生产20CrMnTiH钢的最佳CaO-Al2O3渣系成分

 研究了某厂冶炼20CrMnTiH钢所用精炼渣的成分变化对钢液中w(T［O］)与夹杂物成分的影响。基于Factsage软件探讨了精炼渣成分变化对钢液中w(T［O］)的影响机制,指出精炼渣碱度R、w(CaO)/w(Al2O3)以及MI指数是通过改变渣中的Al2O3活度与CaO活度,提高精炼渣的“Al2O3”容量,以达到降低w(T［O］)的目的,并在此基础上提出了适合冶炼20CrMnTiH钢的精炼渣系成分(质量分数)：CaO 50%~55%,Al2O3 30%~35%,SiO2 6%~8%,MgO 5%~8%,其他不超过3%。通过工业试验发现,使用此渣系后铸坯中的w(T［O］)降至10×10-6。     

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］。     

酒钢SPCC钢的LF精炼脱硫

 通过热力学分析,建立了硫分配比与硫容量的关系,用热力学软件FactSage计算渣中Al2O3活度,用KTH模型计算渣的硫容量,对SPCC(一般用冷轧碳素钢薄板坯钢带)两个浇次10炉钢水在LF进站和出站时取钢、渣样以及测氧和温度,通过分析钢样和渣样成分以及生产检测数据,分析了温度、炉渣成分和钢水成分对LF精炼脱硫的影响规律。定义了硫分配比对钢液中溶解氧活度的急剧变化区(a［O］＜4×10-6),在该区内硫分配比对钢液中溶解氧活度十分敏感,钢液中氧活度的增大导致硫分配比的迅速减小,温度升高,a［O］升高,不仅抵消了升温对脱硫反应轻微的促进作用,反而使硫分配比随温度升高而减小。LF精炼过程Al-O反应未达渣-钢平衡,实际［O］活度介于平衡计算值与Al2O3活度为1的计算值之间,故渣钢硫分配比也介于二者之间。精炼渣二元碱度升高则硫分配比增加,wCaO/wAl2O3在1.6~2.0时脱硫效果较好,硫分配比并不随［Al］s含量的增加而增大,所以用增加w［Al］s来脱硫效果并不明显。钢中夹杂铝(w［Al］t-w［Al］s)降低到10×10-6以下,硫分配比明显升高。     

30Cr1Mo1V汽轮机转子钢的精炼渣优化

摘要：为有效控制30Cr1Mo1V汽轮机转子钢中非金属夹杂物和有害杂质元素含量,利用热力学软件FactSage 8.1,计算了1873K下CaO-SiO2-Al2O3-5%MgO系精炼渣与30Cr1Mo1V钢液平衡时的等［O］线、等［S］线,以获得最优精炼渣成分范围。研究了不同精炼渣对钢中氧、硫含量,夹杂物特性的影响,继而揭示了钢中典型MgO·Al2O3夹杂物的热力学形成机制以及夹杂物与精炼渣之间的成分关系,并构建了“钢 渣”界面MgO·Al2O3夹杂物运动模型。实验和模型结果表明,优化渣系50.4%CaO-40-3%Al2O3-4.3%SiO2-5%MgO对钢液脱氧、脱硫和非金属夹杂物控制的效果明显,模型预测结果与夹杂物去除率对应关系良好。     

CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeO渣系FeO活度的计算模型

利用熔渣结构共存理论建立了CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeO渣系FeO活度的计算模型,并分析了1400℃时炉渣碱度、MgO和FeO含量对该渣系FeO活度的影响规律。结果表明：当CaO-SiO2-Al2O3-MgO-FeO渣系三元碱度为1.3,Al2O3含量为12wt%,FeO含量为2wt%条件下,随MgO含量的增加,炉渣FeO活度增大;当二元碱度为1.1,Al2O3含量为12wt%,MgO含量为10wt%时,FeO活度随随渣中FeO含量的增加呈线性增加;当渣中Al2O3、MgO和FeO含量分别为12wt%、10wt%和2wt%固定不变时,随着二元碱度的提高,炉渣FeO活度迅速增加。计算得到的上述规律和实测规律一致,说明了本模型用于分析FeO活度的正确性。     

酸性精炼渣系SiO_2-Al_2O_3-CaO-MgO-FeO-MnO中Al_2O_3活度计算模型

为了获得帘线钢软吹终点钢水酸溶铝含量与渣中Al2O3之间平衡的热力学数据,本文根据熔渣结构的分子离子共存理论,建立了Si O2-Al2O3-Ca O-Mg O-Fe O-Mn O六元渣系的活度计算模型.计算得到了炼钢温度下酸性精炼渣中Al2O3的活度值,并分析了w(Mg O)和碱度w(Ca O)/w(Si O2)对Al2O3相关组元活度的影响,为帘线钢钢水软吹酸性渣精炼脱铝提供指导.     

CaF2渣系与成分变化的试验研究

 采用CaF2—CaO—Al2O3—SiO2—MgO渣系,通过测定渣池的失重量,建立二次回归正交设计模型,借此研究了含氟化钙熔渣的失重率与CaF2含量的关系以及渣系中其它氧化物对渣池失重的影响。研究发现：渣系中氧化物与氟化物反应造成了熔渣的失重,而且在相同的实验条件下,干燥的SiO2、Al2O3和MgO均可提高氟化钙渣系的失重率,但随着CaO含量的增加,熔渣的失重率降低。另外,渣池温度、氧化物组元在熔渣中的活度对渣系的失重都有影响。     

不锈钢渣六元渣系模型研究

建立了不锈钢渣的CaO-MgO-FeO-SiO2-Al2O3-Cr2O3六元渣系活度模型.基于共存理论的活度模型得出了渣系中主要组分及复合氧化物在不同条件下的活度.结果表明,原渣系中的Cr2O3主要形成了不稳定的CaCr2O4,在自然环境中可以被氧化为酸溶性的CaCrO4,从而释放出强毒性的Cr6+,因此不锈钢渣具有潜在毒性.温度、碱度以及渣中MgO、FeO都对Cr2O3进入尖晶石相中从而实现稳定解毒有影响.通过调节渣系成分和处理条件能够基本实现含铬废渣的无公害化.     

不锈钢(304HC)浇铸过程保护渣成分变化及其对渣性能影响

通过不锈钢(304HC)连铸过程中对结晶器内液渣现场取样、分析,探索了结晶器内渣-钢界面化学反应及钢中杂夹的吸收造成渣成分的变化,及其对熔渣性能的影响.研究表明,渣中Al2O3、Cr2O3含量有所增长,F减少,碱度下降,并造成保护渣使用性能发生变化,粘度有波动、凝固温度升高及结晶率下降.研究结果为更合理地设计不锈钢连铸保护渣配方,进一步降低不锈钢铸坯表面缺陷提供了依据.     

CaO-SiO2-Al2O3-V2O3四元系活度模型及其应用

根据熔渣结构的分子离子共存理论建立了CaO-SiO2-Al2O3-V2O3四元系活度模型,应用该模型计算出的活度数据,对用钒氧化物矿代替钒铁直接合金化冶炼高速钢的工艺过程进行了热力学计算和分析.用此活度数据计算了Al作还原剂时渣的平衡成分,计算结果表明渣中V2O3的含量极低,直接合金化的热力学条件好,钒理论最大还原率高.通过该活度数据计算钢中或渣中的各种还原剂还原渣中V2O3的△G和Lv,计算结果表明Al是所有还原剂中还原能力最强的.     

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。     

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。     

顶渣对帘线钢中夹杂物塑性化的控制

以某钢厂生产的帘线钢铸坯试样为原料,使用硅钼棒炉对其进行顶渣熔炼实验,研究顶渣成分对CaO-Al2O3-SiO2 类夹杂物塑性化的影响。结果表明, 在顶渣碱度为0.8～1.2时,随着顶渣中Al2O3 质量分数的增加夹杂物中的Al2O3 质量分数也随之增加。当顶渣中Al2O3质量分数低于10%时,CaO-Al2O3-SiO2 类夹杂物的成分在塑性区范围,对应的此时钢液中的w［Al］s低于8×10-6。通过控制顶渣的成分可以把CaO-Al2O3-SiO2 类夹杂物的成分控制在塑性区内。     

Characteristics of Deoxidation and Desulfurization during LF Refining Al-killed Steel by Highly Basic and Low Oxidizing Slag简

Steel and slag samples were taken at the start and the end of LF refining for steel plate cold common （SPCC）, in the compact strip production （CSP） process, and at the same time, the temperature and oxygen activity a[o] were measured by using an oxygen sensor. Furthermore, inclusions in steel samples were monitored by scanning electron microscopy （SEM） combined with energy dispersive spectroscopy （EDS）. It was confirmed that a [o] in liq- uid steel was in equilibrium with inclusion rather than with top slag during LF refining. Desulfurization was related to deoxidation since a[o] at slag-steel interface was clarified to be very close to that in liquid steel under the specific con- dition in LF with intense stirring by argon blowing and refined by highly basic low oxidizing slag for Al-killed steel. Sulfur partition ratio （Ls） was very sensitive to a[o]. Since a[o] increased rapidly with temperature rise, it not only offset promotion to desulfurization reaction with temperature rise but decreased Ls. For Al-killed steel, the.modifica- tion of Al2O3 for lowering the activity of Al2O3 in inclusion was believed to be favorable for both deoxidation and desulfurization during LF refining.     

基于共存理论的含铬渣黏度预测模型

熔渣黏度对冶金过程尤为重要。为预测含铬渣黏度,基于炉渣离子与分子共存理论,结合课题组测试得到的系列含铬渣黏度数据,建立含铬渣黏度与温度和结构单元之间的预测模型。模型计算的黏度值与实测值吻合较好,通过模型,有助于在较大的适用范围内预测含铬渣黏度。模型能够计算含铬渣黏度的大小,考察黏度受温度和组分影响的变化趋势。结果表明,随着温度、碱度和MgO质量分数的增加,黏度降低。随着Cr2O3和Al2O3质量分数的增加,黏度升高。相比于高温情况下,低温下组分对黏度的影响程度更大。     

中薄板坯流程生产IF钢中包水口结瘤控制

采用扫描电镜、能谱分析等方法,对BOF-RH-CC中薄板坯流程生产含钛IF钢浸入式水口结瘤的原因进行了分析。结果表明,含钛IF钢水口结瘤的原因为水口本体内部的C与SiO2发生反应产生氧化性气体,氧化性气体和钢水中的[Al]、[Ti]反应在水口内壁上形成反应层,反应层促进了钢水中原有的Al2O3和Al-Ti-O复合夹杂物快速向水口内壁沉积。Ti的存在加重了水口结瘤的发生。以全流程氧位控制为目标,通过转炉终点控制、RH精炼、顶渣改质、中薄板坯连铸等工艺优化,使RH出站钢水T[O]质量分数控制在35×10^-6以下,中包钢水T[O]质量分数控制在30×10^-6以下,水口结瘤现象得到明显改善,单支水口平均连浇炉数由1.2炉提高至3炉,单支水口连浇时间提高到177 min。     

含钛焊丝钢小方坯连铸水口的结瘤机制

 利用扫描电镜对含钛焊丝钢中夹杂物性质及连铸水口结瘤物的物相组成进行了分析,并结合热力学计算研究了水口结瘤的形成机制。结果表明,LF 精炼出站钢液中存在大量Al2O3、TiO2夹杂物,并不断附着沉积在水口内壁形成氧化铝型、氧化钛型或两者结合的结瘤物,连浇炉数仅为4次。通过优化钢中［Al］-［Ti］-［O］关系,控制铝质量分数在钛-铝竞争氧化平衡线之上,即w(［Ti］)/w(［Al］)4/3>84.49 且w(［Ti］)/w(［Al］)>7.46,当钢液中w(［Al］)<0.0068%时,能够降低Al2O3夹杂比例,有效减轻水口结瘤,连浇炉数提升至6炉次。     

优化精炼渣去除50Cr5MoV钢中Al_2O_3夹杂物的实验室研究

为了减少某钢厂EBT-LF-VD-VC工艺生产的50Cr5MoV轧辊钢中的Al_2O_3夹杂物,在实验室条件下,对LF精炼渣进行优化,研究了不同w(CaO)/w(Al_2O_3)比值的LF精炼渣去除夹杂的能力。结果表明:当w(CaO)=50%~55%,w(Al_2O_3)=25%~30%,即w(CaO)/w(Al_2O_3)=1.5~2.0时,优化后的精炼渣不仅能够去除大量的铝脱氧产物Al_2O_3,而且残余夹杂基本都转变为直径1~5μm且具有塑性的CaO-MgO-Al_2O_3球形复合夹杂。