高铝钢用低反应型保护渣成分对其黏度的影响

汽车轻量化有助于保护环境、节约能源,高铝钢有利于减轻汽车质量同时维持强塑性.但由于连铸过程中传统结晶器保护渣界面反应的制约,高合金钢铸坯质量和操作流畅性受到很大影响,引起裂纹、漏钢等问题.不仅会造成安全事故,还会增加成本.低反应型CaO-Al2O3系保护渣相对于传统保护渣,SiO2质量分数在6％～10％之间,[Al]和...     

高铝钢用低Li_2O保护渣的开发研究

针对Al质量分数为0.6%的汽车双相高强钢用保护渣Li_2O含量高、成本高的问题,研究开发了无Li_2O和低含量Li_2O(2%)2种新的保护渣,对工业化多炉连浇生产试验过程中的熔渣性能变化进行了评价,并分析了渣膜结构、高温析晶行为对结晶器综合传热系数的影响。结果表明,2种试验保护渣生产的铸坯质量均达到了预期效果,但无Li_2O的高碱度保护渣使用过程黏度上升幅度偏高,润滑性能不稳定,连铸过程稳定性较差;加入质量分数2%的Li_2O,增加了保护渣使用过程中的稳定性,实现了多炉连浇的正常应用,而由于保护渣析晶能力相对弱,结晶器的综合传热系数高于目前的高Li_2O保护渣,还须进行后续的进一步优化。     

含铝TRIP钢结晶器保护渣黏度特性

含铝TRIP钢钢液中Al易与结晶器保护渣中的SiO₂发生氧化-还原反应,使其保护渣中Al₂O₃的质量分数由3%快速增加到30%左右,w_(Al2O3)/w_(SiO2)由0.10增加到1.44,导致黏度发生大的波动.研究了Al₂O₃含量和w_(Al2O3)/w_(SiO2)对含铝TRIP钢保护渣黏度的影响,建立了高Al₂O₃含量保护渣系黏度的计算模型.结果表明:随着Al₂O₃质量分数由3%增加到17%,综合碱度R<1的保护渣黏度先增大再减小,而R≥1的保护渣黏度变化较小;随着Al₂O₃质量分数由17%增加到30%,保护渣的黏度快速增大;随着w_(Al2O3)/w_(SiO2)的增大,Al-TRIP钢保护渣的黏度呈现先快速减小而后迅速增大的趋势.     

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。     

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。     

高铝钢用新型连铸保护渣的设计开发与应用

低反应性CaO-Al₂O₃基保护渣工业应用过程中,结晶器内渣条粗大,黏结报警频发,无法实现稳定连铸生产。针对上述问题,在分析了工业原渣存在问题的基础上,设计开发了新型CaO-Al₂O₃基保护渣并进行了工业应用。结果表明,工业用高铝钢连铸保护渣结晶性能较强,Ca₁₂Al₁₄O₃₂F₂和LiAlO₂等物相过早析出是恶化保护渣性能的主要原因。相图分析表明,调整w(CaO)/w(Al₂O₃)值是调控熔渣酸碱性和析晶性能的有效措施之一。当w(CaO)/w(Al₂O₃)从0.93增加至1.65时,保护渣的熔化温度由1 050℃降至959℃;受熔体结构解聚影响,1 300℃下黏度由0.132 Pa·s降至0.054 Pa·s。随着w(CaO)/w(Al₂O₃)的增加,保护渣的...     

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。     

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.     

高铝相变诱发塑性钢用硅钙和铝钙结晶器保护渣的开发评估

连铸生产高强钢时,如高铝相变诱发塑性钢(简称TRIP钢),传统的硅钙保护渣由于SiO2的急剧减少而表现出了固有的不稳定性。保护渣中二氧化硅的减少导致氧化铝增加约30%,这种变化的程度和不稳定性会影响到保护渣的物理性能,从而影响结晶器散热、保护渣的消耗量及保护渣在结晶器内的行为。以上因素综合作用,导致铸坯表面产生横向和纵向凹陷及裂纹。由于这种铝钙保护渣在连铸生产高铝TRIP钢时,不易发生反应而备受人们的关注。在安赛乐米塔尔美国公司(AM-USA)的两家研发中心—东芝加哥中心和施托尔贝格进行了这两种保护渣的生产试验,研究相对于传统的硅钙保护渣,新保护渣对生产高铝TRIP钢的影响。利用光学显微镜、阴极发光显微镜和扫描电子显微镜来检查结晶器中的渣膜层,以此来确定渣层中沉淀物的性质和分布。铝钙保护渣的使用使钢/渣间的化学反应有了明显的变化,改善了铸坯的表面质量。     

高铝钢连铸保护渣结晶矿相的研究

 针对高铝钢浇铸过程中保护渣Al2O3含量大幅增加而导致保护渣玻璃形态恶化的问题,采用SEM和XRD分析方法对高铝钢浇铸前后保护渣的显微组织和结晶矿相进行分析,研究了不同组分对保护渣结晶性能的影响。结果表明：高铝钢连铸保护渣初始SiO2含量较高,保护渣玻璃形态较好。浇铸过程中随着保护渣Al2O3含量的增加和SiO2含量的减少,保护渣的结晶率增加,玻璃性能变差;渣中Li2O容易与F-生成LiF晶相;渣中CaF2含量较高时,容易析出CaF2晶体。     

高铝精炼渣对重轨钢中夹杂物的影响

本文以国内某厂重轨钢U71Mn为例,开展了不同Al_2O_3质量分数精炼渣对重轨钢中夹杂物的影响研究.研究结果表明:在实验室条件下,钢中全氧质量分数随着精炼渣中CaO/SiO_2的增加逐渐降低,钢中夹杂物的平均直径随渣中Al_2O_3质量分数的增加先减小后增大.夹杂物中氧化铝质量分数随着渣中Al_2O_3质量分数降低而降低,当渣中Al_2O_3质量分数低于30%时,精炼渣中Al_2O_3质量分数对夹杂物中氧化铝质量分数影响不大.试样中较大尺寸夹杂物均是以Al_2O_3·MgO为核心的包裹型夹杂,部分试样在Al_2O_3·MgO外侧包有少量的SiO_2,并随着渣中CaO/SiO_2值增加而逐渐减少.夹杂物最外侧为硫化物包裹层,且随着CaO/SiO_2增加包裹范围逐渐变小.     

Al2O3对酒钢低铝渣黏度的影响及热力学分析

为进一步分析Al2O3含量对低铝渣黏度的影响,以酒钢高炉渣成分为基础,通过试验和FactSage热力学软件分别研究了不同Al2O3含量炉渣的黏度、液相线温度、活度和冷却结晶过程的物相变化。结果表明,在本试验的低铝渣范围内,随Al2O3含量增加,炉渣黏度增大,在1 450 ℃以上黏度低于0.45 Pa·s,炉渣流动性和稳定性良好。Al2O3活度随Al2O3含量的增加而增大,相反,SiO2活度降低也证明炉渣聚合度的增大。炉渣的冷却结晶过程则表明,在液相线温度以上时,炉渣黏度主要与炉渣结构的复杂程度有关;在液相线温度以下时,黏度受液相炉渣结构和固相颗粒含量的共同影响。     

LF精炼渣成分对帘线钢中铝含量的影响

 根据冶金熔体的共存理论,计算了CaO-MgO-MnO-FeO-SiO2-Al2O3六元渣系各组元的作用浓度。结合生产实际数据,建立了LF精炼过程中精炼渣成分和w［Al］之间氧化还原反应的数学模型,计算了精炼渣成分对w［Al］的影响。结果表明,LF精炼过程中w［Al］受w［Si］、w(FeO)联合控制。低碱度、低Al2O3含量的精炼渣对控制w［Al］有利,如果精炼渣碱度控制在0. 9,Al2O3含量(质量分数,下同)控制在3%以下,则可以将w［Al］控制在6×10-6以下。适当提高FeO含量有利于降低w［Al］。     

低碳低硅高铝钢熔炼过程成分变化研究

根据马鞍山钢铁股份有限公司转炉生产实际,分别采用双渣法和单渣法冶炼5批38炉次低碳低硅高铝钢。通过分析该钢种冶炼过程中各元素的变化情况,钢水增碳、增硅和铝损、钙损等情况,得到低碳低硅高铝钢冶炼过程控制不同元素变化的关键工艺环节。     

氧化镁对高铝渣稳定性影响

 为解决降低成本,拓宽矿源的目的,对高铝矿终渣进行了细致且系统的研究。通过对黏度曲线的测量,动力学活化能的计算,热力学计算的手段,分析炉渣各组分析出规律及其变化,得出结果：炉渣稳定性与成分有较为紧密的关系,各超大型高炉炉渣成分相差不大,但黏度随温度变化规律确是大相径庭;一般来说,超大型高炉高温时炉渣活度差异较小,在160000~170000J,而在低温时活化能的变化率差异较大;高铝低镁渣的稳定性超过高铝高镁渣,如果能够使高炉中的镁降低可以大幅度提高炉料的冶金性能,降低渣量,是降低成本的有效措施;降低终渣中的镁含量不是否定镁对炉渣稀化作用,恰恰相反,提高渣中镁在液相中的作用效率;高铝渣未必就一定不稳定,应适宜调整炉渣其他组分,使高炉适应高铝渣操作。     

添加剂对高铝中钛型高炉渣黏度及熔化性温度的影响

采用RTW熔体物性测定仪研究了高铝中钛型高炉渣的黏度和熔化性温度,得到了不同添加剂成分对黏度和熔化性温度的影响规律。研究结果表明:在高铝中钛高炉渣中分别加入一定比例的CaF2、MnO、MgO、Li2O,均有利于炉渣黏度和熔化性温度的降低。综合考虑炉渣的流动性和添加剂的成本,比较适宜的添加剂为CaF2和MnO;各添加剂适宜的添加范围分别为:CaF2质量分数为0.5%~1.5%,MnO质量分数为2%~5%,MgO质量分数为1%~3%,Li2O质量分数为1%~2%。     

高炉高铝低钛渣的熔化性

在Al2O3的质量分数为15.14%~18.14%,TiO2的质量分数为2%~5%的范围内研究了普通高炉渣的熔化特性。应用正交试验方法,以水钢现场高炉渣为主要原料,适当配加分析纯的Ca(OH)2、MgO、SiO2、Al2O3和TiO2化学试剂调整炉渣的组成成分,采用炉渣熔化特性测试仪半球点法测定炉渣的熔化温度。试验结果表明:渣中碱度和Al2O3含量增加,炉渣熔化性温度升高;TiO2含量增加,炉渣的熔化性温度明显下降;适当提高渣中TiO2和MgO含量可避免因Al2O3含量升高而引起的熔化性温度上升;炉渣的熔化性温度在1 320~1 400℃之间,熔化性良好。