GH901合金采用电渣重熔工艺时Ti含量的控制研究

主要讨论了GH901合金采用电渣重熔工艺时，不同Ti含量的母材在电渣重熔过程中经过脱氧荆添加量的调整冶炼出合格的电渣锭，进而得出该合金采用电渣重熔工艺时根据母材Ti含量的不同，添加合理的脱氧剂量。     

Inconel718高温合金电渣重熔铝钛元素烧损热力学分析

 为了研究Inconel718高温合金电渣重熔过程中渣系各组元对合金中易氧化元素铝、钛的影响，以五元渣系CaF2-CaO-Al2O3-MgO-TiO2为基，通过分子与离子共存理论，根据渣金界面中各组元的平衡反应和物质守恒，建立了Inconel718高温合金电渣重熔过程中渣金界面铝、钛元素氧化反应的热力学模型。通过分析该模型并对模型结果进行渣金平衡验证试验，验证了模型的有效性。研究结果表明，渣中CaF2、MgO质量分数的变化对合金中铝、钛元素的影响很小；渣中Al2O3有烧钛增铝的作用，TiO2有烧铝增钛的作用，CaO能够抑制铝元素的烧损；能够有效减少Inconel718高温合金电渣重熔过程中铝、钛元素烧损的渣系配比为CaO质量分数为20%～25%、TiO2质量分数为4%～6%、MgO质量分数为1%～4%、CaF2质量分数为50%～60%、Al2O3质量分数为15%～20%。     

TiO2对低氟渣系电渣重熔Incoloy825合金中Al、Ti元素影响的热力学研究

为了研究低氟渣电渣重熔过程中电渣锭中元素的变化,以Incoloy825合金为研究对象,渣中添加不同含量的TiO₂和脱氧剂,进行了四组电渣重熔试验;并基于离子分子共存理论、热力学理论和质量守恒定律建立Al、Ti含量控制的热力学模型。结果表明,随着渣中TiO₂含量的增加,电渣锭中Ti含量增加,Al含量减少,这是由于铝钛的交换反应4Al+₃TiO₂=3Ti+2Al₂O₃控制的,Si和Mn元素含量变化不大。当TiO₂含量不变时,Al、Ti元素的含量沿着电渣锭高度的方向上有不同程度的增加,Si、Mn元素的含量则均有所下降。当熔渣中■为-3.16时,结合Al脱氧剂的添加,可以得到Al、Ti含量均匀性较好的产品,试验结果很好地验证了热力学模型的准确性。     

20Cr1M01VTiB钢冶炼工艺研究

20Cr1M01VTiB电渣钢Ti的控制是一个难题，在电渣冶炼添加适量脱氧剂的情况下，应加强电弧炉冶炼电极棒时的脱氧及成分控制，电渣重熔后要及时退火，防止炸裂。     

GH4706大尺寸电渣锭铝钛烧损控制的热力学模型

摘要：为减少大型铁镍基合金锭电渣重熔过程产生的铸锭头尾Al和Ti元素分布不均现象。基于分子 离子共存理论建立了GH4706合金电渣重熔过程中Al和Ti元素烧损的热力学模型。根据理论计算分析,使用Wagner公式中一阶活度相互作用系数可以计算铁镍基合金熔液中Al和Ti元素活度。将Fe和Ni视为基体,不考虑Ni元素对合金中其他组元活度相互作用系数的影响可得到较为准确的计算结果。在五元渣系CaO MgO Al2O3 TiO2 CaF2中,控制渣中TiO2质量分数在2%~6%范围内可有效抑制合金中铝、钛元素的烧损。采用计算所得渣系成分,工业试验成功冶炼出直径为1100mm的GH4706电渣锭,且Al和Ti烧损量小于10%。     

GH4706大尺寸电渣锭铝钛烧损控制的热力学模型

为减少大型铁镍基合金锭电渣重熔过程产生的铸锭头尾Al和Ti元素分布不均现象。基于分子-离子共存理论建立了GH4706合金电渣重熔过程中Al和Ti元素烧损的热力学模型。根据理论计算分析,使用Wagner公式中一阶活度相互作用系数可以计算铁镍基合金熔液中Al和Ti元素活度。将Fe和Ni视为基体,不考虑Ni元素对合金中其他组元活度相互作用系数的影响可得到较为准确的计算结果。在五元渣系CaO-MgO-Al_2O_3-TiO_2-CaF_2中,控制渣中TiO_2质量分数在2%～6%范围内可有效抑制合金中铝、钛元素的烧损。采用计算所得渣系成分,工业试验成功冶炼出直径为1 100 mm的GH4706电渣锭,且Al和Ti烧损量小于10%。     

真空感应炉熔炼高牌号无取向硅钢的工艺试验

为冶炼成分合格的高牌号无取向硅钢,采用真空感应炉进行了工艺试验,打破了真空感应炉无渣炼钢的常规,采取添加适量CaO渣料和脱氧剂进行联合脱硫。结果表明,该工艺试验可实现快速脱硫,脱硫率可达到80%以上,钢中的最低硫质量分数为0.000 6%;充分发挥真空下用碳脱氧和脱气的功能,两步加铝法可提高脱硫率以及硅和锰等元素的收得率,同时稳定钢中铝质量分数窄范围的控制,满足高牌号无取向硅钢的质量要求。     

特殊钢精炼中的脱氧及夹杂物控制

 特殊钢是针对客户提出的质量要求,钢厂不断改进工艺,逐步提高成分、尺寸精确度和洁净度的各类钢的总称。钢中总氧量 ［TO］是衡量钢洁净度的重要标识,对于不同的钢种,其控制要求也不尽相同。在脱氧精炼过程中,存在着脱氧元素-钢中溶解氧、钢-渣、钢液-夹杂物、钢液-耐火材料、渣-耐火材料的反应与平衡,对钢中夹杂物的数量、组成和形态具有重要影响。通过热力学计算,比较了不同脱氧剂的脱氧能力,并介绍了典型特殊钢种（轴承钢、弹簧钢、帘线钢、电工钢、易切削钢等）精炼过程中的脱氧及夹杂物控制,分析和讨论了不同脱氧元素与钢液、熔渣以及耐火材料之间的相互作用机制。     

GA-BP渣系活度预测模型及不锈钢脱氧机理

采用GA-BP神经网络模型对熔渣组元活度进行预测,通过对不同温度条件下不同组元渣系活度值的验证,证明了GA-BP渣系活度预测模型有较好的预测精度。在此基础上建立了奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢冶炼过程中钢液脱氧热力学模型。热力学模型表明,钢液中铬质量分数越高,脱氧越困难;奥氏体不锈钢铝脱氧条件下,镍质量分数越高,脱氧能力越差;任何情况下降低熔渣中脱氧产物的活度都有利于降低平衡条件下钢液中溶解氧质量分数。     

AlN对高铝钢用CaO-SiO2基保护渣性能的影响

 铝以合金元素加入到钢中,可细化晶粒、抑制低碳钢的时效现象,实现钢的耐腐蚀性、耐热性等性能的良好结合,同时又可满足新一代汽车钢对汽车安全性以及轻量化的需求。然而,当钢液中w([Al])过高时,钢液凝固前生成的AlN在结晶器内不断上浮至钢渣界面与保护渣作用,导致保护渣成分的改变和性能的恶化,进而影响连铸的顺行和铸坯表面质量。采用FactSage7.2 热力学软件对高铝钢水中AlN的生成热力学进行了计算,利用半球点熔化温度测试仪、旋转黏度计测试分析了向传统CaO-SiO₂基保护渣中添加质量分数为2%、4%、6%、8%的AlN后保护渣黏度、熔化温度和转折温度的变化情况,并对添加AlN后的渣样进行了XRD物相检测。研究结果表明,随着钢中w([Al])和w([N])的增加,AlN的生成温度提高,生成总量增加。当AlN添加的质量分数从0增加到8%时,保护渣黏度和熔化温度均呈升高趋势,每添加质量分数为1%的AlN,黏度增大约0.032 Pa·s,熔化温度升高约13.5 ℃。当AlN添加质量分数为2%时,保护渣转折温度从1 002 ℃下降到980 ℃;当AlN添加质量分数大于2%后,转折温度逐渐升高至8%AlN时的1 117 ℃。随着AlN添加量的增加,在冷凝过程中传统CaO-SiO₂保护渣中枪晶石析出量逐渐减少,当AlN添加质量分数为8%时,渣样中物相以CaF₂为主。     

On Physico‐Chemical and Technical Limits in Clean Steel Production

Great progresses in steel cleanliness have been attained during the last decades. In the measures of oxygen the lowest levels are approaching 5 ppm in O_tot i.e. close to the thermodynamic limit of Al deoxidation. As the thermodynamics of the reaction system is firmly anchored to the steel chemistry and thus to the properties of steel and the final product, it is useful to examine the thermodynamic constraints for selected steels in the refining and casting processes. In most steels Al‐O equilibrium determines the limit of deoxidation. Calculations by applying thermodynamic software showed that in selected “common” steels the equilibrium oxygen content varied from below 5 ppm up to 30 ppm or higher depending on the aluminium content, interaction effect of other alloying elements and temperature. For lower oxygen content there are several possibilities. The first one is to use stronger deoxidizing additions like Ca, Zr, Ce etc. However, they can be problematic as substitutes as they produce inclusions which influence steel properties. The second way is to intensify the deoxidizing power of certain elements e.g. Si by bringing the steel in intimate contact with a proper slag with low SiO₂ activity in ladle treatment with violent stirring. In the calculation example it was possible to decrease oxygen content from 30 ppm to the level below 10 ppm in C/Mn/Si steel at very low Al level. The third potential but unused process is vacuum deoxidation especially for medium and high carbon steels. Equilibrium oxygen contents below 1 ppm are thermodynamically easily attainable. But in practice the vacuum treatment should be designed to intensify the carbon‐oxygen reaction on the top surface of the stirred steel liquid. Also the eventual reactions with refractory materials should be suppressed.     

脱氧工艺对钢中夹杂物的影响

为明确不同脱氧剂加入顺序对钢中夹杂物的影响,对夹杂物的形成进行了热力学分析,并在1 873K下,在MoSi2电阻炉上用φ70 mm×100 mm MgO坩埚开展了2炉低碳合金钢A冶炼实验.热力学计算表明,Si-Mn脱氧主要形成SiO2夹杂物及少量2MnO· SiO2复合化合物,A1-Si脱氧主要形成Al2O3夹杂物,实验结果与热力学计算相互吻合.实验结果表明,先采用Si-Mn脱氧的1号工艺与先采用Al脱氧的2号工艺相比,夹杂物尺寸和面积百分比均较低.1号工艺终点夹杂物总数为168个/μm2,小于1.5φm的夹杂物占70％以上,夹杂物平均直径为1.2um.先弱脱氧后强脱氧的工艺更利于夹杂物的控制.     

精炼渣对高锰钢中非金属夹杂物的影响

 为了研究精炼渣对高锰钢中非金属夹杂物的影响,采用渣/钢平衡的试验方法研究了MgO SiO2 Al2O3 CaO系精炼渣对Fe xMn高锰钢(x=10%, 20%)中非金属夹杂物的影响。结果表明,无顶渣情况下,高锰钢中夹杂物主要为MnO类和MnO Al2O3类2类。加入精炼渣后,夹杂物类型发生了变化,主要有 MnO类、MnO SiO2类和 MnO Al2O3 MgO类3类,其中MnO SiO2类数量最多。采用ASPEX扫描电镜对夹杂物的平均成分进行分析,无顶渣时高锰钢中夹杂物的成分主要是MnO,质量分数在95%以上,并含有质量分数为4%左右的Al2O3。加入精炼渣后,夹杂物中MnO质量分数降低,SiO2质量分数显著增加,MgO质量分数增加。热力学计算结果表明,加入精炼渣后,渣/钢间反应4［Al］+3(SiO2)=2(Al2O3)+3［Si］和2［Mn］+(SiO2)=2(MnO)+［Si］的吉布斯自由能均小于零,这说明在本试验条件下,钢液中的［Al］和［Mn］会还原渣中SiO2,生成的［Si］进入钢液,进而与钢液中的［O］结合,导致夹杂物中SiO2增加。     

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。      

Thermodynamic study on component design and deoxidization ability of Si- Ca- Ba complex deoxidizer

Si- Ca- Ba complex deoxidizer has been widely applied in such steel grades which are sensitive to Al2O3 type inclusions. In view of the composition design and the stability problem of deoxidization effect during the actual use for this kind of deoxidizer, its deoxidization ability and the component action under different elemental ratios were studied, based on the classical thermodynamics and Factsage 7. 0 software. Additionally, the effect of the binary basicity of refining slag containing BaO on deoxidation was discussed. The results show that in the case of without slag, the deoxidation effect of complex deoxidizer becomes weak with the increase in the contents of Si and Ba in alloy and with the decrease of Ca content. When considering the refining slag, the deoxidation ability of deoxidizer increases with the slag basicity. As the basicity of refining slag is at 2. 5, the consumption of alloy under the same deoxidization amount is between 0. 6 and 0. 9kg/t steel; when the proportion of the three elements in Si- Ca- Ba alloy varies in the range of 1/3-2/3, the increase of Si content can enhance the deoxidation effect, whereas Ca and Ba affect minor. At the slag basicity of 2. 5, the 4??1??1 in mass proportion of Si- Ca- Ba alloy can achieve the lowest content of dissolved oxygen.     

脱氧工艺对硅钢连铸坯非金属夹杂物的影响研究

 研究了Al+FeSi以及FeSi两种不同脱氧工艺对硅钢铸坯中非金属夹杂物的影响。通过合理的试验设计并运用T［O］含量测定、金相分析、SEM及EDS等研究手段,对铸坯中的夹杂物进行了分析,研究表明Al+FeSi复合脱氧不仅比FeSi脱氧具有更强的脱氧能力,且能使铸坯中的夹杂物在尺寸和数量上有明显降低,夹杂物的特征也由Si O Al Mn Ti Fe系变性为以尺寸＜5 μm的Al2O3夹杂为核心、包覆Al Si S Mn Ca Ti Fe O系的复合夹杂。     

DY105高碳钢丝冷拔断裂分析和工艺改进实践

DY105钢丝(/%:0.90C,0.22Si,0.24Mn,0.012P,0.003S,0.002Ti,加入RE 0.10)的冶金工艺流程为40 t EAF-LF-VD-3 t铸锭-开坯180 mm×180 mm-轧制Φ6.5 mm盘条-500℃铅浴淬火-冷拔。DY105钢在冷拔过程出现断裂现象,经分析得出,断裂钢丝中出现部分针状马氏体组织和较多B类、TiN夹杂,是冷拔丝断裂的主要原因。通过将Al线脱氧改进成Al线+Al豆+C粉脱氧,软吹时间从15 min增至20 min,改进稀土加入方式,增加Φ6.5 mm钢丝铅浴时间等工艺措施,避免了该钢冷拔过程的断丝现象。     

不同铝含量的脱氧剂对钢液洁净度的影响

铝具备较强的脱氧能力,被广泛应用于炼钢过程中钢液的脱氧。然而铝脱氧产生的高熔点、大尺寸Al₂O₃夹杂物不仅会严重降低钢液的洁净度、恶化钢材韧性和疲劳寿命,还容易造成水口结瘤,影响连铸工艺的顺行。考虑到局部过饱和度对夹杂物的形核和长大等有着重要的影响,采用纯铝和Fe-30%Al合金(质量分数)对钢液进行脱氧,且实际加入的铝量保持一致,通过对不同脱氧时间(30、60 s)的钢液成分和夹杂物特征进行分析,研究了不同铝含量的合金对钢液洁净度的影响。结果表明,相较于纯铝脱氧,Fe-30%Al合金在相同时间节点下脱氧效果更好,合金中铝元素溶解速度更慢。此外,在目前试验条件下使用纯铝脱氧的钢样中夹杂物尺寸可达到9μm,而使用Fe-30%Al合金脱氧的夹杂物尺寸最大只有4μm。采用纯铝脱氧60 s后钢中夹杂物平均尺寸为Fe-30%Al合金脱氧的1.35倍,且单位面积夹杂物数量多了23%。两种合金在脱氧过程中残留在钢液中的夹杂物均以多面体夹杂为主,并有少量碰撞聚集形成的松散型团簇状夹杂。使用Fe-30%Al合金脱氧比纯铝脱氧更有利于钢液洁净度的提高,这取决于两...     

20Cr13不锈钢25 t VOD-LF硅脱氧精炼工艺的生产试验

试验20Cr13不锈钢（/%:0.20C, 0.37Si, 0.54Mn, 0.030P,0.002S, 12.22Cr, 0.007Al）的生产流程为25t EAF-VOD-LF-模铸。分析了[Si]和炉渣碱度对渣中(Cr₂O₃）含量的影响和用硅脱氧工艺炉渣的脱硫效率。结果表明,20Cr13不锈钢VOD-LF硅脱氧精炼工艺铬的回收率为99. 27%;LF精炼开始的[S]为0. 014%,精炼结束[S]为0.007%,能满足实际生产需求;并可节约铝锭和高碳铬铁,降低20Cr13不锈钢生产成本。     

钢包初始状态对帘线钢夹杂物的影响

运用Aspex Explorer扫描电镜对比了3种不同初始状态钢包冶炼条件下的帘线钢盘条中夹杂物成分、变形性能以及数量密度等,指出不同初始状态的钢包对帘线钢精炼渣成分和成品[Al]含量的影响。结果表明,同等条件下,分别使用冶炼过Si、Al-Si以及Al脱氧钢的钢包冶炼帘线钢时,精炼渣碱度、渣中Al_2O_3含量和成品[Al]含量均呈上升趋势,对应精炼渣碱度分别为0.95、1.1、1.4,渣中Al_2O_3质量分数分别为7.0%、11.0%、15.0%,成品[Al]的质量分数分别为7×10~(-6)、13×10~(-6)、16×10~(-6)。采用冶炼过Al、Al-Si脱氧钢的钢包冶炼的帘线钢盘条夹杂物数量密度分别为0.96、1.20个/mm~2,夹杂物中Al_2O_3平均质量分数分别为25.9%、31.8%,夹杂物塑性差,轧制后长宽比平均值分别为5.6、5.1。采用冶炼过Si脱氧钢的钢包冶炼的帘线钢盘条中夹杂物数量密度为0.79个/mm~2,夹杂物中Al_2O_3平均质量分数为15.0%,为塑性夹杂物,轧制后长宽比均值为11.3。实验证明,冶炼帘线钢不宜使用初态为Al脱氧或者Al-Si脱氧的钢包。