Q345D钢精炼过程夹杂物生成及演变行为

冶炼Q345D钢时由于夹杂物导致的探伤不合格情况时有发生,为了进一步去除和控制钢中非金属夹杂物,通过工业试验研究了"LF精炼→RH真空精炼→钙处理→软吹→连铸"工艺中的夹杂物生成及演变规律,并通过热力学计算优化钙处理工艺.结果 表明,转炉炉后及LF进站时采用铝强脱氧,夹杂物主要为Al2O3,LF精炼过程采用高碱度、强还...     

钙处理时机对LF-RH精炼过程Al2O3基夹杂物的影响

为研究LF-RH精炼工艺生产Q690钢时不同钙处理时机下夹杂物特征的变化,开展工业试验对RH精炼前后钙处理炉次取样进行定量分析对比。钙处理后夹杂物中CaO质量分数持续增加,CaS质量分数瞬态增加,夹杂物熔点降低。RH精炼前钙处理炉次中,RH精炼过程夹杂物的成分接近低熔点区,结束时夹杂物数量密度和面积分数分别为15个/mm2和0.01%。RH精炼后钙处理炉次中,RH精炼过程夹杂物依旧为高熔点Al₂O₃-MgO类型,结束时夹杂物数量密度和面积分数分别降至1个/mm2和0.002 5%。RH精炼前钙处理会使RH精炼过程夹杂物熔点以及夹杂物与钢液间的接触角降低,导致夹杂物去除驱动力降低,从而抑制夹杂物的去除。因此LF-RH精炼工艺生产铝脱氧钢时,为提高精炼过程钢中非金属夹杂物的去除效率,应在RH精炼后进行钙处理操作。     

150 t BOF-LF-VD-CC流程无铝脱氧工艺高速轨钢冶炼过程的夹杂物行为

时速350 km高速钢轨要求钢中全氧含量T[O]≤20×10^-6,非金属夹杂物B、C、D类≤1.0级。国内在重轨钢冶炼中,通常采用无铝脱氧工艺,即采用SiCaBa合金强化脱氧,形成了低熔点的Mn-Al-Si-Ba-Ca多元型氧化物夹杂,该类夹杂物在精炼中全部排出钢液。研究了铁水预处理脱硫-150 t顶底复吹转炉-LF-VD-280 mm ×380 mm连铸流程冶炼钢轨钢U71MnG时的夹杂物行为,包括无铝脱氧工艺钢轨钢中氧化物夹杂的组成及特征,转炉终点[C]对钢水氧活度的影响以及LF精炼渣碱度和VD后期软吹氩搅拌对钢氧含量和夹杂物的影响。结果得出,钢轨头部的≤20μm氧化物夹杂为精炼时二次脱氧产物,通过控制转炉终点[C]＞0.15%,控制精炼渣碱度(CaO)/(SiO₂)=2.5~3,∑(FeO+MnO)≤1.0%可有效降低钢轨钢中氧化物的数量和尺寸。     

20CrMnTi齿轮钢冶炼全流程的夹杂物分析

为明确冶炼过程齿轮钢中非金属夹杂物的演变行为,实现齿轮钢中夹杂物特性的有效控制和提高产品质量,以20CrMnTi齿轮钢为研究对象,通过对LF-VD-CC工艺齿轮钢生产过程的取样分析,利用扫描电子显微镜对冶炼过程不同阶段的夹杂物成分、形貌、尺寸和数量等特性进行系统分析研究。结果表明,LF进站时,夹杂物主要为脱氧产物Al₂O₃-(MnS)和少量的镁铝尖晶石夹杂物;LF化渣后至精炼末期,由于渣/钢反应和耐火材料侵蚀带入的MgO和CaO等,导致夹杂物转变为Al₂O₃-MgO-MnS-CaS和Al₂O₃-MgO-CaO;VD精炼过程中夹杂物的类型基本不变,但从VD破空到铸坯过程,Al₂O₃-MgO-CaO夹杂物基本消失,试样中的夹杂物类型主要为Al₂O₃-MgO-MnS-CaS和TiN-MnS夹杂物。     

超低氧精炼时钙处理对氧化物夹杂的影响

 研究了采用LF精炼顶渣控制技术对钢液进行超低氧冶炼时,钙处理对钢中非金属夹杂物的影响。试验在转炉出钢时采用铝终脱氧,LF精炼过程采用强脱氧、高碱度、强还原性精炼顶渣对钢液进行超低氧冶炼,比较了钙处理和不钙处理的钢液中非金属夹杂物转变的情况。结果表明,采用精炼顶渣控制技术冶炼超低氧钢时,钢液不需要进行钙处理就能实现铝脱氧产物Al2O3→MgO·Al2O3尖晶石→CaO-MgO-Al2O3类复合夹杂物的转变,得到炼钢温度下呈液态的复合氧化物夹杂,这些液态的夹杂物容易通过碰撞长大上浮去除,得到高洁净度的钢液,且残留在钢液的氧化物夹杂为较低熔点的复合氧化物,在浇注过程中不会产生水口结瘤。     

37Mn5钢精炼过程夹杂物转变机理

 钢中非金属夹杂物在精炼过程中发生成分转变,影响最终产品性能。37Mn5石油套管钢生产精炼过程中,在不进行钙处理的条件下,夹杂物成分从LF炉进站时的Al₂O₃转变为软吹结束时的Al₂O₃-CaO-SiO₂-MgO-CaS复合夹杂物。为研究夹杂物改性原因,揭示夹杂物转变机理,从生产现场取钢样进行夹杂物分析。结果表明,大尺寸夹杂物与一般尺寸夹杂物的成分存在显著差异,随着精炼过程的进行,不同尺寸夹杂物成分和数密度变化趋势也有所不同。大于10 μm的夹杂物成分接近精炼渣,可能是由渣进入钢液引起的。在硅铁合金中钙的质量分数为1.17%,会起到类似钙处理的效果,快速生成大量小尺寸CaS夹杂物。通过对夹杂物成分、数量、形貌进行分析,结合渣成分和热力学计算结果,得到了37Mn5钢精炼过程夹杂物经历脱氧、耐材侵蚀、渣进入钢液、合金带入钙与钢液反应、夹杂物与钢液反应等过程,以及成分发生转变的机理。     

帘线钢冶炼过程夹杂物转变的控制

研究的帘线钢的冶炼流程为150 tLD-RH-LF-软吹氩-CC工艺。通过LD出钢时加入Si-Mn脱氧,并在LF加入低碱度顶渣进行钢渣反应控制钢中非金属夹杂物的塑性。结果表明,RH-LF-中间包和铸坯阶段,钢中主要夹杂物分别为MnO-Al₂O₃-Si0₂(RH),Ca0-Al₂O₃-Si0₂(LF)和MnO-Al₂O₃-SiO₂(中间包和铸坯),采用Si-Mn脱氧和SiC扩散脱氧,低碱度低Al₂O₃顶渣精炼,控制T[O]≤20×10-6,[A1]s≤0.0013%,可有效控制钢中夹杂物数量和尺寸,以及控制夹杂物中Al₂O₃含量并形成可塑性夹杂。     

超低氧石油套管钢LF-VD过程非金属夹杂物的转变

系统分析和研究了采用“EAF→ LF→VD→CC”工艺流程生产试验钢时,各工序的全氧与氮含量的变化情况、钢液中非金属夹杂物的生成与变化以及精炼初渣对夹杂物去除的影响.结果表明:试验钢在LF精炼过程中w(T.O)平均下降42.83％,经VD真空处理后w(T.O)和w(N)平均下降48.77％和10.72％.在LF精炼过程中,钢液中非金属夹杂物按“Al2O3系夹杂物→MgO-Al2O3系夹杂物→CaO-MgO-Al2O3系夹杂物”顺序转变,其中MgO-Al2O3系夹杂物向CaO-MgO-Al2O3系夹杂物转变是由外向内逐步进行,并且夹杂物中CaO与MgO互不相溶.精炼初渣碱度控制在2.5左右对于炉渣吸收夹杂较为有利.     

转炉轴承钢非金属夹杂物来源分析

从转炉出钢到连铸各个关键工序,采用示踪的方法系统研究了淮钢长流程(转炉-精炼-真空处理-连铸-轧制)生产的轴承钢中非金属夹杂物来源,重点对精炼、真空处理、连铸3个关键工序钢液中非金属夹杂物情况进行取样分析。结果表明,淮钢长流程生产的轴承钢非金属夹杂物类型为氧化铝、钙铝酸盐、镁铝尖晶石和二氧化硅,非金属夹杂物主要来源于精炼内生、二次氧化和精炼搅拌卷渣或连铸钢包下渣,其中大颗粒非金属夹杂物主要来源于钢包卷渣或连铸钢包下渣,大颗粒非金属夹杂物类型主要为铝酸钙。     

帘线钢凝固过程夹杂物生成热力学及工业实践

 非金属夹杂物是影响帘线钢拉拔性能的重要因素之一,为了研究帘线钢中夹杂物的生成及转变机理,使用ASPEX自动扫描电镜观察分析了帘线钢工业生产过程中不同碱度条件下从钢液到铸坯中非金属夹杂物的转变现象,并使用FactSage7.0热力学计算软件对非金属夹杂物的转变机理进行了讨论。在高碱度条件下,钢液中非金属夹杂物主要类型为低熔点的CaO-SiO₂-Al₂O₃-MnO,铸坯中非金属夹杂物的CaO和MnO含量有所降低,同时SiO₂含量有所增加。在低碱度炉次中,钢液中非金属夹杂物主要为较高熔点的SiO₂-MnO-CaO类型,Al₂O₃含量较低。连铸坯中非金属夹杂物的SiO₂含量与钢液相比有所增加,同时MnO含量降低。热力学计算结果表明,帘线钢凝固和冷却过程中的非金属夹杂物转变由夹杂物自身的相转变和析出、非金属夹杂物和钢液间的化学反应以及溶解氧和钢基体化学成分的反应3方面原因造成。热力学计算结果较好地解释了帘线钢工业生产中钢液和铸坯中非金属夹杂物成分和形貌的转变,为帘线钢中非金属夹杂物的控制提供参考。     

SWRCH45K冷镦钢非金属夹杂物生成及演变行为

为了研究SWRCH45K冷镦钢在精炼和连铸过程中夹杂物形成和变化规律,在相关工序取钢样和渣样,采用SEM-EDS检测了钢中夹杂物形貌和成分,并结合夹杂物自动分析仪统计了夹杂物数量和尺寸分布。结果表明,LF精炼达到了较好的脱硫和脱氧效果,但钙处理后软吹流量过大造成钢水二次氧化,钢中夹杂物、氮和氧含量有所升高。LF进站时以Al₂O₃系和MgO-Al₂O₃系夹杂为主,在精炼渣的作用下,夹杂物转变为CaO-Al₂O₃系和CaO-MgO-Al₂O₃系。钙处理后,夹杂物中MgO含量明显降低,CaO含量升高,到中间包工序时钢中夹杂物已基本处于低熔点区。铸坯中夹杂物数量较少,主要为Al₂O₃-CaS、CaO-Al₂O₃-CaS和MgO-Al₂O₃-CaS夹杂物。     

Study on non-metallic inclusions in Al killed high strength alloy steel refined by high basicity and high Al_2O_3 content slag

Laboratory and industrial studies were carried out to investigate non-metallic inclusions in high strength alloy steel refined by high basicity and high Al₂O₃ slag.It was found that the steel/slag reaction time largely affected non-metallic inclusions.With the reaction time increased from 30 min to 90 min in laboratory study,MgO-Al₂O₃ spinels were gradually changed into CaO-MgO-Al₂O₃ system inclusions surrounded by softer CaO-Al₂O₃ surface layers.By using high basicity slag which contained as much as 41%Al₂O₃ in the laboratory study,ratio of low melting temperature CaO-MgO-Al₂O₃ system inclusions was remarkably increased to above 80%.In the industrial experiment,during the secondary refining,the inclusions changed in order of "Al₂O₃→MgO-Al₂O₃→CaO-MgO-Al₂O₃".Through the LF and RH refining,most inclusions could be transferred to lower melting temperature CaO-Al₂O₃ and CaO-MgO-Al₂O₃ system inclusions.     

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。     

优化脱氧工艺提高38CrMoAl钢连浇成功率

研究了连铸38CrMoAl钢(/％:0.35 ～ 0.42C、0.20 ～ 0.45Si、0.30 ～0.60Mn、1.35 ～ 1.65Cr、0.15～0.25Mo、0.70 ～ 1.10Al)夹杂物类型和形成原因.通过优化脱氧制度:提高60 t EAF终点[C] ≥0.010％,保持高碱度渣(R≥2.5),出钢前2 ～3 min向熔池喷吹碳粉,控制(FeO),出钢过程减少Si-Fe加入量;LF喂铝线并用铝粒扩散脱氧,采用(/％)50～60CaO、10 ～ 15SiO2、15 ～ 20Al2O3、≤0.7(FeO+ MnO)、≤5MgO高碱度渣;做好VD后保护浇铸,有效地降低钢中Al2O3类型非金属夹杂物.结果表明,优化工艺后38CrMoAl钢连浇炉数达到9炉,夹杂物废品率≤1％.     

轴承钢精炼中大型夹杂物来源的示踪

 为了控制轴承钢中大型夹杂物,采用在LF精炼初渣中添加示踪剂的方法, 确定轴承钢大型夹杂物的来源。 初期脱氧夹杂一直悬浮在钢中,未与炉渣接触,不含BaO成分,在钢中残留量占全部氧化物夹杂的10%～15%;内生夹杂由渣钢反应生成,随精炼进行,含BaO夹杂的比例升高。无渣冶炼如RH可抑制该类夹杂生成,在钢中残留量约占25%～40%;卷渣夹杂由钢渣搅动生成,绝大多数含有BaO成分,随精炼进行尺寸逐渐减小,残留在钢中的比例约占50%～60%。因此,降低钢中大型夹杂物的技术措施是严格控制脱氧前钢水的氧活度[aO,]降低[w(T[O]);]尽可能避免或减弱渣钢反应强度,或降低精炼渣的还原势;优化钢水搅拌强度,减少卷渣并促进微细夹杂物聚合上浮。