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。     

Study on clogging of submerged-entry nozzles during CSP casting high-Al steel in WISCO

对武汉钢铁股份有限公司CSP产线＂BOF—LF—RH—CC＂工艺流程生产高铝钢（w（A1s）=0．20％～O．45％）水口结瘤的现象进行了研究，研究表明造成 水口结瘤的重要原因在于钙处理工艺不当，使钢中生成大量CaS和xCaO·yAl2O3类的高熔点复合夹杂物。通过钙处理工艺优化后，使得高铝钢的平均连浇炉数由原来的3．25炉迅速提高到10．86炉的水平，基本解决了CSP产线高铝钢钢水可浇性差的技术难题。     

20CrMnTi齿轮钢连铸结瘤的原因分析及对策

文章分析了20CrMnTi齿轮钢连铸结瘤原因。介绍了根据八钢炼钢现场实际装备情况,探索在没有RH炉(或VD炉)真空脱气的情况下,采用转炉冶炼-钢包LF炉精炼-连铸的工艺路线生产齿轮钢.实践表明,通过工艺优化,控制钢中合理的铝钛比,进行钙处理,明显改善了钢水可浇性,连浇炉数由2~4炉提升至9炉以上。     

改善低硅20MnCrS5钢水可浇性工艺实践

分析了影响低硅含硫含铝含氮钢钢水可浇性差因素,针对钢种特性制定了工艺改进措施,使钢水的可浇性得到显著改善,单包浇钢在6炉以上,实现了多炉连拉,拉钢液面稳定,减少废钢在80%以上。     

板坯连铸水口结瘤机理研究

通过对CAS-OB精炼钢水板坯连铸水口结瘤物的物相分析和钢中夹杂物的类型分析,研究了中间包浸入式水口、钢包下水口滑板处结瘤的机理,发现浸入式水口结瘤物是CaO·Al2O3和CaS;钢包下水口和滑板处结瘤物主要是CaO-2Al2O3;通过同炉钢中夹杂物检验,证明结瘤是钢水中相同类型的夹杂物沉积粘附在水口内壁造成的.讨论了m(Ca)/m(Al)和钢中S、Al含量对水口结瘤的影响,为了防止水口结瘤,钢中的S、Al含量应控制在12CaO·7Al2O3生成曲线的下方,并保持m(Ca)/m(Al)》0.13.     

含硫齿轮钢20CrMnTiH(ZH)冶炼实践

针对某特钢企业炼钢厂含硫齿轮钢20CrMnTiH(ZH)生产过程中存在的硫成分控制不稳定、钢水易结瘤问题，开发出一种LF精炼前期造高碱度炉渣(R₃>1.6)脱氧，后期改性为低碱度R₃为1.2～1.4增硫的冶炼新工艺，并对硫合金化和钙处理工艺进行了优化，硫合金化时机由VD处理后调整到VD处理前，减少真空处理后钙线喂入量，钢中硫成分得到稳定控制，A类非金属夹杂物评定级别降低，细系2.5级别检验合格率98.04%,细系3.0级别检验合格率100%,较工艺优化前效果改善明显。金相检验结果显示，钢中硫化物夹杂尺寸细化，长度较短，在钢中均匀分散分布，对改善钢材切削性能和减少对钢材力学性能的危害更为有利。钢中全氧平均质量分数由18×10^-6降低到11×10^-6,改善了可浇性，单中包平均连浇炉数由9炉提高到12炉以上。     

提高含硫含铝齿轮钢钢液洁净度实践

针对石家庄钢铁有限责任公司生产含硫含铝钢时难以实现多炉连浇的状况,研究了利用"LD→LF→VD→CC"流程生产此类钢过程中提高钢液洁净度,改善钢水可浇性的系统工艺技术。通过开发转炉终点高碳出钢技术、出钢Al-Si-Al脱氧技术、含硫含铝钢LF专用精炼造渣技术、LF及VD精炼分阶段变流量底吹氩技术及连铸防氧化保护浇铸技术等,实现了此类钢连浇8炉以上。轧材检测发现:全氧质量分数降低到12×10-6以下,夹杂物缺陷率由2.3%降至0.6%,超声波探伤合格率由65%提高到93.5%。     

CSP工艺含铝无取向电工钢中夹杂物的演变和控制

 为了更好地控制CSP工艺下电工钢中的夹杂物,研究了涟钢CSP工艺含铝电工钢夹杂物在精炼连铸热轧过程中的演变机理。RH合金化后钢中夹杂物有Al2O3,Al2O3 SiO2和Al2O3 CaO CaS 主要3种,RH出站和中包钢液中的夹杂物主要是Al2O3 CaO CaS和少量单独的Al2O3和CaS夹杂。减少钢液中夹杂物的主要措施是降低RH出站前的顶渣氧化性。热轧卷材样中夹杂物与钢液中夹杂物不同,主要是AlN和MnS,夹杂物总量与氮、硫质量分数呈正相关,氮元素的影响最显著。     

20CrMnTi钢流动性差的原因分析与改进措施

针对20CrMnTi钢浇铸过程水口结瘤、流动性差的问题,对水口堵塞物进行分析,结果表明,主要原因是Al_2O_3夹杂上浮不充分和钢水的二次氧化。通过优化转炉操作,提高钢包底吹透气效果,引入连铸机大包智能吹氩系统,优化全保护浇铸工艺等改进措施,改善了钢液的可浇性,连续7个浇次连浇40炉以上未发生停流事故。     

CSP生产低碳高铝钢钙处理与可浇性的控制

系统研究了国内某钢厂CSP生产的低碳铝镇静钢钙处理前,钙处理后成分、尺寸和类型的变化,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,并对钙处理后钢水可浇性进行了研究,研究发现,现有工艺条件下钢中[Ca]的质量分数为0.002 6%~0.003 5%较合适,最佳喂钙线长度在284~386m,此时夹杂物中CaS的质量分数在7%以下,且无单独CaS析出,SEN连浇15炉以上。     

圆坯含硫钢结瘤原因分析及预防措施

通过对中碳含硫钢浸入式水口结瘤物的物相分析,研究中间包浸入式水口结瘤机理,发现结瘤物主要为CaO·2Al_2O_3 CaO·6Al_2O_3以及少量的镁铝尖晶石混合物。并对精炼过程采用钙处理工艺的可行性进行了分析,确定在钢中m(Ca)/m(Al)=0.13时,且[Ca]/[S]比小于等于0.5条件下,可以保证钢水可浇性。采用精炼过程钙处理工艺、加强连铸保护浇铸、提高浸入式水口烘烤温度等措施后,中碳含硫钢浸入式水口结瘤物厚度由平均10mm减少至4mm。     

27SiMn水口结瘤原因分析及工艺优化

针对27SiMn钢连铸浇铸过程水口结瘤事故产生原因开展分析,查找出其主要是由钢水中镁铝尖晶石、铝酸钙为主的复合性夹杂物引起的。通过采取诸如优化转炉终点和脱氧合金化工艺以将钢水中Al元素的残留量控制在90ppm以内、严格控制LF炉冶炼过程硅铁加入量、改进精炼造渣工艺、将精炼周期控制在45-60 min、软吹时间由8min增加到10min、软吹流量由50 NL/min提升至80NL/min等措施,有效地抑制了水口结瘤现象的发生,27SiMn钢平均连浇炉数由7.5提高至10.75,最大连浇炉数由14炉提高至18炉,发生水口结瘤事故概率降低21.43%。     

CSP连铸浸入式水口结瘤案例研究

研究了CSP连铸浸入式水口结瘤两种案例。案例曲线表明,塞棒开度和结晶器液面波动是钢水浇铸过程中最重要的特征参数。薄板坯连铸铝镇静钢中间包水口结瘤是高熔点夹杂在水口内壁的聚集。生产不稳,积压钢水在LF多次处理,产生细小的高熔点夹杂难以去除;软吹钢水“露眼”和开浇烧氧再生高熔点夹杂来不及去除都会导致水口结瘤。钙处理主要是球化夹杂,改善钢水可浇性。即使Ca／Als（钙／酸溶铝）和Ca／Alin（钙／酸不溶铝）都合适,夹杂物绝对量大,钢水可浇性仍较差,水口容易结瘤。     

钢液成分对钙处理夹杂物改性效果的影响

钙处理是解决铝镇静钢水口结瘤问题的常用手段。通过热力学计算和工业试验研究了钢液成分对钙处理夹杂物改性效果的影响。FactSage热力学计算表明,在一定温度下,钙处理夹杂物改性效果与钢液中氧、硫相对含量密切相关。氧含量一定时,一定范围内的硫含量越高,平衡时夹杂物能达到的最大液相率越小,喂钙量的工艺窗口越窄;硫含量一定时,一定范围内的氧含量越高,平衡时夹杂物能达到的最大液相率越大。工业试验中,对中间包取样,低氧高硫炉次钢中典型夹杂物主要相是高熔点镁铝尖晶石和CaS复合夹杂物,高氧低硫炉次钢中典型夹杂物主要相是低熔点钙铝酸盐。工业试验分析结果与理论计算的趋势一致。     

BOF→RH→CSP工艺生产含钛IF钢浸入式水口结瘤机理研究

针对BOF→RH→CSP工艺生产含钛IF钢浸入式水口结瘤问题,采用扫描电镜、能谱分析等方法,分析了IF钢浇铸过程水口结瘤物的组成,结合中间包夹杂物的特性,阐明了水口结瘤的机理。结果表明:钛元素的存在一方面使钢水中Al_2O_3夹杂物不易碰撞长大,另一方面减小了钢液、耐材和夹杂物之间的润湿角,容易造成水口结瘤;结瘤物初始沉积层主要为钢水与水口耐材反应生成的以Al_2O_3为主的复合氧化物;而结瘤物主体层主要来源于钢水中的夹杂物,为低变性的MgO·Al_2O_3尖晶石或Al_2O_3,且含有钢滴;夹杂物沉积进而烧结成疏松的网状层,使钢水更易粘附从而加剧了水口结瘤速度。研究结果可为优化工艺参数、提高BOF→RH→CSP工艺连浇炉数和产品质量提供可靠的理论指导。     

高强船板钢精炼过程中夹杂物行为研究

采用扫描电镜和相图分析软件研究两种不同精炼工艺下高强船板钢中夹杂物的变化行为,结果表明:两种精炼工艺下,钢中的夹杂物变化为Al2 O3→CaO·Al2O3·MgO→CaO·(Al2O3)·CaS→CaO·CaS·(Al2O3);与LF炉为主的精炼工艺相比,采用以VD炉为主的精炼工艺,钢水中夹杂物密度从11.5个/mm2降至3.4个/mm2,小于5μm的夹杂物数量下降明显.     

38CrMoAl钢浸入式水口结瘤机理研究

通过对高铝钢38CrMoAl连铸方坯生产过程中钙处理前后水口结瘤物的物相测定和钢中夹杂物的类型分析,研究高铝钢中间包浸入式水口处结瘤机理。分析结果显示,Al_2O_3、MgO·Al_2O_3和CaS是堵塞中间包水口的主要物质,水口堵塞的原因是钢液中的高熔点夹杂物在水口内壁聚集、粘结。钢中较高的S含量、精炼渣系控制不当、钙处理过度是引起水口堵塞的主要原因。针对上述原因,结合实际生产提出了高铝钢水口结瘤改进措施。     

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。     

改善XY70S-6G冶炼工艺提高连浇率

高强焊丝用钢自开发以来,为了保证钢水中较高的含Ti量,采用添加Al的方式,以Al保护Ti不被氧化,使得钢中非金属夹杂物增加,降低了钢水的可浇性,造成连铸工序连浇率低,生产成本高.通过对炼钢、精炼、连铸工艺的不断优化,合理安排钢水节奏,提高了钢水可浇性,进而提高了连铸连浇率,降低了生产成本,使高强焊丝用钢生产批次连浇炉数得到了大幅度提高.     

对钢中形成氧化物-硫化物复合夹杂物的热力学评价

采用钙处理不仅可以提高钢水的可浇性以及洁净度，而且还可对夹杂物进行变性处理以改善钢水质量。钙能使固态氧化铝夹杂物变性，对钢水进行脱氧，同时形成液态铝酸钙。钢水化学成分决定其可能形成硫化钙（CaS）和／或者各种不同形式的铝酸钙。硫化物通常与氧化物相共生，也就是我们熟知的典型氧化物-硫化物复合夹杂物。在钢包处理过程中，必须避免在钢水中形成固态硫化钙，因为它不利于钢水的可浇性。本文开发了在铝镇静钢中，预测由在[O]，[S]和[Ca]之间通过竞争反应形成氧化物-硫化物复合夹杂物的热力学模型。将本文开发的模型与文献中报道的那些模型进行了比较，同时对从钢厂收集到的钢样进行夹杂物类型观察。结果表明，为了在钢中得到完全的液态铝酸钙，而不形成硫化物，要求钢中的硫含量极低。随着钢中硫含量的增加，使氧化铝夹杂全部转为液态铝酸钙的难度也在增加。避免形成CaS的最大硫含量取决于钢水化学组成，主要是铝含量。硫化物夹杂通常为CaS和MnS的固溶体，同时也完成了该体系的热力学分析。根据对现有工作的分析，可能预测到硫化物组成对形成复合夹杂物的影响。