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］。     

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。     

MgO含量对CaO-Al_2O_3-SiO_2-MgO精炼渣脱硫能力的影响

利用Factsage软件和KTH模型计算并分析了不同MgO含量时四元渣系CaO-Al2O3-SiO2-MgO的硫容量以及钢液(1 600 ℃)溶解铝质量分数为0.03 %时渣钢间硫平衡分配比的影响.得出控制炉渣成分为w(MgO)<8 %,w(CaO)=54 %～59 %,w(Al2O3)=25 %～30 %,w(SiO2)=6 %～10 %时,渣钢间硫平衡分配比能达到500以上,能满足快速冶炼超低硫钢的要求.     

镁对X120管线钢夹杂物的作用

 运用热力学计算了X120管线钢中氧化镁及其复合夹杂物在钢液中的析出条件,以X120管线钢酸溶铝目标质量分数0.025%为例,0.00046% 0.0033%,钢中将有MgO生成。在X120管线钢的成分下,w(［Ti］)=0.016%时,w(［Mg］)=00008%就可以生成2MgO·Ti2O3复合夹杂。微镁处理的X120管线钢中的夹杂物全部是细小的含镁复合氧化物或是含镁氧化物与硫化物的复合夹杂。镁处理钢中的夹杂物小于2 μm的占85%,2~5 μm的占14.5%,5~10 μm的夹杂物仅有0.5%,看不到大于10 μm的夹杂物,大大优于钙处理钢。     

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。     

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。     

顶渣成分对夹杂物塑性化的影响

首先采用Fact Sage热力学软件对Ca O-Al2O3-Si O2-Mg O(10%)系夹杂物的塑性化控制进行了讨论,并进行了顶渣成分对夹杂物成分影响的实验室和工业试验研究。研究表明:在Ca O-Al2O3-Si O2-Mg O(10%)相图中,当w(Ca O)=8%~48%,w(Si O2)=35%~75%,w(Al2O3)=0~32%时,夹杂物处于塑性区域。随着顶渣中Al2O3含量的升高,帘线钢夹杂物中的Al2O3含量也随之升高,且夹杂物的分布也随顶渣中w(Al2O3)的升高而变得分散。综合实验室试验研究和工业试验生产结果,通过调节顶渣的成分,将顶渣碱度控制在0.7~0.9,w(Al2O3)=2%~5%时,可控制钢中非金属夹杂物的塑性化,断丝率降低了30%,达到了提高盘条质量的目的。     

改善45结构钢切削性能的研究

 开展了向中碳45结构钢中加入S、Ca元素来改善切削性的研究。研究结果表明：钢中w(［S］)=0.06%,总钙w(T［Ca］)=40×10-6,w(［Al］s)=0.01%左右时,夹杂物的纺锤率为57%;小于2.5 μm的夹杂物数量占夹杂物总数82%,夹杂物呈细小、弥散状态分布于钢中。由热模拟试验得出钢的塑性转变温度在1100~1000 ℃,通过配水软件计算出二冷各区的冷却水流量并应用于生产,铸坯表面和内部无裂纹,力学性能与未加S、Ca元素的45钢相当,但切削性能有明显的改善,切削刀具寿命提高了25%以上。     

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。     

15-5PH不锈钢大型锻件冶炼脱氧工艺研究

摘要：以实际工艺流程50t EBT-VOD-LF-VC冶炼15-5PH不锈钢为背景,通过FactSage 8.0和经典Wagner模型研究冶炼硅铝复合脱氧过程中钢液中的铝含量、炉渣组成以及冶炼温度等因素对钢液中氧含量的影响进行了热力学研究。结果表明：Al-Si复合脱氧为15-5PH不锈钢冶炼过程中的最佳脱氧工艺,为了保证脱氧的冶炼效果,应控制钢液中的酸溶铝的质量分数在0.015%左右;降低冶炼温度有利于降低钢液平衡氧含量;考虑炉渣的物理性能和钢渣界面平衡反应得出脱氧工艺的最优炉渣成分,碱度为2.5~3.0,w（(Cr2O3)）=0.5%,w（(Al2O3)）=20%,w（(MgO)）=5%,w（(CaF2)）=5%;经过工艺优化后生产的15.5PH不锈钢中氧含量明显降低,均满足产品要求,炉渣碱度对平衡氧含量和实际生产全氧含量的影响规律基本相同。     

提高转炉终点残锰效果的探讨

转炉冶炼低碳钢水时终点残锰控制着钢水和炉渣的氧化性,对提高转炉终点残锰进行了工业试验的研究。结果表明在低锰铁水条件下,转炉冶炼终点前5min加入含锰渣料,终点残锰量可达到0.20%（质量分数）以上;终点残锰每提高0.01%（质量分数）,可降低钢水中氧的质量分数为0.0006%~0.0008%;终点钢水残锰量从0.06%（质量分数）提高到0.25%（质量分数）,炉渣中的（FeO）的质量分数下降约5%~7%。     

TiO2含量对CaO-Al2O3-TiO2基连铸保护渣界面性质的影响

采用热丝法对不同TiO₂含量的CaO-Al₂O₃-TiO₂基保护渣进行接触角试验,计算出保护渣表面张力和钢渣界面张力,分析TiO₂含量对保护渣接触角、表面张力、界面张力的影响规律。结合拉曼光谱,分析TiO₂在微观结构上对钢渣界面张力的影响机理。研究结果表明,1 723 K温度下,保护渣中TiO₂质量分数为4%~12%时,接触角为15.3°~38.5°,保护渣表面张力为523~541 mN/m;在保护渣TiO₂质量分数为4%~10%和10%~12%时,钢渣界面张力变化量分别为4 mN/m和82 mN/m。TiO₂质量分数为4%~10%时,界面张力基本保持不变,钢渣间界面反应变弱,钢渣易分离,更符合高钛钢连铸生产的需求。随着TiO₂含量的增加,离子半径增加,阴阳离子间距增大,熔体内主要阴离子为TiO₄4-单体和Ti₂O₄6-链单元,复合阴离子被排挤到熔体表面,阴阳离子间结合力降低,进一步导致表面张力降低。     

LF-VD高效脱硫工艺

 为了研究LF-VD精炼工艺的脱硫效果,进行了9炉工业试验。通过对BOF-LF-VD和KR-BOF-LF-VD工艺冶炼中厚板钢中硫含量和炉渣成分的分析,研究了炉渣成分和工艺参数对脱硫的影响。结果表明,采用适宜的精炼渣系,通过LF-VD精炼能把钢中硫质量分数从转炉终点200×10-6左右脱至20×10-6以下;炉渣成分[w((MgO))]=4%～7%、[w((SiO2))]=7%～11%、[w((CaO))/[w((Al2O3))+w((SiO2))]]=1.62时,实现最高硫分配比接近500;VD精炼比LF精炼钢液搅拌强烈,能进一步脱硫。研究结果对优化中厚板炉外精炼脱硫工艺具有指导意义。     

高炉渣钾容量的试验研究

为降低碱金属对高炉的危害,提高炉渣的排碱能力,采用气-渣平衡法测定了1 723 K时高炉渣的钾容量.依据广钢实际高炉渣成分,用纯化学试剂配制炉渣,用一定组成K(g)-CO-CO2-Ar混合气体提供一定的氧分压和钾分压.研究表明:试验条件下,w(MgO)和w(A12O3)一定时,钾容量随w(CaO)/w(SiO2)的增大而减小;在w(CaO)/w(SiO2)和w(A12O3)一定时,钾容量随w(MgO)的增大而增大;在w(CaO)/w(SiO2)和w(MgO)一定时,钾容量随w(A12O3)的增大而增大;当[w(CaO) w(MgO)]/w(SiO2)和w(A12O3)固定不变时,增加w(MgO),降低w(CaO),钾容量明显增大.广钢炉渣的合理成分为:w(CaO)/w(SiO2)保持在1.0,w(MgO)保持在12%～15%,w(A12O3)不超过15%.     

铝脱氧轴承钢GCr15精炼渣最优成分的分析与实践

为了研究铝脱氧轴承钢GCr15最适合的精炼渣系,利用FactSage热力学计算软件对MgO对精炼渣熔点的影响、精炼渣对平衡钢液成分的影响及精炼渣的脱硫能力等进行热力学计算,得出最适合的渣系成分,并将优化结果应用于国内某厂"100tEAF→LF→VD→CC"流程生产轴承钢GCr15的工业试验。结果表明,优化后的精炼渣系的主要成分(质量分数)为CaO 50%~55%,Al2O325%~33%,SiO26%~10%,MgO 5%~7%,R=5~7;使用该渣系进行工业试验,VD出站时全氧质量分数可达到0.001 1%~0.001 3%;铸坯中主要夹杂物为Al_2O_3、MgO-Al_2O_3、MnS、TiN、钙铝酸盐和硅酸盐等,其中氧化物类夹杂的个数密度在3个/mm~2以下,平均等效直径在4μm以下。     

高钛焊丝钢CaO-Al2O3基专用保护渣熔化特性分析

高钛焊丝钢连铸过程中结晶器内钢渣界面反应严重,首先对存在严重钢渣界面反应现象的A钢种进行了凝固特性分析。设计一种低反应性的高钛焊丝钢专用的CaO-Al₂O₃渣系保护渣。通过相图计算保护渣的基础组分w(CaO)/w(Al₂O₃)=1.0,Na₂O质量分数为8%,MgO质量分数为3%,CaF₂质量分数为4%~6%,B₂O₃质量分数为4%~10%,SiO₂质量分数为4%~12%,TC质量分数为8%~10%。利用熔点熔速测定仪和旋转黏度计等设备重点研究了保护渣的熔化特性。得出适宜组分的CaO-Al₂O₃基高钛焊丝钢专用保护渣,熔点为1 037~1 129 ℃,熔速为64~79 s,黏度(1 300 ℃)为0.325~0.554 Pa·s。     

减轻低碳低磷钢冶炼炉衬侵蚀及炉渣成分优化

通过实验室管式高温炉蘸渣试验和理论计算,研究了转炉冶炼低碳低磷钢的终渣(FeO)含量、(MgO)含量和碱度对炉渣物化性能和溅渣护炉炉衬保护的影响.试验优化前,终炉渣(FeO)质量分数为31.5％,(MgO)质量分数为8％,通过调整炉渣碱度,炉渣的固相率依然接近0％,炉渣溅渣后难以残留在炉壁上,不能对炉衬起到保护的效果....     

Development of Deep Desulphurization Process for X65 HIC Resistant Pipeline Steel

The effect of ladle slag composition, bottom stirring intensity, and refining duration on desulphurization (De-S hereafter) behavior was investigated in ladle furnace (180t) through production data analysis and plant scale experiments. The results show that the ladle slag composition for deep De-S is w(CaO): 50%-55%, w(CaF2): 3%-7%, w(Al2O3): 20%-25%, w (SiO2) <10%, w (MgO) <10%, and w(FeO) <0.5%; De-S ratio doubled from around 10% to around 20%, within the selected period of 8 min with the increase of Ar flowrate of bottom blowing from 400 L/min to 600 L/min; sulfur can be reduced to less than 10 ppm from around 35 ppm within 20 min if the Ar flowrate is kept at 600 L/min; during steelmaking trial of X65 HIC resistant steel, the sulfur content of final product was controlled to be below 10 ppm when sulfur content of the melt at BOF blowing end was kept below 60 ppm, De-S was carried out with the above mentioned slag, and 600 L/min Ar stirring for more than 20 min.     

GCr15钢LF精炼渣系脱硫优化的研究

基于某钢厂现阶段LF精炼渣系脱硫效果差等问题,结合精炼渣脱硫机理进行实验研究。通过拟出10种精炼渣配方并对炉渣性能及钢中脱硫进行分析。研究发现,当精炼渣成分w(CaO)为45%~50%,w(SiO2)为18%~20%,w(Al2O3)为17%~21%,w(MgO)为9%~13%时脱硫效果较好,满足GCr15钢中脱硫要求。工业试验初步取得良好效果,为LF精炼渣系深脱硫提供依据。     

齿轮钢（8620H）精炼渣优化及工业试验

利用FactSage热力学软件计算了CaO-Al2O3-SiO2-5%MgO四元系的CaO、Al2O3等活度线,通过等活度线图着重探讨精炼渣碱度、w(CaO)/w（Al2O3）、MI指数（曼内斯曼指数）与Al2O3夹杂吸附能力的影响关系,最终得到适用于杭钢生产齿轮钢（8620H）的LF精炼渣系范围为：CaO质量分数为50%~55%,Al2O3质量分数为25%~30%,SiO2质量分数为10%~12%,MgO质量分数为5%~8%。并使用该渣系进行齿轮钢（8620H）工业试验,铸坯中全氧质量分数由0.001 5%降至0.001 0%,且铸坯中显微夹杂物尺寸也明显降低,由2.1降至1.5μm,每10kg铸坯中大型夹杂物质量分数由31.9下降到26.4mg,试验效果良好。