稀土大梁钢BT700L生产实践

通过对汽车大梁钢BT700L冲压过程中的开裂情况分析,发现大颗粒棱状的Al₂O₃夹杂物是导致开裂的主要原因。为了改善产品的夹杂物尺寸和形貌,在汽车大梁钢BT700L生产中添加稀土Ce元素,由于稀土Ce元素与氧的亲和力很强,钢水中的稀土Ce元素与氧反应生成稀土氧化物(RE₂O₃)上浮到炉渣中,导致稀土Ce元素在钢中的收得率极低。通过对炼钢连铸钢水Ce含量、炉渣的氧化性及铸机保护浇注等的工艺优化控制,有效提高产品中稀土Ce元素的收得率。稀土Ce元素的原子半径比铁原子大,稀土Ce元素能够变性钢中的夹杂物,通过在汽车大梁钢BT700L中添加稀土Ce元素研究分析,钢水中添加稀土Ce元素后,产品的夹杂物尺寸变小,夹杂物形貌球状化,同时有效的改善了产品低温冲击性能。     

精炼渣钙铝比对铈处理钢中夹杂物的影响

利用渣钢平衡实验研究了精炼渣钙铝比(w(CaO)/w(Al₂O₃))对铈处理低合金高强钢中夹杂物的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)等检测手段，利用AZtecSteel夹杂物自动分析系统，探讨了钢中夹杂物类型、数量和尺寸的变化规律，利用FactSage 8.0计算并分析了稀土夹杂物的演变规律。结果表明，稀土元素加入初期，夹杂物平均尺寸大幅度减小而数密度增加，然而随着实验的进行，夹杂物平均尺寸增大而数密度减小。精炼渣钙铝比为2.0时，钢中O含量可降低至7.8×10^-6，并在反应初期获得平均尺寸最小(1.21μm)的稀土夹杂物。钢中加入铈后，夹杂物的转变路径为Al₂O₃→CeAlO₃→Ce₂O₃或Ce₂O₂S。不同精炼渣处理钢中氧化物夹杂转变过程相同，但随着精炼时间延长，生成了部分CeAlO₃夹杂物，使钢中Ce含量降低。     

CaO-Al2O3-MgO-SiO2-Ce2O3渣系活度计算模型

稀土钢冶炼过程中,含稀土钢液与熔渣间存在强烈的渣金反应,导致钢中溶解态稀土含量波动严重,影响其在钢中的作用效果。然而,由于含稀土渣系热力学数据的缺失,限制了相关研究工作的开展。依据分子离子共存理论,建立了CaO-Al₂O₃-MgO-SiO₂-Ce₂O₃渣系的活度计算模型,并绘制组元的等活度线图,讨论w(CaO)/w(Al₂O₃)、w(Ce₂O₃)等成分变化对渣系中各组元活度的影响。计算结果表明,CaO-Al₂O₃基精炼渣的SiO₂活度范围(4×10^-19～7×10^-18)远小于CaO-SiO₂基精炼渣的活度范围(0.003～0.4),即对于稀土钢而言,CaO-Al₂O₃基精炼渣更为适用;对于CaO-Al₂     

100 t BOF-LF-CC流程冶炼10B21钢的工艺优化

针对10B21钢（%:0.19~0.22C,≤0.08Si,0.8~1.0Mn,≤0.020P,≤0.020S,0.010~0.040Al,0.001~0.005B）冶炼过程中钢液硅含量超标、可浇性差、铸坯角裂的问题,通过生产数据和夹杂物分析、铸坯低倍检验得出,LF白渣后,渣中SiO₂被Al还原,造成[Si]超标;钢中Al₂O₃在水口蓄积降低10B21钢的可浇性,凝固过程氮化硼和氧化硼在晶界析出,易使铸坯产生角裂。通过提高转炉终点[C]为0.10%0.14%,出钢温度1640~1660℃,转炉铝铁加入量由1.82 kg/t降至1.36 kg/t,LF精炼铝铁加入量由2.8 kg/t降至1.6 kg,/t,喂钙量由1.23kg/t增至2.05 kg/t,添加微量固氮元素Ti,优化连铸工艺等措施后,钢液中Si含量-[Si]≤0.08%比例从65.62%提高到89.50%;单个中问包连浇炉数从4炉提高到12炉;铸坯角裂得到有效控制,正品铸坯收得率由88.23%提高至97.64%。     

60t LF精炼终点GCrl5轴承钢中氧化物夹杂特性的研究

通过电弧炉出钢加铝铁、硅铁脱氧,LF精炼初渣的组分为(/%:27.39~37.34 Al₂O_3,38.42~38.68 CaO,14.20~18.38 SiO_2,8.50~10.72 MgO,0.82~0.89 FeO,0.27~0.33 MnO,0.69~0.74 S,0.66~0.75TiO₂,（CaO）/（SiO₂）=2.09~2.72,（CaO）/（Al₂O₃）=1.04~1.40),LF终点T[O]为0.0012%~0.0019%,T[N]为0.0043%~0.0050%,[Ti]0.002%和[Ca]0.006%~0.009%。GCr15轴承钢LF精炼终点氧化物夹杂分析结果表明,钢中主要氧化物夹杂为镁铝尖晶石（MgO·Al₂O₃）和钙镁铝尖晶石氧化物（CaO·MgO·Al₂O₃）。镁铝尖晶石平均尺寸低于0.5μm,当有MnS、TiN等在其上析出后平均尺寸增大。钙镁铝尖晶石平均尺寸通常在2μm以上,在精炼温度下呈液态,易在钢中聚集长大,其尺寸（1.39~2.12μm）比固态的钙镁铝尖晶石-MnS夹杂物大,且更被精炼渣吸收并上浮去除。随着精炼过程钢液中的硫含量降低,以这两类尖晶石为核心的含MnS的复合夹杂物的平均尺寸降低。适当降低精炼终点渣中MgO的含量、光学碱度和黏度可以减少钢中夹杂物的数量并降低其平均尺寸。     

铝脱氧钢中尖晶石夹杂物的生成与转变

研究了140 t LD-LF-RH-CC流程冶炼超低氧钢时精炼过程铝脱氧钢中夹杂物的变化。试验钢出钢过程加足够的铝脱氧,以尽快降低钢液中溶解氧。为使Al₂O₃转变为钙铝酸盐夹杂,选用CaO-Al₂O₃精炼渣系,渣中含3.00%～8.42%SiO₂。结果表明,精炼时钢液中夹杂物的变化趋势为:纯Al₂O₃→尖晶石夹杂→CaO-Al₂O₃-MgO复合夹杂物,炉渣中8.42%SiO₂炉次夹杂物转变慢于3.00%SiO₂炉次;当炉渣CaO/Al₂O₃为1.60时,钢中夹杂物大多转变为低熔点CaO-Al₂O₃-MgO复合夹杂。精炼渣的成分控制应为(%):55～60CaO,35～40Al₂O₃, 5～10MgO。     

含钛低碳钢LF精炼渣的优化

含钛低碳钢(/%:0.05~0.10C、0.70~0.95Si、1.45~1.65Mn、≤0.025P、≤0.025S、0.10~0.20Ti)的生产流程为高炉铁水-35 t LD-LF-150 mm×150 mm连铸工艺。用少量铝脱氧的含钛低碳钢,由于LF精炼渣(/%:55~59CaO、21.9~26.5SiO₂、9.4~14.3Al₂O₃)中Al₂O₃含量较高,使LF精炼过程中钢水铝含量增加和20 t中间包水口结瘤,影响连铸顺行。在热力学计算的基础上,优化了冶炼工艺,转炉出钢不加铝锰铁,使用低铝硅铁代替普通硅铁,精炼渣不加高铝矾土,优化精炼渣成分(/%:56.1~65.6CaO、19.3~27.2SiO₂、5.1~9.1Al₂O₃),钢水中Al含量由0.007%~0.018%降至0.001%~0.009%,有效减少中间包水口结瘤的发生。连浇炉数由原来的3~6炉提高到9~16炉。     

100t LF Si-Ca脱氧低铝锅炉管用钢 15CrMoG 夹杂物分析

高压锅炉管用钢15CrMoG（/%:0.12~0.18C,0.17~0.35Si,0.40~0.70Mn,≤0.015P,≤0.015S,0.80~1.10Cr,0.40~0.55Mo,≤0.020Alt）的生产工艺流程为60%铁水+优质废钢-100t UHP EAF-LF-VD-Φ500mm坯连铸-轧制。通过电弧炉出钢Al-Si预脱氧,LF精炼Si-Ca脱氧,优化精炼渣系的组成为（/%）:55~60CaO,30~35Al₂O₃,5~10SiO₂,（CaO）/（Al₂O₃）=1.41~1.74,精炼后钢水中的Alt为0.011%~0.014%。Φ140mm和Φ160mm热轧材的夹杂物分析结果表明,钢中夹杂物中MnS为10%,铝酸钙为75%,SiO₂ 7.5%,含Ti氧化物5%,其它2.5%,钢中≤5.0μm夹杂物占95%以上,满足锅炉管用钢15CrMoG的技术要求。     

X70管线钢180 t LF深脱硫精炼工艺的优化

X70管线钢的生产流程为KR铁水预脱硫-180 t BOF-LF-RH-板坯连铸工艺。通过优化精炼渣成分和造渣制度,以及根据底吹流量(400-700 L/min)对终点[S]的影响,制定了LF深脱硫工艺。生产试验结果表明,通过控制精炼渣成分(/%)45~55CaO、30~40Al₂O₃、≤10SiO₂、≤10MgO、≤1.5(TFe+MnO),造渣时分两批(首次出钢过程第二批LF到站加入)或多批加入石灰,精炼过程根据炉渣情况适当调渣,LF精炼脱硫期的底吹气体流量为500~700 L/min,可在40 min内将钢液[S]降低到10×10^-6以下,满足了管线钢快速深脱硫的需求。     

80t BOF-LF-RH-CC流程冶炼55SiCr弹簧钢洁净度的研究

55SiCr钢280 mm×325 mm铸坯（/%:0.55C,1.42Si,0.67Mn,0.008S,0.67Cr）的冶炼流程为80 t BOF-LF-RH-CC工艺。通过BOF出钢加Al和硅铁合金,同时加入精炼渣,控制精炼过程渣碱度R（CaO/SiO₂）为2.0左右,RH≥20 min,软吹搅拌≥15 min,控制钢中夹杂物转变,得到洁净弹簧钢55SiCr。分析结果表明,LF精炼过程中夹杂物由早期的Al₂O₃-SiO₂-MnO和Al₂O₃夹杂将逐渐转变为Al₂O₃-CaO-SiO₂夹杂,RH真空处理后夹杂物全部转变为Al₂O₃-CaO-SiO₂夹杂,LF开始精炼T[O]和[N]分别为36×10^-6和26×10^-6,铸坯T[O]、[N]分别为7×10^-6和43×10^-6,铸坯中夹杂物主要为Al₂O₃-CaO-SiO₂和Al₂O₃,尺寸≤10μm。      

120t LF精炼渣系对弹簧钢55SiCrA夹杂物塑性的影响

在分析"120 t LD→LF→RH→150 mm×150 mm连铸坯→线材轧制"工艺流程生产的弹簧钢55SiCrA的基础上,应用Factsage热力学计算软件进行热力学计算,对精炼工艺进行优化研究.结果 表明:精炼渣系中含SiO241％～ 46％、CaO 36％～41％、Al2O30％～3％、MgO 10％,渣碱度0...     

Al2O3 -SiO2 -CaO精炼渣系对55SiCrA弹簧钢夹杂物形态控制的影响

在实验室采用Al₂O₃坩埚硅钼管式炉研究了(/%)38.5～45.8CaO-38.2～42.0SiO₂-8～15Al₂O₃-8MgO精炼渣系的成分和碱度(1.0～1.2)对55SiCrA弹簧钢(/%:0.53C、1.50Si、0.70Mn、0.69Cr、0.008P、0.003S、0.005Als)中夹杂物形态的影响,并用Factsage热力学软件对夹杂物成分进行热力学计算和分析在三元相图中的分布。结果表明,夹杂物中Al₂O₃含量随精炼渣中Al₂O₃含量的增加而增加,当渣碱度为1.2,Al₂O₃为8%时钢中夹杂物分布在Al₂O₃-SiO₂-MnO相图低熔点区域,夹杂物中Al₂O₃含量为30%～40%。热力学计算表明,渣碱度1.0～1.2时,对应的钢中Als为0.008%与试验结果吻合。因此用1.0～1.2低碱度和≤8%Al₂O₃精炼渣可控制弹簧钢中的夹杂物形态。      

SWRCH22A冷锻钢100 t LF精炼造渣制度的分析和工艺优化

为减少钢中夹杂物和对夹杂物变性处理,防止连铸水口结瘤,对100 t LF 5炉SWRCH22A冷镦钢（/%:0.18~0.20C,0.44~0.62Si,0.85~0.89Mn,0.012~0.015P,0.006~0.009S,0~0.004Ca,0.000 7~0.0010B,0.011~0.088Als）夹杂物钙处理进行了Ca-Al,Al-O,Al-S,Ca-S平衡热力学计算和氧氮分析。得出1 873 K[Ca]-[Al],a[O]-[Al]和[S]-[Al]平衡曲线,1 823~1 923 K[Ca]-[S]平衡曲线,和5炉钢对应的实测值。通过分析,得出优化LF精炼工艺:（1）精炼终渣MgO=6%、SiO₂<6%、CaO/Al₂O₃=1.6~1.8;（2）转炉下渣量700 kg左右,精炼终渣量2 000 kg左右;（3）根据精炼终渣CaO/Al2O3=1.6~1.8的目标来决定造渣料的加入量;（4）避免喂钙线时钢水剧烈翻腾,并防止精炼结束到中间包过程钢水的氧化     

精炼渣对轴承钢中氧含量和夹杂物的影响

采用MoSi₂电阻炉在MgO质坩埚内进行了精炼渣成分(%:47～64CaO、13～23SiO₂、15～25Al₂O₃、5～10MgO、0～8CaF₂;CaO/SiO₂=2.0～4.5)对0.95%C-1.50%Cr GCr15轴承钢中氧含量和夹杂物的影响的实验研究。实验中发现,随精炼渣碱度CaO/SiO₂由2增加至4.5,钢液中的终点全氧含量由20×10^-6降至11×10^-6,夹杂物的总数量、总面积和平均半径减小。适当提高Al₂O₃含量或添加CaF₂,减少MgO含量,可以显著提高炉渣吸附夹杂物的速度和能力。低碱度渣精炼的钢液中夹杂物成分含有≥20%SiO₂,塑性较好,夹杂物的尺寸为15～20μm。高碱度渣精炼的钢液中典型的夹杂物是氧化铝和铝镁尖晶石等脆性夹杂物,尺寸≤5μm。     

40%铁水-50 t EAF-LF-VD-CC流程16MnCr5齿轮钢的开发

通过LF使用0.004%Ti的中碳锰铁和0.012%Ti的低钛铬铁调整合金成分,扩散脱氧0.3%Ti的碳化硅使用量≤10 kg/炉,使用高碱度精炼渣（/%）:50～55CaO,5～8SiO₂,27～31Al₂O₃,7MgO, ≤0.8（FeO+MnO）以及喂硫线等工艺措施,生产的4炉16MnCr5钢化学成分稳定/%:0.17～0.19C, 0.12～0.16Si, 1.15～1.16Mn, 0.012～0.016P, 0.026～0.030S, 0.93～0.96Cr, 0.007～0.008Ti, 0.0006～0.0008B, 0.026～0.030Alt, 0.0013～0.0015O,钢中非金属夹杂物A细系≤2.0级,A粗系≤1.5级,其它均≤1.0级,带状组织≤2.0级,淬透性带宽△HRC值≤6,满足技术协议要求。     

高镁铝酸钙型预熔精炼渣配加合成渣以及Al对低碳钢深脱硫的研究

用10 kg感应炉进行了20%～40%高镁铝酸钙预熔渣(/%:5SiO2、37CaO、42Al2O3、13MgO、3FeO)配加60%～80%合成渣(/%:10SiO₂、61CaO、25Al₂O₃、4MgO)及加5～10g/kg Al对初始(74～167)×10^-6 [S]的低碳钢(/%:0.06C、0.20Si、1.20Mn、0.020Nb、0.015Ti)的深脱硫试验。结果表明,钢液硫含量在精炼10 min内就可到达最低值,精炼过程随着钢液氧活度逐渐升高而渣硫化物容量逐渐降低,渣钢硫分配比减小,钢液有一定的回硫;较大的铝加入量、较低的初始硫含量和较大的渣硫化物容量有利脱硫反应的进行,也可以抑制钢液回硫;20%高镁铝酸钙预熔渣+80%合成渣脱硫效果较好,控制精炼渣成分(/%):50～60CaO、5～7MgO、28～32Al₂O₃、～8SiO₂、Al加入量3 g/kg,钢中硫含量可降至0.0016%。     

GH2132合金2t 电渣锭重熔工艺改进

GH2132合金（1.90%～2.30%Ti）重熔过程中Ti烧损量大（Δ[Ti]0.37%～0.57%）,重熔中、后期钢中Ti含量仅为1.83%～1.89%。通过采用（%）CaF₂:Al₂O₃:CaO:TiO₂=75:15:5:5渣系替代原CaF270%+Al₂O₃ 30%渣系,控制渣中不稳定氧化物（SiO₂+FeO）≤0.6%、冶炼过程熔速控制从原6.1～6.3 kg/min降至5.3～5.6 kg/min等工艺措施,电渣锭各部位的Ti含量为2.06%～2.21%,Ti烧损量Δ[Ti]降至0.19%～0.34%。电渣锭锻造开坯后取样对夹杂物进行检验,发现通过工艺调整后夹杂物也有明显改善效果,D类细系夹杂物控制在0.5级以下,符合供货要求。