80 t转炉-钢包吹氩-连铸冶炼过程对Q235A钢气体夹杂含量的影响

检测和分析了80 t顶底复吹转炉-钢包吹氩-连铸流程冶炼Q235A钢(0.14%～0.22%C、0.30%～0.65%Mn)在转炉终点、转炉出钢过程合金化后、钢包吹氩、中间包、钢水和铸坯中的氧、氮和夹杂物含量.结果表明,转炉终点氧含量为350×10-6,加脱氧剂和合金化后,氧含量降低42%,经钢包吹氩,钢中氧含量进一步降低,铸坯中平均氧含量25×10-6;钢中氮含量由转炉终点20×10-6增至铸坯40×10-6;钢包加脱氧剂、合金化后吹氩,钢中可去除约50%夹杂物,使铸坯中夹杂物含量≤45×10-6,一般夹杂尺寸≤10μm,最大尺寸为20μm.     

90t BOF-LF-VD工艺冶炼GCr15轴承钢的氧化物夹杂变化行为

GCr15钢的生产流程为90 t转炉-LF-VD-250 mm×280 mm方坯连铸-轧制。转炉出钢加铝脱氧,LF由高碱度渣[/%:55~58CaO,3~10MgO,12~16SiO_2,16~24Al_2O_3,≤1(MnO+FeO)]精炼,LF喂Al后T[O]为14×10~(-6),LF终点T[O]10×10~(-6)。采用SEM(扫描电镜)+EDS(能谱仪)的方法,研究了线材中超标DS类夹杂物的成分分布,发现夹杂物中心以复合氧化物CaO-MgO-Al_2O_3为主,外围包裹少量CaS;这些氧化物中,Al_2O_3含量约占65%,分布最为均匀;CaO含量约占20%,MgO含量约占15%。统计分析结果表明,VD真空处理后每平方毫米13μm以上大颗粒夹杂物数量增至7,软吹后降至2.1,线材中1/3大颗粒夹杂物来源于钢包渣带入。     

提高26t中间包覆盖剂碱度改善管坯质量的生产实践

生产试验钢种26CrMo4,30Mn5和30Mn6V的冶金流程为150 t EAF-LF-VD-Φ210~310 mm管坯连铸。从6炉钢使用原低碱度中间包覆盖剂和15炉高碱度覆盖剂(/%:9.2MgO,0.87Fe_2O_3,44.03CaO,7.53SiO_2,18.68Al_2O_3)冶炼的钢中夹杂物的分析结果表明,使用现有低碱度中间包覆盖剂钢中Al含量从VD弱搅结束后到中间包衰减5×10~(-6)~35×10~(-6),平均Al含量减少25×10~(-6),而使用碱度为6中间包覆盖剂衰减10×10~(-6)~20×10~(-6),使用原覆盖剂VD到中间包300 mm~2钢样上1~10μm夹杂物明显增多,10μm夹杂物减少,而使用碱度为6覆盖剂VD到中间包相同面积钢样上1~10μm夹杂物减少,10μm夹杂物明显减少,表明碱度为6的中间包覆盖剂比原覆盖剂更适合纯净钢生产。     

20CrMnTi齿轮钢LF精炼渣优化

针对某厂20CrMnTi齿轮钢生产过程中全氧含量控制偏高,夹杂物控制水平差等问题,研究利用FactSage热力学软件计算结果着重探讨精炼渣碱度、w(CaO)/w(Al_2O_3)、MI指数与Al_2O_3夹杂吸附能力的影响关系,最终得到适用于该厂生产齿轮钢(20CrMnTi)的LF精炼渣系范围为:w(CaO)=50%~55%,w(Al_2O_3)=22%~26%,w(SiO_2)=10%~12%,w(MgO)=5%~7%。使用该渣系进行工业试验,铸坯中全氧质量分数由17×10~(-6)降至14×10~(-6),且铸坯中显微夹杂物尺寸也明显降低,由2.0μm降至1.4μm,且工艺优化后铸坯中观察到的绝大部分夹杂物都在1 500℃液相线以内变化,夹杂物变性效果良好。     

硫含量对重轨钢中非金属夹杂物的影响

摘要：实际生产过程中由于原料和操作控制不精确,钢中硫含量和非金属夹杂物波动较大,严重影响钢的洁净度。为了准确控制重轨钢中硫化锰等非金属夹杂物的尺寸、形态和数量,在实验室开展了硫含量对重轨钢中非金属夹杂物的影响研究。钢中硫质量分数增至70×10-6、110×10-6、140×10-6后随炉冷却,采用全自动夹杂物分析仪对钢中非金属夹杂物进行统计,获得了硫含量与钢中非金属夹杂物成分、尺寸、形态和数量的关系。结果表明,钢中夹杂物大部分为以氧化物为形核核心的复合型MnS;随着硫含量的升高,复合型MnS、MnO-SiO2和MgO-Al2O3-SiO2-CaO型夹杂增多,CaO-SiO2和MgO-CaO-SiO2夹杂减少;夹杂物平均尺寸随硫含量的升高而增大,且不同尺寸的夹杂物均有所增加,尺寸为2~10μm增多最明显;硫质量分数为(70~140)×10-6的钢液凝固过程液相中都能单独析出MnS,且硫含量越高,MnS析出越早,含量越多。     

铝镁合金脱氧实践及钢中夹杂物分析

为了解决铝脱氧钢Al_2O_3夹杂物改质共性问题,进行了铝镁合金脱氧探索实践,取得了稍优于铝脱氧的脱氧效果,脱后氧活度10×10~(-6)以下,夹杂物评级小于1.0级。与铝脱氧相比,铝镁脱氧的铸坯和板材中大于30μm的夹杂减少,硫化物夹杂物数量明显减少。镁铝合金中镁含量从5%增至7.5%,脱氧后钢中夹杂物减少明显。铝镁合金脱氧过程中,可逐渐形成Al_2O_3-MgO及Al_2O_3-M_xO_y-MnS-CaS复合夹杂物,并上浮排除,降低了单纯铝脱氧的条簇状Al_2O_3夹杂物的危害,钢中夹杂物变细小。同时,镁气泡在上浮的过程中吸附夹杂物,能减少夹杂数量,具有洁净钢水功效。     

410不锈钢脱氧与夹杂物控制的热力学研究

通过分析钢液-夹杂物之间的热力学平衡关系,考察了1 873K时410不锈钢中[Ca]、[Mg]和[Al]变化对410不锈钢夹杂物析出的影响,获得了低铝含量410不锈钢钢液析出低熔点夹杂物的钙含量、铝含量控制范围和抑制镁铝尖晶石生成的镁含量范围。即w([Al])在40×10-6时,控制w([Ca])在(2.6~38)×10-6,w([Mg])0.2×10-6;w([Al])在160×10-6时,控制w([Ca])200×10-6,w([Mg])7×10-6。     

LF精炼渣碱度变化对304不锈钢夹杂物成分的影响

采用氧氮分析仪、扫描电镜、金相显微镜等分析手段,系统研究LF精炼渣系对304系不锈钢全氧质量分数wT[O]、夹杂物数量、尺寸及成分的影响。研究结果表明,当LF精炼渣碱度由1.5升高至2.6时,LF出站溶解氧质量分数w[O]由11.6×10~(-6)降低至4.8×10~(-6),铸坯wT[O]由47×10~(-6)降低至24×10~(-6),铸坯夹杂物总数量降低,但当量直径不大于10μm的夹杂物所占比率由77.7%增加至95.1%。热力学计算结果表明:在钢液中各元素达到平衡状态时,渣系碱度越高,低熔点夹杂物2MgO·2Al_2O_3·5SiO_2生成区域越小,MgO·Al_2O_3尖晶石类夹杂物生成区域越大,与生产试验结果一致。随着LF炉渣碱度升高,铸坯夹杂物成分中MgO和Al_2O_3的质量分数分别升高了14.4%和9.1%,当碱度不大于1.9时,铸坯中不会存在镁铝尖晶石。     

风电钢钢中夹杂物探讨

文章介绍了八钢风电钢生产的工艺优化,系统性分析了LF精炼、RH真空处理、连铸浇铸过程钢水中氧氮变化、夹杂物的组成变化、夹杂物的数密度和面密度变化及不同夹杂物百分数变化。得出八钢风电钢洁净化水平为钢中氧含量≤12×10~(-6)、氮含量≤50×10~(-6),夹杂物数量≤20个/mm~2,10μm以上夹杂物约占2%。     

100t EAF-LF-VD-CC流程GCr15轴承钢铸坯和圆钢夹杂物分析

轴承钢GCr15 EAF出钢用专用精炼渣和Al预脱氧、钢中Al含量为0.03%~0.06%,LF精炼渣为/%:53~58CaO,6~16SiO_2,15~30Al_2O_3,3~10MgO,≤1(FeO+MnO)。利用自动扫描电镜ASPEX分析了320mm×480 mm铸坯和Φ45 mm热轧圆钢的夹杂物。结果表明,GCr15轴承钢铸坯和圆钢中的氧化物夹杂为镁铝尖晶石或钙铝酸盐,铸坯和圆钢边部的氧化物夹杂数量要大于中心,大于10μm夹杂物为球状钙铝酸盐或钙铝酸盐与镁铝尖晶石复合氧化物夹杂;铸坯和圆钢中非氧化物类夹杂主要有MnS、TiN和包裹型夹杂物MnS、TiN和CaS包裹镁铝尖晶石以及CaS包裹钙铝酸盐。利用Factsage计算得出,MnS和TiN在凝固过程中析出,并分别在固相率fs为0.9和0.6之后大量形成。CaS在炼钢温度下(1 600℃)就大量存在,在钢液冷却过程中少量析出,极少量在之后的凝固过程中形成。     

高强度船板钢钙处理热力学计算分析-夹杂物变质研究和应用

通过钙处理过程中Fe-Al-Ca-O-S体系的热力学平衡计算,得出在1 873 K时各种平衡态下的[Al]-[O]、[Al]-[Ca]、[Al]-[S]平衡曲线图,并系统分析了各组元对夹杂物变质的影响。研究发现F-级高强度船板钢[Al]为0.02%~0.03%时,为保证夹杂物充分变质,钢中[O]控制在25×10~(-6)以下;钢液中生成12CaO·7Al_2O_3的[Ca]为15.24×10~(-6)~19.97×10~(-6),生成3CaO·Al_2O_3的[Ca]为70.87×10~(-6)~92.88×10~(-6);适当低的钢液温度有利于生成CaS,抑制MnS的聚集析出。120 t BOF-LF-VD-板坯连铸流程生产F-级高强度船板钢DNV F40(/%:0.092C,0.41Si,1.56Mn,0.015P,0.002S,0.032A1,0.035Nb,0.035Ni,0.010Ti,0.080V)的结果表明,当LF精炼渣组成/%:24.9Al_2O_3,55.6CaO,7.7MgO,8.0SiO_2,1.24TFe,加钙前钢中铝含量0.03%,氧含量0.0010%时,每炉钢水喂纯钙线150 m(0.21 kg/m),钢中夹杂物由加钙前Al_2O_3变质为球形钙铝酸盐夹杂物。     

石油套管钢中镁铝尖晶石的形成与改性

通过石油套管钢的工业试验及热力学分析,研究精炼过程中镁铝尖晶石的形成和改性机理。结果表明:当钢液中溶解铝分别为0.02%和0.05%时,溶解镁只要达到1.5×10-6和2.8×10-6,钢中便有镁铝尖晶石生成;钢液中溶解铝0.02%,镁含量为4×10-6~8×10-6时,钢中溶解钙含量只要分别达到0.21×10-6和0.42×10-6,钢液中的镁铝尖晶石便开始向液态钙铝酸盐转变;镁铝尖晶石比氧化铝更容易改性为液态夹杂物;钢液精炼过程中夹杂物受钢渣反应和钙处理的影响,按照Al2O3→MgO-Al2O3系夹杂物→Ca O-Al2O3-MgO或Ca O-Al2O3系液态复合夹杂物的过程演变。     

镁对X120管线钢夹杂物的作用

 运用热力学计算了X120管线钢中氧化镁及其复合夹杂物在钢液中的析出条件,以X120管线钢酸溶铝目标质量分数0.025%为例,0.00046% 0.0033%,钢中将有MgO生成。在X120管线钢的成分下,w(［Ti］)=0.016%时,w(［Mg］)=00008%就可以生成2MgO·Ti2O3复合夹杂。微镁处理的X120管线钢中的夹杂物全部是细小的含镁复合氧化物或是含镁氧化物与硫化物的复合夹杂。镁处理钢中的夹杂物小于2 μm的占85%,2~5 μm的占14.5%,5~10 μm的夹杂物仅有0.5%,看不到大于10 μm的夹杂物,大大优于钙处理钢。     

Ce含量对EH40船板钢热影响区夹杂物的影响

利用夹杂物自动分析系统在实验室中研究了钢中Ce含量对热影响区夹杂物演化的作用。结果表明,随着钢中Ce含量的增加,夹杂物的数量密度、平均尺寸和以Al_2O_3为核心的复合夹杂物比例都减少,夹杂物中Ce的含量和含Ce夹杂物的比例都增加,典型夹杂物核心由Al_2O_3+Ce_2O_3变为Ti_2O_3+Ce_2O_3,外部都析出MnS。当钢中Ce质量分数大于140×10~(-6)时,出现以Ti-Ce复合氧化物为核心的夹杂物。随着夹杂物中Ce含量的增加,钢中夹杂物的尺寸减小。Ce氧化物冶金工艺对夹杂物的细化作用明显。     

镁处理对钢中非金属夹杂物的控制效果

以热力学计算为基础,在120 t钢包内进行了镁处理工业试验。结果表明采用缓释含镁包芯线技术可以实现镁合金的平稳喂入。检测到钢中w(T.Mg)=0.001 0%~0.001 6%。喂线过程中无钢水增氮趋势,T.O含量降低显著,降低幅度约50%,钢水洁净度明显提高。镁处理后,SPHC钢中夹杂物由氧化铝转变为镁铝尖晶石或纯的氧化镁,尺寸从3~5μm降至1~2μm,夹杂物中镁含量与镁合金喂入量呈较好的对应关系。     

氩气氛保护电渣重熔深脱氧实验研究

采用3000 kg级氩气氛保护电渣炉分别对H13钢(w[O]=45×10-6)进行气氛保护重熔和气氛保护加金属铝重熔.实验结果表明,不加金属铝的情况下,重熔钢中氧含量(质量分数)可降至18×10-6;加铝后重熔钢中氧含量可降至10×10-6;钢中各粒度级非金属夹杂物的数量随钢中氧含量的减少而减少,而重熔过程能够有效去除钢中大尺寸(>15μm)非金属夹杂物;不加金属铝重熔的钢中氧化物夹杂主要成分为SiO2-Al2O3,与原电极中氧化物夹杂相似,加金属铝重熔的钢中氧化物夹杂主要成分为Al2O3;最后对重熔前后钢中氧化物夹杂的变化进行了热力学分析.     

精炼渣组成对31CrMoV9钢夹杂物的影响

试验用31CrMoV9钢(/%:0.28~0.33C,0.30~0.35Si,0.49~0.60Mn,0.011~0.016P,0.027~0.031S,2.47~2.60Cr,0.16~0.23Mo,0.12~0.19V)由25 kg感应炉熔炼,采用正交试验研究了二元碱度2.5~3.5不同成分精炼渣(/%:46.43~59.89CaO,15.16~23.50SiO_2,10~20Al_2O_3,6~10MgO,2~5CaF_2)对31CrMoV9钢夹杂物数量、尺寸和成分的影响。结果表明,精炼渣二元碱度和氧化铝含量对该钢夹杂物含量的影响显著;当二元碱度从2.5增加到3.5时,每0.3 mm~2钢中夹杂物的平均面积从22.07μm~2增至25.67μm~2,增幅为16.31%;夹杂物的数量从316.67个/0.3 mm~2降至255.00个/0.3 mm~2,降幅为19.47%,且有利于形成复合型夹杂物。当氧化铝含量从10%增加到20%,每0.3 mm~2钢中夹杂物的面积由22.57μm~2增至24.28μm~2,增幅为7.55%,夹杂物的数量由292.67个/0.3 mm~2降至272.00个/0.3 mm~2,降幅为7.06%,并易形成镁铝尖晶石类夹杂物。综合分析,当精炼渣成分为10%Al_2O_3、10%MgO、5%CaF_2、二元碱度为3.5时精炼效果最佳。     

100t BOF-LF-RH-CC流程冶炼GCr15轴承钢非金属夹杂的演变

试验GCr15轴承钢(/%:1.00C,0.20Si,0.39Mn,0.015P,0.005S,1.50Cr,0.003Ti,0.015Als)的冶炼工艺流程为预脱硫铁水-100 t BOF-LF-RH-200 nm×200 mm坯连铸。主要工艺特点为BOF出钢过程加1.2 kg/t铝脱氧,LF精炼采用白渣操作,精炼初渣主要成分为(/%:22Al_2O_3,56CaO,10SiO_2,5MgO),RH 67 Pa,25 min,连铸过程保护浇注。两炉钢冶炼分析结果表明,钢中氧氮含量在RH破空样品中同时达到最低分别为7×10~(-6)~8×10~(-6)和24×10~(-6)~26×10~(-6),钢中非金属夹杂尺寸主要集中在3~8μm,并且单位面积夹杂物数量在RH破空样中达到最小;铸坯中非金属夹杂以Al_2O_3-CaO夹杂为主;在高碱度渣的条件下,钙铝酸盐与镁铝尖晶石很容易发生反应,碱度为2~3时会出现少量MgO-Al_2O_3,在渣碱度达到4以上时不会出现MgO-Al_2O_3系夹杂物,并且高碱度条件下MgO-Al_2O_3-CaO系夹杂物中MgO含量会降低。     

管线钢钙处理工艺优化

针对X80M钢成品板材中夹杂物导致探伤合格率低的问题,对其炼钢过程进行排查发现,钙处理使用的硅钙线中有效钙含量偏低。通过更换硅钙线种类以及优化钙处理工艺,钙处理时控制钢水中w(S)25×10~(-6),将喂线速度由1.8 m/s提高至2.5 m/s,底吹流量由180～200 L/min降低为120～150 L/min,钢水中成品Ca质量分数控制在(13～25)×10~(-6),Al_2O_3夹杂均改性为低熔点铝酸钙夹杂,基本处于CaO-Al_2O_3-CaS三元相图中低熔点区,夹杂物尺寸均在50μm以下,X80M钢探伤合格率平均由94.60%提高至99.69%左右,保证了产品质量。     

RH-LF和LF-VD工艺生产管线钢洁净度的比较

比较了铁水预处理-150 t顶底复吹转炉钢水经RH-LF和LF-VD两种精炼工艺生产的管线钢(≤0.04%C-1.55%～1.78%Mn)洁净度。结果表明,RH-LF和LF-VD精炼均能使管线钢氮含量降至(30～40)×10^-6,氧含量≤10×10^-6,硫含量≤0.002 0%;LF-VD精炼渣碱度高于RH-LF精炼渣,LF-VD精炼钢平均磷含量为0.0090%,比RH-LF精炼钢低0.001 0%;两种精炼钢中主要夹杂物为钙铝酸盐和钙铝酸盐-二氧化硅复合夹杂, LF-VD精炼钢大部分夹杂物尺寸为5～10μm,RH-LF精炼钢大部分夹杂物尺寸为5～20μm。