高锰高铝钢纯净度控制关键技术研究进展

摘要：汽车轻量化对低密度高锰高铝钢的需求日趋迫切,然而高锰高铝钢的大规模化生产仍受制于纯净度控制技术与连续浇注工艺。首先基于高锰高铝钢的成分特点,阐述了高锰高铝钢的微观组织特征,然后通过热力学模拟了高锰高铝钢中夹杂物的形成与演变规律,分析了不同Al和Mn含量对夹杂物的类型和含量的影响规律,最后总结了近年来国内外学者关于高锰高铝钢中夹杂物形成理论和实验研究,钢中高铝含量显著影响Al2O3、AlN及AlON的竞相析出以及影响MnS等夹杂的析出行为,进而从精炼渣、耐火材料和保护渣角度分析了高锰高铝钢冶炼特点并指出了其纯净度控制的关键方向。     

高铝钢连铸保护渣性能的控制

 高铝钢连铸过程中,钢渣反应将导致连铸保护渣成分和性能发生较大的变化。论文从热力学方面分析了高铝钢钢渣反应特性,计算结果表明为了减少渣中SiO2的还原,应控制渣中的SiO2含量,此外,在连铸保护渣中配加MnO能抑制渣中SiO2的大量还原;同时采用高碱性高玻璃化连铸保护渣理论保证熔渣在钢渣反应和吸收Al2O3夹杂后性能的稳定性。在此基础上,进行了工业性试验,结果表明：高铝钢连铸保护渣吸收夹杂物后熔点和粘度变化不大,铸坯表面和皮下质量良好,完全满足高铝钢浇铸要求。     

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。     

铝镁质浇注料抗高锰高铝钢液侵蚀研究

Fe-Mn-Al-C系低密度高强钢是前景广阔的先进钢材之一,其中添加有高含量Mn、Al等合金元素,在熔炼过程中与耐火材料反应,会造成材料蚀损及影响钢液洁净度。因此,针对钢包用铝镁质浇注料,采用坩埚法开展其抗高锰高铝钢侵蚀实验,探讨不同反应条件下钢液对浇注料的侵蚀行为和钢中夹杂的变化规律。结果表明：主要是钢中Mn对耐火材料扩散渗入较严重,与材料反应变质破坏结构,而随Al添加量增加会呈现对侵蚀的先抑制再逐步促进作用;随着反应时间延长,钢液对耐火材料侵蚀逐渐加剧,冶炼90 min后的钢中总O含量及非金属夹杂物略有增加。但总体上,钢液对铝镁质浇注料的最大侵蚀率仅7.07%,且对钢液质量的预期影响也相对有限,能适应高锰高铝钢的冶炼。     

温度对高锰高铝钢氧化动力学规律的影响

为了明确高锰高铝钢在高温下氧化的动力学规律,采用恒温氧化法研究了高锰高铝钢在干燥空气中温度为900～1 300℃时的氧化行为,利用XRD、SEM+EDS对氧化皮横截面和表面的的物相及形貌结构进行了分析,并利用FactSage软件对样品在不同氧分压和不同氧化温度下生成的物相进行了计算。结果表明,温度为900～1 300℃时,高锰高铝钢氧化均遵循抛物线规律。温度小于1 100℃时,氧化反应活化能为128.04 kJ/mol,高锰高铝钢氧化皮外层为富锰氧化物,中间层为锰铁氧化物,内层主要是锰铁氧化物还有少量氧化铝。中间层和内层中存在大量的气孔,中间层靠外侧的气孔为束条状气孔,靠内侧为无规则大圆形气孔,内层的气孔多为均匀分布的小尺寸气孔。温度大于1 200℃时,氧化反应活化能为212.84 kJ/mol,高锰高铝钢氧化皮有3层,但成分与温度小于1 100℃时的氧化结果差异较大,外层为锰铁氧化物,中间层为富锰氧化物,内层以锰铁氧化物为主还均匀分布有少量Al₂O₃颗粒。高锰高铝钢氧化皮的致密性、连续完整性均优于温度小于1 100℃时氧化皮,对氧化过程的阻...     

铝镇静冷镦钢纯净度的控制

邢钢在生产含Al 0.03%～0.06%铝镇静钢的实践中,通过控制精炼渣渣系、钢水搅拌和钢液钙处理等夹杂物控制技术,将Al2O3夹杂物变性为Ca/Al=0.9～1.3的低熔点钙铝酸盐夹杂物,改善了钢水的浇注性,提高了钢水纯净度,线材T[O]≤2.5×10-5.     

高锰高铝钢凝固组织的实验研究

为研究高锰高铝钢的凝固组织,在实验室条件下采用真空感应炉冶炼了三种不同成分的高锰高铝钢。研究结果表明,高锰高铝钢的柱状晶组织比较发达,其晶体尺寸比较粗大;增加钢中的Al含量可以降低柱状晶区比例和晶体尺寸,随着钢中Al含量的增加,钢的热塑性也明显增强;在奥氏体晶界析出的铁素体会降低钢的热塑性,是诱发连铸坯角部裂纹的主要原因。     

高锰油井管钢专用保护渣的应用实践

分析了200mm2断面高锰油井管钢连铸坯的特点及存在的问题,试制了能适应200mm2断面高锰油井管钢连铸要求的专用保护渣.试验表明,专用保护渣完全能够满足200mm2断面高锰油井管钢的生产要求.     

莫来石和氧化铝对高锰高铝钢用铬质引流砂烧结的影响

为了提升高锰高铝钢的自动开浇率,将莫来石和氧化铝等颗粒加入铬质引流砂中,研究揭示了高锰高铝钢对铬质引流砂烧结行为的影响规律.研究发现,铬质引流砂添加莫来石后,莫来石会熔解并与铬铁矿砂反应,从而生成SiO2-Al2O3-FeO-MgO系液相.无钢液作用下,提高引流砂中Al2O3含量有利于铬质引流砂的烧结,但超过一定范围反...     

通过控制渣成分 提高钢的纯净度

渣的性能在提高钢的纯净度方面起着非常重要的作用。特别是CaO／Al2O3比值、渣碱度、流动性和渣中氧活度等，都直接影响钢的纯净度。为了有效地控制这些指标，改变了脱氧方法和渣成分控制方法，研究了出钢前氧含量对其的影响。通过试验得出以下结论：     

中碳高铝钢表面缺陷研究及控制

中碳高铝钢由于铝元素含量高,其包晶反应及渣钢反应均很强烈,导致铸坯表面缺陷多发,经常出现纵裂、凹陷等缺陷.针对这些缺陷,从中碳高铝钢钢种成分出发,研究了钢种的包晶反应特性及裂纹敏感性.在此基础上,结合钢渣反应,对现有保护渣及连铸工艺进行了优化.工业生产实践表明,优化后的保护渣及相关连铸工艺参数,能有效控制中碳高铝表面缺...     

高铝铁矿和高锰铁矿共还原行为的研究

高铝铁矿和高锰铁矿是两种储量丰富但又极难分选的铁矿资源,实现铁、锰、铝的高效综合利用具有重要意义.本文研究了这两种铁矿石工艺矿物学,考查了单矿种及两者的混合矿种的直接还原行为及还原过程中的矿物组成演变,揭示了相应的还原机理.结果表明:高铝铁矿难还原,其机理为经还原后仅部分铁氧化物转化为金属铁,其余的铁与铝、硅矿物形成难还原的铁橄榄石和铁尖晶石;高锰铁矿易还原,其中的铁氧化物大部分被还原成金属铁,锰氧化物与铝、硅矿物结合形成锰尖晶石和锰橄榄石,促进了铁氧化物的还原.而且在相同还原条件下,高锰铁矿球团金属化率比高铝铁矿高30个百分点,前者还原性明显优于后者.两种矿进行共还原,当高锰铁矿配比达到60%时,球团金属化率就可大于90%.锰氧化物的存在对高铝铁矿石中铁氧化物的还原具有显著的促进作用.     

高铝双相钢生产及铸坯质量控制

在高铝双相钢的连铸生产过程中,渣钢反应将导致连铸保护渣成分和性能发生显著变化,从而影响生产稳定性及铸坯质量.本文在广泛调研的基础上结合产线特点,通过洁净度控制、连铸保护渣优化以及动态轻压下等工艺技术手段,实现了高铝双相钢11炉稳定连浇.铸坯质量良好,中包全氧可控制在9 ppm以下,完全满足下游工序对高洁净度、无缺陷铸坯...     

B2O3对高铝钢连铸保护渣理化性能的影响

高铝钢连铸过程中,为了避免或减轻钢液中Al与保护渣中SiO2发生反应,设计了低SiO2、高Al2O3含量的高铝钢连铸保护渣,通过添加适量的酸性氧化物B2O3协调熔渣酸碱性,利用实验分析了B2O3含量对高铝钢保护渣熔融特性、黏度特性及渣膜传热特性的影响.结果表明,B2O3含量在4%～10%时,随着B2O3含量增加,保护渣熔化温度、黏度、黏流活化能均降低,渣膜热流密度增加;保护渣的等温转变曲线(TTT曲线)向孕育时间增加的方向移动,晶体生长速率降低;实验条件下,增加B2O3含量可抑制保护渣中CaF2的析出.     

高铝钢非反应性连铸保护渣的研究

针对目前高铝钢用结晶器保护渣中SiO2易被钢液中的Al还原而导致连铸无法顺行的问题,设计了低SiO2试验渣系并进行粘-温曲线及熔点测试试验。结果表明:低SiO2渣系具有良好的基本理化性质,具有工业应用的潜能;通过热力学分析及钢-渣界面反应试验证明,当保护渣中SiO2含量低于6%时为非反应性保护渣。     

高铝钢连铸保护渣的研究现状

针对高铝钢连铸过程中保护渣Al2O3含量显著增加的特点,介绍了浇铸过程中连铸保护渣Al2O3的来源及其对性能的影响以及连铸保护渣吸收Al2O3的研究。通过总结国内外近年来关于高铝钢连铸保护渣的研究现状指出,现用高铝钢连铸保护渣主要采用低Al2O3、高SiO2组分且使用过程中有大量渣条产生,并使铸坯表面产生较深的凹痕;而高Al2O3、低SiO2组分可以稳定高铝钢浇铸过程中保护渣成分和性能变化,并可用于高铝钢保护渣的研制。     

微膨胀高铝火泥的研制与应用

为满足三炼钢生产需要，耐火材料公司设计研制了微膨胀高铝火泥，经过试验和应用检验，其配方设计及理化性能指标均符合要求。