中间包覆盖剂对430不锈钢钢水洁净度的影响

为了提高430铁素体不锈钢钢水洁净度,采用光学显微镜、扫描电镜和电子探针对比分析了不同熔点中间包覆盖剂对430钢水洁净度的影响。结果表明,采用两类中间包覆盖剂生产的430不锈钢夹杂物成分都以CaOSiO2-Al2O3-MgO类为主,中间包覆盖剂对钢水中已经形成的夹杂物影响较小,不会改变夹杂物类型。使用低熔点中间包覆盖剂,板坯中夹杂物数量要明显少于使用高熔点中间包覆盖剂的炉次。     

SUS436L超纯铁素体不锈钢夹杂物的形成机理

采用金相显微镜、扫描电子显微镜和能谱面扫描等仪器设备研究了钛稳定化SUS436L超纯铁素体不锈钢板材的夹杂物类型,结合热力学计算分析各类夹杂物的生成机理。结果表明,SUS436L不锈钢的夹杂物主要包括纯TiN颗粒、TiN包裹MgO·Al_2O_3尖晶石的复合夹杂以及Al_2O_3-CaO-TiO_2复合氧化物;当w([N])为0.007 0%、钢液温度为1 600~1 650℃时,平衡钛质量分数为0.23%~0.38%;当钢液温度为1 600℃、w([Al])为0.02%时,w([Mg])大于0.000 8%时生成MgO·Al_2O_3,w([Mg])大于0.004 4%则生成MgO;当钢液温度为1 600℃、w([Al])为0.02%时,钙处理后w([Ca])为0.000 14%~0.000 36%、大于0.000 36%时分别生成低熔点的12CaO·7Al_2O_3及3CaO·Al_2O_3,且在钛合金化后易生成低熔点的Al_2O_3-CaO-TiO_2复合氧化物。     

钙处理管线钢中Al_2O_3夹杂物的动力学模型

在热力学计算的基础上,基于未反应核模型,建立了管线钢中Al_2O_3夹杂物变性的动力学模型.计算结果表明,Al_2O_3夹杂物变性过程最难阶段在中段,因此Al_2O_3夹杂物变性的中段应创造良好的夹杂物变性的动力学条件;Al_2O_3夹杂物的尺寸是影响夹杂物变性的重要因素,随着Al_2O_3夹杂物粒径的增加,变性难度急剧增加;本模型计算条件下,只有当钢液中Ca质量分数达到0.0014%时,夹杂物才可能变性为液态钙铝酸盐,钙处理用量不同,Al_2O_3夹杂物变性的产物也不同,应根据Al_2O_3夹杂物变性的目标产物决定用钙量,避免夹杂物变性过度.工业试验较好地验证了本模型的计算结果.     

"BOF→LF→RH→钙处理→CC"工艺生产管线钢过程夹杂物演变

对"BOF→LF→RH→钙处理→CC"工艺生产X70管线钢过程的夹杂物行为演变进行了研究。发现LF精炼过程夹杂物由多面体Al_2O_3转变为球形的MgO-Al_2O_3-CaO-CaS复合夹杂。RH精炼过程夹杂物成分变化不大,但是夹杂物数量和尺寸都减小。钙处理后,夹杂物中的CaO和CaS含量增加,w(CaO)/w(Al_2O_3)增大,平均成分偏离低熔点区。在连铸过程由于二次氧化导致钢中Al_s和T.Ca含量降低,同时中间包夹杂物中CaO和CaS含量有所降低,夹杂物数密度和最大尺寸都有所增加,应加强浇铸过程的保护浇铸,以更好地保证钙处理效果。由于降温过程钢-夹杂物之间平衡的移动,夹杂物由中间包中液态的CaO-Al_2O_3转变为铸坯中的以Al_2O_3-CaS和MgO-Al_2O_3类型为主的高熔点夹杂物。     

含硫齿轮钢20CrMnTiH1钙处理热力学和控制技术的研究

通过钢液与夹杂物之间的热力学平衡计算,研究了20CrMnTiH1精炼钢水中Al_2O_3夹杂物钙处理后可能变性的程度和CaS夹杂生成条件。计算结果表明,[S]0.020%～0.035%、[Al]0.02%～0.04%的钢水进行钙处理时易生成稳定的CaS,并且铝脱氧的产物Al_2O_3难以完全变性成低熔点钙铝酸盐12(CaO)·7(Al_2O_3)。为使Al_2O_3完全变性成低熔点(CaO)·(Al_2O_3)和12(CaO)·7(Al_2O_3)钙铝酸盐,在精炼过程应在低[S]和温度≥1600℃情况下对钢水进行钙处理,软吹氩搅拌后进行喂硫线操作,同时可以显著减少水口堵塞的发生。     

镁处理对低碳微合金钢中夹杂物和凝固组织的影响

以低碳微合金钢HR60为研究对象,探讨了镁处理对钢中夹杂物变性以及凝固组织的改善作用。研究得到如下结论:镁处理对车轮钢中Al_2O_3具有显著的变质作用,当钢中Mg质量分数为0.002 6%时,夹杂物变质充分,基准钢中Al_2O_3+Mn S夹杂物变质为Mg O·Al_2O_3+Mn S或Mg O·Al_2O_3+Mn S+(Ti,Nb)(C,N)夹杂物;镁处理后钢中夹杂物平均粒径减小,数量显著增多,尺寸小于2μm的夹杂物数量占60%以上,细小夹杂物在钢中呈弥散分布;试验钢经过镁处理后,铸态组织由"多边形铁素体+珠光体"演变为"多边形铁素体+珠光体+针状铁素体"混合组织,针状组织在一定程度上细化了凝固组织;理论计算表明,降低钢液与夹杂物之间的界面能,减小夹杂物与钢液之间的润湿角(θ),是镁处理钢中夹杂物细化的重要原因。     

优化钙处理工艺减少管线钢B类夹杂物

为了减少管线钢中B类夹杂物的生成,开展了钙处理工艺优化研究。研究发现,钢中钙含量较高时,易生成由低熔点钙铝酸盐组成的B类夹杂物。据此提出低钙含量的钙处理优化工艺并开展工业试验。钙处理工艺优化后,夹杂物主要为高Al_2O_3含量的CaO-Al_2O_3,由于存在高熔点相,大部分夹杂物在轧制过程中基本未发生变形,而大尺寸夹杂物则主要发生脆性破碎,这与工艺优化前低熔点夹杂物的塑性变形明显不同。轧板中基本未观察到长宽比大于5的夹杂物,且大尺寸夹杂物的数量显著减少。通过钙处理工艺优化,管线钢中B类夹杂物得到了很好的控制。     

奥氏体不锈钢中Al2O3夹杂物的控制

对某厂奥氏体不锈钢生产过程进行了取样调研,通过采用非水溶液电解提取的方法揭示了整个过程夹杂物的三维形貌变化。发现硅铁合金中的铝含量较高,造成整个过程钢液中[Al]s含量上升,引起夹杂物中的Al_2O_3含量连续上升,从而导致夹杂物偏离低熔点区。提出使用低铝硅铁或钙处理工艺都可有效控制奥氏体不锈钢中高Al_2O_3夹杂物的生成。     

Ti-IF钢非金属夹杂物形核热力学和演变机理

通过热力学计算与SEM-EDS检测对酒钢BOFLFRHCSP工艺Ti-IF钢夹杂物形核的热力学进行了研究。结果表明,在Ti-IF钢中夹杂物形核主要是非均匀形核,最易形成TiN,其次为CaO,然后为Al_2O_3。温度升高有利于Al_2O_3、CaO的形成;TiN的形成受温度影响较小。Ti-IF钢中w([Als])控制为0.027%~0.055%时,w([Mg])只需大于0.000 015%,就会有镁铝尖晶石MgO·Al_2O_3(MA)析出。Ti-IF钢中夹杂物演变主要有3种途径,分别为尖晶石与硅酸钙的复合夹杂Al_2O_3→MA→MgAlCaSi、低熔点的铝酸钙夹杂Al_2O_3→CaO·6Al_2O_3(CA_6)→CaO·2Al_2O_3(CA_2)→CaO·Al_2O_3(CA)→3CaO·Al_2O_3(C_3A)/12CaO·7Al_2O_3(C_(12)A_7)以及钛的复合物或钛的化合物Al_2O_3→TiOx→Al_2O_3·TiOx和Ti→TiN/Ti(C,N)。     

X65管线钢全流程夹杂物转变规律及控制

针对X65管线钢探伤不合缺陷,从夹杂物转变过程分析了缺陷产生的原因,并提出了合理的钙处理工艺,达到控制B类夹杂物、降低探伤不合发生率的目的。研究结果表明,原工艺冶炼过程中夹杂物的转变过程为Al_2O_3→MgO-Al_2O_3→MgO-Al_2O_3-CaO→CaO-Al_2O_3,且最终夹杂物主要为低熔点区的高CaO质量分数钙铝酸盐;通过热力学计算,针对管线钢夹杂物控制提出了新的夹杂物控制目标,并建立了钙处理模型,根据实际的钢液条件计算钙处理控制窗口,用于指导不同w([S])、w(T[O])条件下的合理喂钙量。通过优化处理工艺,钢中钙质量分数由原工艺的0.003 0%~0.004 0%降低至0.001 0%~0.002 0%,铸坯中夹杂物类型为MgO-Al_2O_3-(CaO)-CaS低熔点和高熔点相复合的夹杂物,B类夹杂不大于2.0的一检合格率由96.5%提高至97.5%,夹杂物引起的探伤不合格率由10.0%降至1.5%以下,提高了管线钢的产品质量。     

高端抗硫管线钢非金属夹杂物研究

采用扫描电镜和大样电解等检验方法对抗硫管线钢的冶炼过程试样和连铸坯中夹杂物的数量、尺寸、成分、形貌进行系统分析。结果表明:钢液经过LF精炼后,显微夹杂物的面积比降低了34.7%;中间包钢液的夹杂物面积比较VD出站增加了6.1%。LF进站钢液中的夹杂物主要为Al_2O_3夹杂物,在LF精炼和VD真空处理过程中由于钢渣间的相互作用,形成以CaO、MgO、Al_2O_3为主要组成的复合型夹杂物。钙处理后夹杂物中的CaO和Al_2O_3的物质的量比接近12∶7,并与钢液发生了脱硫反应,形成了含CaS的复合夹杂物。中间包开浇阶段铸坯中的显微夹杂物和大型夹杂物都明显高于稳定浇铸状态;在稳定浇铸状态下,铸坯中的w(T[O])小于15×10~(-6),大型夹杂物的含量小于0.2 mg/kg;大型夹杂物的主要来源是钢包引流砂、结晶器保护渣。     

SWRH82B硬线钢CaO- Al2O3- SiO2系夹杂物塑性化控制的生产实践

为了研究SWRH82B硬线钢通过控制精炼渣的组成实现夹杂物塑性化的可行性,通过对炼钢过程中各工序的精炼渣和钢液进行取样,并对精炼渣成分、钢液总氧含量以及夹杂物的形貌、尺寸、成分等进行检测分析。结果表明,采用无铝化脱氧,并将精炼渣的碱度控制在0.8~1.2,Al2O3质量分数控制在10%以下时,能使CaO- Al2O3- SiO2系夹杂物成为塑性夹杂物;钢水经过RH真空精炼后夹杂物尺寸变大,并且夹杂物的Al2O3质量分数降低,SiO2质量分数升高,通过相关检测分析了造成此现象的原因,并提出了改进措施。     

430铁素体不锈钢表面线鳞缺陷改进实践

针对430铁素体不锈钢2B板表面发生的线鳞缺陷,采用扫描电镜对缺陷处形貌和成分进行了分析。结果表明,430线鳞缺陷是由CaO- SiO2- Al2O3- MgO夹杂物引起的。在430不锈钢的工业生产中,通过钙处理工艺,有效降低了夹杂物中Al2O3质量分数, 并大幅减少了冷轧产品表面线鳞缺陷的发生。改进后,中间包中全氧质量分数为32×10-6。跟传统的冶炼工艺相比,中间包中全氧质量分数降低了7×10-6,夹杂物数量减少了35％,线鳞缺陷发生率降低了1.02％。     

钙处理对涟钢高强机械用钢夹杂物的影响

对涟钢LG600/LG700XL冶炼过程中夹杂物的衍变机理进行分析,分批次试验研究了精炼渣性能和钙处理工艺对钢液洁净度和钢中夹杂物的影响。结果表明,在钙处理工艺下,夹杂物的衍变路线为Al_2O_3→MgO-Al_2O_3→Al_2O_3-CaO,中间包钢液中的夹杂物主要是Al_2O_3-CaO和Al_2O_3-TiO_x复合氧化物。取消钙处理以后,铸坯中氧的质量分数从16×10~(-6)降低到11×10~(-6)。两种工艺下,材样中绝大部分夹杂物都是核心为铝酸盐、外层为TiN的复合夹杂,钙处理工艺下夹杂物核心是Al_2O_3-CaO-CaS,取消钙处理工艺下夹杂物核心是MgO-Al_2O_3尖晶石。两类复合夹杂物尺寸都比较小(10μm),对钢材性能的影响有限。取消钙处理以后,钢液可浇性基本保持不变,没有发生水口堵塞,说明取消精炼过程中的钙处理工艺对涟钢高强机械用钢而言是可行的。     

铝镇静钢钙处理后碰撞行为对Al2O3夹杂物变性的作用

 对铝镇静钢LF精炼钙处理后不同时期取钢样,通过SEM-EDS观察钢样中夹杂物,分析钙处理后铝镇静钢中夹杂物变性机制,并提出了一种夹杂物变性的碰撞机制：在钙处理后,由于钙浓度在钙气泡周围较高形成了CaO类夹杂物, 其与钢液中已有的Al2O3类夹杂物相互碰撞结合在一起,然后二者发生化学反应变性为低熔点的液态夹杂物。通过相图分析从理论上指出：Al2O3类夹杂物可与CaO通过碰撞变性,且其变性机制和控速环节与Al2O3类夹杂物通过与钙发生还原反应的变性不同。夹杂物碰撞使变性速率大大加快,几分钟之内即可良好变性。在本次试验中,约有21%的Al2O3类夹杂物通过与CaO碰撞发生变性。实验室试验和其他研究者的工业试验结果均证明：在二次精炼过程中,通过往钢包中喂入CaO类粉末可以使Al2O3夹杂物变性。     

202不锈钢中非金属夹杂物的形成机理

通过工业试验对202不锈钢进行系统取样,分析试样中夹杂物的变化特征,结合热力学计算,研究了202不锈钢中非金属夹杂物的形成机理。在进行硅锰脱氧后,LF精炼过程中钢液内以球型Ca?Si?Mn?O夹杂物为主。对于硅锰脱氧钢,钢液中残余铝质量分数为1×10?5时,可以扩大Mn?Si?O相图的液相区,但铝质量分数超过3×10?5会导致钢中容易形成氧化铝夹杂物并减小液相区。在连铸坯中以Mn?Al?O类夹杂物为主,相较于LF精炼过程试样,连铸坯试样中夹杂物的MnO和Al₂O₃含量明显增加,CaO和SiO₂含量明显减小,夹杂物个数则由LF出钢试样的5.5 mm?2增加到11.3 mm?2。结合热力学计算发现,凝固过程中会有Mn?Al?O夹杂物形成,这也使其成为连铸坯中主要的夹杂物类型。      

中碳钢钙处理夹杂物变性的“液相窗口”控制模型

 系统研究了国内某钢厂生产的中碳钢Q345B钙处理前后夹杂物类型的变化,从热力学上分析铝脱氧钢中Al2O3夹杂物变性机制及夹杂物中CaS合理控制的条件,确立了夹杂物变性的“液相窗口”模型。热力学计算表明,温度为1873K,w(［Al］)为0.016%时,Al2O3转变为液态钙铝酸盐需要使钢中w(［Ca］)为0.0017%~0.0102%。生产实践表明,钙喂入量在0.0014%~0.0017%时,钙处理可以将钢中高熔点Al2O3的夹杂物转化为低熔点的12CaO·7Al2O3和CaO·Al2O3夹杂物,MnS基本转化为CaS,且无单独CaS析出。     

持续氧化对钢水钙处理过程中夹杂物的影响

采用感应炉研究了持续氧化对钙处理过程夹杂物的影响。结果表明，在氧化发生前，钙的挥发是夹杂物成分转变的主要原因；氧化发生后会依次与钢中的钙、铝和硅元素发生反应，夹杂物转变规律为CaO- CaS- (Al2O3)→CaO- (CaS)- Al2O3→(CaO)- Al2O3→Al2O3→SiO2。夹杂物的数密度从10升高到210个/mm2，最终样品夹杂物的数密度为300个/mm2。根据钢液成分的检测结果，可将试验分为钙挥发期、铝氧化期和硅氧化期，对氧化过程分阶段进行热力学计算，能够更加准确地预测夹杂物成分。