“两次造渣法”冶炼不锈钢超薄带理论和工业应用

 精密压延不锈钢冷轧超薄板带(<0.3 mm)要求具有良好的洁净度和夹杂物塑性化以获得良好的表面质量和力学性能,但钢水的洁净化和夹杂物塑性化在冶炼上是相互矛盾的,这增加了精密压延不锈钢板带的冶炼难度。为解决不锈钢超薄带夹杂物塑性化和钢水洁净化的矛盾问题,通过热力学理论分析和实验室渣-金平衡试验研究了精密压延不锈钢冶炼的关键问题并得出相应应对策略,炉渣碱度降低,对脱氧和脱硫不利,钢水洁净度变差,高碱度渣的使用是获得较高洁净度钢水的必要条件;随着炉炉渣碱度降低,夹杂物由CaO-SiO₂-Al₂O₃系演变为良好塑性的SiO₂-Al₂O₃-MnO系,低碱度炉渣是夹杂物塑性化必需条件; 钢中Al_s含量降低,夹杂物中Al₂O₃含量明显减小,塑性变好; 通过在渣中配加适量的MgO,可以有效抑止低碱度渣对炉衬的侵蚀。并在此基础上开发出新的“两次造渣法”冶炼工艺,在AOD脱硫期造高碱度渣脱硫和脱氧,在LF精炼造低碱度渣塑性化钢中夹杂物,实现不锈钢优异的钢水洁净度和夹杂物塑性化。工业试验结果表明, w(T[O])小于0.002 5%, w([S])小于0.001 0%,夹杂物成分为以SiO₂-Al₂O₃-MnO系为主的硅锰铝榴石类夹杂物,Al₂O₃平均质量分数小于20%,具有良好的塑性,满足生产不锈钢超薄板带的要求。     

帘线钢中氧化物夹杂塑性化控制技术研究

为将帘线钢中氧化物夹杂转变为低熔点塑性夹杂物,在实验室开展了夹杂物组成、钢液成分和顶渣组成之间的关系研究,基于研究结果提出了工业生产中实现钢中夹杂物塑性化控制的技术方案,并进行了精炼工艺技术对钢中夹杂物塑性化影响的工业试验,夹杂物成分位于低熔点液相区,实现了夹杂物塑性化控制。制丝过程将Ф1.25 mm的粗丝拉为Ф0.2 mm帘线,2 000 m试验拉拔的全部生产过程未出现断丝,且盘条中夹杂物数量也降低到3个/mm2。工业生产中制丝过程的断丝率为0.47次/t。     

钢包MgO-C砖抗氧化剂对帘线钢酸溶铝的影响

为了避免帘线钢中脆性夹杂物的生成,通过采取控制入炉物料及合金含Al量、LF精炼炉造低碱度渣系的方法,钢液中酸溶铝(Al_s)质量分数可以控制在9×10~(-6)左右。通过优化钢包镁碳衬砖抗氧化剂的种类和含量,把抗氧化剂金属Al粉质量分数由1.61%降低至0.15%,其余部分使用等量的Si粉代替,在其它工艺不变的情况下,钢液中w(Al_s)从8.8×10~(-6)降低至6.1×10~(-6),降幅达30.7%。钢中典型复合夹杂物中Al_2O_3平均质量分数为8.6%,最大值为23.8%,复合夹杂物可控制在低熔点塑性区。     

帘线钢生产过程中硫的控制工艺

介绍了江苏沙钢集团淮钢特钢有限公司帘线钢生产过程中硫的控制.     

帘线钢SWRH82A铸坯加热过程中钛夹杂的固溶

根据热力学和动力学理论,研究了过共析帘线钢SWRH82A铸坯中钛夹杂固溶的条件.研究表明:(1)当SWRH82A铸坯加热温度达到1 347 K时,奥氏体中TiN具备固溶的热力学条件;(2)当加热温度达到1 360 K时,Ti(C,N)夹杂将开始溶解;(3)在1 423~1 523 K的加热升温阶段,由于钛夹杂的分解并向奥氏体中扩散固溶,使得小颗粒钛夹杂逐渐消失,大颗粒钛夹杂尺寸变小;在铸坯高温加热后的冷却降温过程中,固溶在奥氏体深处的Ti和N会重新结合析出TiN夹杂,但缺少继续长大的动力学条件;固溶在残余钛夹杂周边奥氏体中的Ti和N会以残余钛夹杂为核心不断析出长大.     

CaO-MgO-SiO2-Al2O3类夹杂物塑性化对帘线钢加工断丝率的影响

通过分析70 t转炉流程和180 t转炉流程生产的LX72A帘线钢合股断丝率,得出中心偏析相同的条件下,当钢中脆性夹杂物比例由90.7%降至20.5%,也就是塑性夹杂物的比例由9.3%提高79.5%时,平均盘条断丝率由4.20次/t降至2.56次/t。通过采用碱度1.05不含MgO的LF精炼渣,控制钢中Als含量≤0.001%,氧含量≤22×10^-6,可有效地降低钢中脆性夹杂物含量,降低盘条断丝率。     

帘线钢中钛夹杂的控制

为了控制帘线钢中的钛夹杂,要同时降低钢水中的w(Ti)及w(N)。通过采用低钛合金、优化转炉出钢工艺、控制转炉下渣量等措施控制钢水中的w(Ti);采用低氮增碳剂,优化全工序降氮操作等措施降低钢水中的w(N)。实践表明:当钢中w(Ti)控制在不大于0.000 4%,w(N)控制在不大于0.004%时,能显著降低甚至杜绝钛夹杂的析出。     

钢中硫化物夹杂物球化和对钢性能的影响

本文叙述了钢液凝固中,硫化物夹杂球化的条件,钢在压力加工中硫化物不易变形的原因,以及硫化物变形后再加热时的行为,举例说明了硫化物球化对钢性能的影响;以便通过相应的措施来改善钢的性能。     

帘线钢中氮的控制

介绍氮在钢中的作用与来源,阐述氮对帘线钢的显著影响,并通过热力学计算,说明在凝固过程中TiN夹杂的析出行为,最后对钢中氮的控制提出相应的措施。通过这些措施的实施和过程工艺的控制,帘线钢成品w(N)平均降低0.7×10-6,w(N)小于50×10-6的比例由原来的92.86%提高到目前的94.25%,为进一步稳定和提高帘线钢的质量提供依据。     

Cr对超高强帘线钢LX82A工艺和力学性能的影响

利用JMatPro软件、金相显微镜、扫描电镜、拉伸性能测试等方法,研究了超高强帘线钢中Cr元素对LX82A盘条及拉拔钢丝组织和性能影响。结果表明：82级帘线钢通过降低Mn含量至0.18%,提高Cr含量至0.35%,钢的C曲线往右下移动,LX82A盘条强度从1 150 MPa提高至1 175 MPa,帘线镀铜钢丝强度从1 235 MPa提高至1 290 MPa,成品钢丝强度提高40 MPa,成品钢丝强度超过3 650 MPa。由于Cr的添加降低索氏体相变温度,同时细化片层间距,提高钢丝拉拔加工硬化能力,通过Cr元素的设计应用,提高钢丝拉拔硬化能力,提高了超高强帘线钢的强度,实现拉拔钢丝高强韧性要求。     

精炼渣成分对高强度低合金钢中非金属夹杂物影响

采用渣钢平衡的实验方法研究了1600℃下不同碱度和不同Al₂O₃含量的强还原性精炼渣对高强度低合金钢中非金属夹杂物的影响.结果表明:渣钢反应平衡后,炉渣中CaO和SiO₂的质量比为1.9~4.5、Al₂O₃质量分数为21%~33%,钢中夹杂物主要为球状的CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂系,尺寸在5μm以下,炉渣成分对夹杂物的成分影响很大.夹杂物主要分布在SiO₂含量一定的CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂伪三元相图中1 400~1 500℃的低熔点区,随着炉渣碱度的提高和Al₂O₃含量的降低,部分夹杂物逐渐偏离低熔点区域,夹杂物的总数量逐渐减小.当渣中Al₂O₃质量分数为21.22%、碱度为3.27时,有大量夹杂物分布在高熔点区域,夹杂物的总数量最小.     

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。     

SWRS82B钢精炼渣的选择与生产实践

从SWRS82B钢种对硫含量的要求出发,分析了LF精炼渣的组成对其容硫能力、流动性、钢渣界面张力等性能的影响,确定了精炼渣的基本组成为CaO-SiO2-MgO-Al2O3的渣系及其最佳含量。通过强化转炉挡渣、优化脱氧、吹氩、温度控制,使SWRS82B精炼过程脱硫率达到68．60％,产品叫（S）达到65×10^-6的水平,较好地满足了产品要求。     

高碱度精炼渣对GCr15轴承钢洁净度的影响

 利用实验室渣-钢平衡试验研究了高碱度精炼渣对GCr15轴承钢中[w(T[O])]和夹杂物的影响。结合试验结果和热力学分析,探讨了钢中[w(T[O])、]夹杂物尺寸分布和粒径大小的变化规律,以及氧化物夹杂的转变过程。研究结果表明,碱度为6时,精炼渣(59.4%CaO-24.8%Al2O3-9.8%SiO2-6%MgO)可将钢中[w(T[O])]控制在0.000 6%以内,氧化物夹杂平均尺寸最小为2.26 μm。随着钢中[w([Ca])]和[w([Mg])]的增加,钢中氧化物夹杂转变过程为Al2O3→MgO·Al2O3→MgO→CaO-Al2O3-MgO复合夹杂物(核心为MgO,外围包裹着CaO-Al2O3)。渣-钢反应前期钢中以MgO·Al2O3为主,后期以MgO和CaO-Al2O3-MgO复合夹杂物为主。氧化物夹杂转变的试验结果与热力学分析结果相一致,大多数氧化物夹杂尺寸小于5 μm。     

超低硫钢冶炼过程钢包渣改质剂的作用

在超低硫钢冶炼过程中对转炉出钢下渣进行了改质处理试验。使用钢包渣改质处理工艺 ,不仅可以降低钢包顶渣氧化性、提高顶渣碱度、优化顶渣脱硫条件 ,为LF炉生产超低硫钢创造了有利条件 ,实现精炼前移功能 ,使成品钢中最低硫质量分数达到 1 0×1 0 - 6 ,而且缩短冶炼时间、提高合金收得率和钢水纯净度     

洁净钢精炼渣控制工艺研究

介绍了某厂洁净钢生产过程中精炼渣控制工艺,对改质后精炼渣的各项性能进行了研究.结果表明,精炼渣的w(FeO+MnO)可以控制在3%以下,低熔点和低黏度保证了炉渣具有良好的流动性,炉渣溶解吸收Al<,2>O<,3>的速率较高,铸坯的洁净度水平很高.高光学碱度和高硫容量使得炉渣具有较强的脱硫能力.     

精炼渣与高锰高铝钢液的相互作用

摘要：为了研究精炼渣与高锰高铝钢液相互作用规律,以CaO-5%SiO2-Al2O3-8%MgO精炼渣与Fe-15Mn-10Al-0.7C高锰高铝钢液在1600℃的渣金反应为研究对象,分别在渣金反应5、15、30、60和90min时取钢样和渣样,通过钢液和渣成分变化进行了渣金反应动力学计算。结果表明：整个渣金反应过程中,钢液中［Al］和渣中SiO2不断降低、渣中Al2O3不断增加;精炼渣与高锰高铝钢液反应前期限制性环节为［Al］在边界层的传质,反应后期渣成分发生改变、黏度升高以及渣中固相颗粒形成,使得SiO2在渣中的传质条件恶化,SiO2向反应界面的传质成为渣金反应的速率限制环节;精炼渣与高锰高铝钢反应分3个阶段：初期反应剧烈、中期渣金界面形成尖晶石层并阻碍渣金反应、后期反应趋于稳定。     

不同碱度低氧化铝精炼渣对弹簧钢夹杂物成分的影响

为了优化55SiCrA弹簧钢中夹杂物的组成和形态,采用热力学软件Factsage分别研究了CaO、SiO_2含量对CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO与CaO-SiO_2-Al_2O_3-MnO系相图低熔点区域面积的影响,研究结果表明:随着CaO和SiO_2含量的增加,CaO-SiO_2-Al_2O_3-MnO系相图低熔点区域面积分数逐步增大;在CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO系中,当CaO的质量分数为40%,SiO_2的质量分数为50%时,对应相图的低熔点区域面积最大。同时,研究了不同碱度的精炼渣对钢样中夹杂物的影响,结果表明:当精炼渣的Al_2O_3含量相同时,随着精炼渣碱度的增大,夹杂物中Al_2O_3的含量不断增加,其成分逐渐偏离低熔点区域。当精炼渣中Al_2O_3的质量分数为8%,碱度为1.2时,可得到低熔点的塑性夹杂物,形貌多为球形,尺寸在5μm以下。     

Effect of boron on inclusions morphology in tire cord steel

B₂O³ was added into tire cord steel during refining in carbon tube furnace.The influence of boron which was added in tire cord steel on the deformability of oxide inclusions was studied by metallographic and scanning electron microscope（SEM） observation.The melting points of boron-bearing compound oxide inclusions were calculated by the software of Factsage.The results showed that the most part of inclusions were boron-bearing compound oxide and their deformation properties were obviously improved by adding B₂O₃ in steel.As the boron content was increased from 0.0046%to 0.039%,the proportion of long strip type inclusions changed a little and the number of inclusions decreased.The low-melting point areas of MnO-SiO₂-Al₂O₃ and CaO-SiO₂-Al₂O₃ ternary system were increased due to adding B₂O₃ in steel.Moreover,the areas increased with the increasing of B₂O₃ content in conclusions.Evident effect on low-melting point inclusion occurred when B₂O₃ content went up to 5% in CaO-SiO₂-Al₂O₃ inclusions system and to 10%in MnO-SiO₂-Al₂O₃ inclusions system.     

304不锈钢不同精炼渣碱度下夹杂物的演变

 为了提高304不锈钢的产品质量,结合生产实际,利用热力学计算和扫描电镜能谱分析方法, 研究了硅脱氧条件下,LF精炼渣碱度对304不锈钢在LF精炼、连铸过程夹杂物变化规律的影响。试验结果表明,随着冶炼过程进行,全氧质量分数和夹杂物数量依次减小。304不锈钢采用1.75高碱度炉渣,可以得到较低的全氧质量分数和夹杂物数量,但是夹杂物中Al2O3质量分数高,夹杂物熔点高。采用1.53低碱度炉渣,钢液中全氧质量分数较采用高碱度炉渣高,但是夹杂物中CaO、Al2O3质量分数相对较低,SiO2和MnO质量分数较高,夹杂物熔点低。针对304不锈钢产品可以采用不同的生产工艺路线来满足产品的不同需求。