钢包软吹氩对钢中夹杂物去除效果的研究

针对首秦公司炼钢厂100 t钢包进行了钢包底部软吹氩工艺对钢液中夹杂物去除效果的研究。结果表明,在软吹氩前钢中平均总氧质量分数为16 10-6,钢液中夹杂物尺寸基本在20μm以下的条件下,80~110 L/min的软吹氩气流量、15 min以上的软吹氩气时间可以有效地去除钢液中的非金属夹杂物,钢中夹杂物洁净度指数可保持在0.97以上,而软吹氩气流量大于120 L/min或小于60 L/min时夹杂物洁净度指数都比较低,表明钢液中夹杂物没有得到有效去除。     

X80管线钢钙处理后软吹时间对夹杂物行为的影响

探讨了钙处理后软吹40 min过程X80管线钢夹杂物的行为变化.结果表明,软吹前25min,钢中总氧含量由0.001 2％降低到0.000 8％;软吹25 min至40 min,钢中总氧含量略有回升.钢中夹杂物的数量随着软吹时间的增加而减少,软吹25 min后较大尺寸夹杂物基本去除完毕.继续增加软吹时间,有利于进一步去除钢中尺寸在1～5 μm的夹杂物.随软吹时间的延长钢水温降增大,利于CaS夹杂物的生成,对后续浇注不利.综合考虑夹杂物的去除效果和软吹过程的温降等因素,认为管线钢钙处理后软吹时间控制在20 ～25 min较为合理.     

钢包内夹杂物行为物理模拟与探讨

通过对目前石钢公司精炼过程中钢包底吹氩控制的物理模型实验,模拟钢包内非金属夹杂物在钢水中的行为,探索改善非金属夹杂物的控制方法。利用水模型,通过卷渣实验、底吹氩时间、底吹氩气流量优化实验等模拟了非金属夹杂物在钢水中的行为,确定有利于去除夹杂物的合理底吹氩软吹时间为30 min,流量控制为40 NL/min,此时钢液循环流动输送夹杂物至钢包表面的速度加快,夹杂物的上浮和去除效果较好。     

钢包出钢阶段吹氩搅拌去除夹杂物的模拟研究

针对钢包出钢过程建立了钢液-渣相-气相-氩气泡-夹杂物的五相数学模型，探索了钢包出钢过程中吹氩搅拌去除夹杂物的可行性，以及吹氩流量对流场、渣眼、夹杂物去除效率的影响规律。结果表明：吹氩搅拌可强化浇钢过程中钢液的流动行为，显著提升夹杂物的去除率。相较于未采用吹氩搅拌，当吹氩流量为100 L/min、出钢750 s时，夹杂物的去除率由80.74%提升至96.69%，流入中间包夹杂物的数量减少67.4%；随吹氩流量增加，渣眼尺寸增大，夹杂物去除速率增加，但去除效率变化不大，推荐吹氩流量为100 L/min。     

高纯净GCr15轴承钢脆性夹杂物的控制

分析了铁水 废钢-100 t EAF-LF(VD)-CC生产的高纯净GCr15轴承钢D类和B类夹杂物的组成,试验了精炼渣成分和VD吹氩搅拌对钢中脆性夹杂物含量的影响.结果表明,兴澄特钢GCr15钢中大尺寸D类夹杂组成为O-Al-Ca-S、O-Al-Mg-Ca-(S)和Ti-N-Cr:B类夹杂组成为O-Al-Ca、O-Al-Mg-Ca;采用(%)40-60CaO、20～40Al2O3、5～12MgO、4～10SiO2精炼渣系,延长VD吹氩搅拌时间,控制耐火材料质量,使钢中总氧含量≤8×10-6,可有效地控制钢中大颗粒脆性夹杂物,达到高纯净度技术要求.     

RH软吹时间对钢水中夹杂物行为的影响

分析了RH软吹30 min过程中轴承钢夹杂物的行为变化。结果表明,软吹前25 min,钢中总氧含量由12×10^-6降低到8×10^-6;软吹25～30 min时钢中总氧含量略有回升。钢中夹杂物的数量随着软吹时间的增加而减少,软吹20 min后大于80μm的较大尺寸夹杂物基本去除;继续增加软吹时间,有利于进一步去除钢中的夹杂物;但夹杂物类型随软吹时间的增加变化不大。随着软吹时间的延长,钢水温降增大,对后续浇注造成不利影响。综合考虑夹杂物的去除效果、软吹过程的温降和高效化生产等因素,认为轴承钢软吹时间控制在20～25 min较为合理。     

钢包氩气流量对冷镦钢SWRCH35K中DS夹杂物的影响

在精炼进站时采用BaCO₃作为示踪剂,对比钢包底吹氩气流量对“120 t BOF→LF→CCM”流程生产的冷镦钢SWRCH35K中DS类夹杂物的影响。结果表明,氩气流量对精炼结束炉渣成分及夹杂物的类型无明显影响;精炼进站到精炼结束采用小氩气和正常氩气搅拌夹杂物密度分别降低4.5个/mm²和7.1个/mm²,精炼结束到中包两种工艺夹杂物变化相差不大,精炼正常氩气搅拌精炼结束、软吹后、中包含Ba的夹杂物比例比小氩气搅拌分别高51.5%、26.1%、39.3%。铸坯中DS夹杂物组成有单相、两相和三相。精炼采用小氩气搅拌和正常氩气搅拌铸坯中检测到含Ba的DS夹杂物占所有DS夹杂物的比例分别为28.6%和39%。所以,控制精炼过程中冶炼的氩气搅拌强度也是控制钢中DS夹杂物的关键。     

82B钢精炼处理后软吹时间对夹杂物行为的影响

为了满足82B钢质量要求,通过对精炼处理后软吹过程中的钢水进行取样,并对钢样中的夹杂物进行全面检验分析,研究了不同软吹时间条件下钢中夹杂物数量及尺寸的变化情况。结果表明:综合考虑夹杂物的去除效果和软吹过程的温降等因素,认为软吹时间控制在25~35min较为合理。生产统计数据表明,改善软吹工艺后,钢水的洁净度有了大幅提高。     

超声与吹氩处理对钢液中夹杂物去除效果的对比研究

为提高钢的洁净度,减少钢中夹杂物含量,采用超声波工具头直接插入高温钢液进行处理的方法,对比研究了超声波处理和吹氩处理去除钢液中夹杂物的效果.结果表明:超声波单独处理可以减少钢液中Al2O3夹杂物,但去除率较低,约为4%～12%;随着超声处理时间的增加和超声波功率的减小,夹杂物去除率提高.吹氩单独处理时,钢液中夹杂物去除率较高,为29%～41%;随氩气流量的增加,夹杂物去除率呈升高的趋势.     

浅析精炼炉渣碱度对钢液夹杂物的影响

舞钢在生产钢锭成材130 mm以上厚度、有国标探伤要求的钢板时,因夹杂物去除不彻底导致探伤合格率偏低。通过对比不同LF精炼终渣碱度以及不同VD真空处理后软吹时间状态下的钢液夹杂物数量,分析影响钢液夹杂物含量的主要因素。结果表明:合理的精炼炉渣碱度和真空处理后软吹时间有利于去除钢液中夹杂物,可有效减少钢锭成材厚板的夹杂物数量,提高国标探伤要求钢板的探伤合格率。     

C72DA钢种精炼夹杂物控制实践

为提高宣钢C72DA钢液纯净度,对LF精炼软吹10～45 min钢中夹杂物数量、最大尺寸变化进行研究.综合考虑夹杂物的去除效果并结合转炉、连铸生产周期等因素,制定了软吹时间控制在35～45 min的最优工艺方案.生产实践表明,钢液中夹杂物大幅降低,夹杂物合格率由96.85％提高至99.58％,钢液纯净度显著提高.     

中间包吹氩去除钢水夹杂物

通过现场实验,研究了中间包吹氩位置和氩气流量对钢水洁净度的影响,重点探讨了在注流区吹氩对钢水洁净度的影响.结果表明:在T型中间包注流区内进行合适流量吹氩可提高钢水洁净度,在浇铸区拐角处和塞棒附近吹氩对钢水洁净度没有明显的影响;在注流区内吹氩,合适的氩气流量为6L·min-1,与不吹氩相比,钢中总氧降低率和夹杂物的去除率均可提高10%左右,但15L·min-1的大流量吹氩将会显著增加钢中总氧和大型夹杂物数量.分析认为:注流区内大的湍流强度可将氩气泡击碎成弥散小气泡,大量小气泡在钢液中上浮,不但提高了气泡捕捉夹杂物的概率,而且增加了夹杂物之间的碰撞机会,其结果是增大了夹杂物的粒径,促进了夹杂物的上浮去除;同时,注流区离水口距离最远,在注流区吹氩,碰撞长大的夹杂物有更长的时间上浮排出.以上两个因素的共同作用,使得在注流区吹氩对去除钢水夹杂物有显著效果.     

换包后中间包内夹杂物运动行为

采用数值模拟与工业试验相结合的研究方法,分析中间包在换包后包内夹杂物颗粒在非等温条件下的运动行为。研究结果表明,换包后,钢中不同尺寸的夹杂物有分离趋势,且小于50μm夹杂物的去除条件逐渐变差。在浇注中后期,小于50μm夹杂物倾向于跟随流体沿中间包底部流出中间包,夹杂物的去除效果进一步变差。工业试验结果表明,通过在中间包底部吹入氩气的方式,改善了换包后夹杂物去除的不利影响。中间包底吹氩气前,大于50μm夹杂物的数量密度为0.008 8个/mm~2;中间包底吹氩气后,铸坯中大于50μm夹杂物的数量密度为0.002 5个/mm~2。     

RH精炼真空度对超低碳钢夹杂物去除的影响

 大尺寸非金属夹杂物是引起超低碳钢冷轧钢板表面线状缺陷的重要原因。以IF钢为例,铸坯中大尺寸夹杂物主要有3类,即结晶器保护渣卷入后被凝固坯壳捕获;连铸过程中钢水二次氧化产生且未上浮去除的;钢液中未充分去除的夹杂物在浸入式水口处粘连、堵塞,后续堵塞物脱落被凝固坯壳捕获。钢液一次脱氧生成的夹杂物中,不低于100 μm的夹杂物在RH处理过程中较容易去除,100 μm以下的夹杂物受钢液的流动影响较大,特别是不超过20 μm的夹杂物由于其上浮时间长、钢液流动的跟随性好,去除难度较大。RH是超低碳钢最重要的精炼设备,也是夹杂物去除的关键环节,研究RH去除20 μm夹杂物的新技术具有重要的意义。研究了RH脱碳结束加铝后真空度对夹杂物去除的影响,创新性提出了低真空度去除不超过20 μm夹杂物的新技术。研究结果表明,与高真空度处理工艺(常规工艺)相比,低真空度(压力5 kPa)处理的钢液中夹杂物数量降低更显著,中间包钢液总氧质量分数平均降低0.000 2%,钢液增氮水平相当。冷轧钢板因炼钢原因导致的线状缺陷降级率比常规工艺降低了29%。夹杂物在钢液中的跟随性理论分析表明,低真空度处理工艺下RH内钢液循环流量和钢液流速减小,降低了RH处理过程中夹杂物随钢液的跟随性,提高了不超过20 μm夹杂物的去除效率,有效改善了水口堵塞程度、提高了轧板表面质量。     

LF精炼过程非金属夹杂物控制研究

钢中常见的非金属夹杂物以硫化物、氧化物等为主,主要在LF精炼工序处理去除。为了达到生产洁净钢的目的,针对硫化物、氧化物产生的原因和控制方法进行分析研究,并采取相应措施。转炉吹炼终点温度控制在1 620～1 635℃、终点C质量分数控制在0.08%～0.12%范围内。优化LF精炼各阶段的氩气流量,大大降低了精炼过程吸气程度,保证了夹杂物的去除;将LF炉静吹时间控制在10 min即可满足净化钢液的目的;利用钙处理对夹杂物进行球化改性处理,通过保证软吹时间和氩气气量促进了夹杂物的上浮。     

82B硬线钢中夹杂物热力学分析及控制

对82B硬线钢中夹杂物的形成条件进行了热力学理论计算,结果表明:采用低碱度渣时,钢液中[Al]S随着夹杂物中wCaO/wSiO2比值和Al_2O_3含量增大而增加,为把CaO-SiO2-Al_2O_3夹杂物控制在塑性区,钢液中[Al]S应小于6×10~(-6)。实际控制结果表明,按照热力学计算结果控制精炼炉渣成分(控制顶渣中的Al_2O_3含量低于10%),同时保证充足的软吹条件(合适的氩气流量和大于15 min的软吹时间),可以达到夹杂物控制目标。     

Q345R 抗酸钢 120 t BOF-LF-RH-260 mm x 2 70 mm CC冶炼工艺实践

分析了"BOF-LF-RH-连铸"生产Q345R抗酸钢的工艺和不同的钙处理方式对钢Ca/S、夹杂物的影响,以及低过热度结合动态轻压下浇铸对铸坯低倍质量的影响。研究表明:采用"LF+RH+钙处理"工艺冶炼,可提高钢中Ca/S,降低钢中A类和B类夹杂物尺寸。RH真空后进行钙处理,成品钢板中出现2.0级的Ds类夹杂,延长钙处理后软吹时间,可减少该类夹杂的尺寸和数量。采用LF/RH双步钙处理工艺,RH钙处理后软吹时间16～20 min,可达到钢板B类、Ds和D类夹杂尺寸控制在≤1.0级,A类和C类夹杂尺寸控制在≤0.5级。利用5～12℃过热度结合动态轻压下技术浇铸,铸坯低倍评级中心偏析达到C类1.0级,各元素偏析度较低。采用该工艺,可实现Q345R抗酸钢成分、夹杂物、低倍质量满足标准要求。     

SPA-H钢LF精炼过程非金属夹杂物行为研究

对武汉钢铁股份有限公司条材总厂"BOF→LF→CSP"工艺生产SPA-H钢2个炉次的LF精炼过程进行了系统取样,并利用Aspex自动扫描电子显微镜分析统计了钢中夹杂物的成分、尺寸、面积和数量。研究发现,当钢-渣反应和钢-炉衬反应达到平衡时夹杂物在CaO-Al2O3-MgO三元系相图中呈直线分布,通过对比2个炉次钢中夹杂物的转变,说明控制精炼渣成分和精炼时间,可以使部分Al2O3夹杂物进入CaO-Al2O3-MgO三元系低熔点区,并且在软吹过程中能够获得较好的夹杂物去除效果。     

Q345R抗酸钢120 t BOF-LF-RH-260 mm×2070 mm CC冶炼工艺实践

分析了"BOF-LF-RH-连铸"生产Q345R抗酸钢的工艺和不同的钙处理方式对钢Ca/S、夹杂物的影响,以及低过热度结合动态轻压下浇铸对铸坯低倍质量的影响。研究表明:采用"LF+RH+钙处理"工艺冶炼,可提高钢中Ca/S,降低钢中A类和B类夹杂物尺寸。RH真空后进行钙处理,成品钢板中出现2.0级的Ds类夹杂,延长钙处理后软吹时间,可减少该类夹杂的尺寸和数量。采用LF/RH双步钙处理工艺,RH钙处理后软吹时间16～20 min,可达到钢板B类、Ds和D类夹杂尺寸控制在≤1.0级,A类和C类夹杂尺寸控制在≤0.5级。利用5～12℃过热度结合动态轻压下技术浇铸,铸坯低倍评级中心偏析达到C类1.0级,各元素偏析度较低。采用该工艺,可实现Q345R抗酸钢成分、夹杂物、低倍质量满足标准要求。     

RH精炼过程Al2O3夹杂物运动和去除的数值模拟

在流场模拟计算的基础上,建立了RH真空精炼过程Al2O3夹杂物运动及去除模型.通过数学模拟计算,分析了RH精炼过程夹杂物运动规律,讨论了夹杂物尺寸、RH吹气量等对夹杂物去除的影响.研究结果表明:同一管径条件下,吹气量为1 400 L/min时,夹杂物的总去除率最高为66.1％且最快去除时间为202 s,是去除夹杂物的最优吹气量;同一吹气量条件下,下降管内径为700 mm时,夹杂物的去除率最高,可达71.31％,夹杂物去除时间最短,为217s.