部的Al₂O₃。FeO_x在水口结瘤中起到黏结剂的作用。     

生产轴承钢用浸入式水口的堵塞机理

 由于生产轴承钢水口的堵塞,严重影响生产的顺利进行。利用化学分析、相分析和岩相分析的方法对浸入式水口堵塞物及其耐火材料进行研究。结果表明,发生水口堵塞的位置主要在水口渣线部,堵塞物化学成分主要以金属Fe为主,其它含有Al、Cr、Si、C等物质。而水口内壁物质主要是Al2O3、SiO2、CaO、Cr2O3、FeO等氧化物。从X射线分析看,这些物质主要是熔点较高的CaO和Al2O3形成的CaO·2Al2O3和CaO·6Al2O3。由此分析得出,钢水金属冷凝、连铸保护浇铸不好和钢水不洁净是造成水口堵塞的主要原因。同时给出了防止水口堵塞的技术措施。     

Effect of Calcium Treatment on Non-Metallic Inclusions in Ultra-Low Oxygen Steel Refined by High Basicity High Al2O3 Slag

 The influence of calcium treatment on non-metallic inclusions had been studied when control technology of refining top slag in ladle furnace was used in ultra-low oxygen steelmaking. A sufficient amount aluminium was added to experimental heats for final deoxidizing during BOF tapping, and the refining top slag with strong reducibility, high basicity and high Al2O3 in ladle furnace was used to produce ultra-low oxygen steel and the transformation of non-metallic inclusions in molten steel was compared by calcium treatment and no calcium treatment. The results show that the transformation of Al2O3→MgO·Al2O3 spinel→CaO-MgO-Al2O3 complex inclusions has been completed for aluminum deoxidation products and calcium treatment to molten steel is unnecessary when using the control technology of ladle furnace refining top slag to produce ultra-low oxygen steel, and the complex inclusions are liquid at the temperature of steelmaking and easily removable to obtain very high cleanliness steel by flotation. Furthermore, the problems of nozzle clogging in casting operations do not happen and the remaining oxide inclusions in steel are the relatively lower melting point complex inclusions.     

超低氧精炼时钙处理对氧化物夹杂的影响

 研究了采用LF精炼顶渣控制技术对钢液进行超低氧冶炼时,钙处理对钢中非金属夹杂物的影响。试验在转炉出钢时采用铝终脱氧,LF精炼过程采用强脱氧、高碱度、强还原性精炼顶渣对钢液进行超低氧冶炼,比较了钙处理和不钙处理的钢液中非金属夹杂物转变的情况。结果表明,采用精炼顶渣控制技术冶炼超低氧钢时,钢液不需要进行钙处理就能实现铝脱氧产物Al2O3→MgO·Al2O3尖晶石→CaO-MgO-Al2O3类复合夹杂物的转变,得到炼钢温度下呈液态的复合氧化物夹杂,这些液态的夹杂物容易通过碰撞长大上浮去除,得到高洁净度的钢液,且残留在钢液的氧化物夹杂为较低熔点的复合氧化物,在浇注过程中不会产生水口结瘤。     

40Cr钢浸入式水口结瘤分层结构的形成机理

  为明确转炉→LF精炼→连铸工艺条件下生产40Cr钢浸入式水口结瘤分层结构的形成机理,采用扫描电镜、阴极发光仪以及FactSage 7.1热力学软件,对40Cr钢水口结瘤形貌及分层结构进行了研究。结果表明,浸入式水口结瘤物分为水口脱碳层、凝钢层、夹杂物堆积层、凝钢层和表面疏松层。分析了40Cr钢在连铸过程中钢中Al2O3、Al2O3 CaO(SiO2)和Al2O3 MgO尖晶石在水口内壁上的分层沉积现象。结合现场工艺,研究了双凝钢层的形成机理,并通过热力学计算解释了结瘤物的形成机理。