BOF-LF-RH-CC流程生产38CrMoAl钢关键技术研究

38CrMoAl钢由于钢中[Al]含量极高(w([Al])为0.7%~1.1%),在连铸过程中容易导致水口的堵塞,同时在传统的高SiO2熔渣条件下,钢渣反应将导致钢水成分和熔渣性能发生较大的变化,恶化钢的洁净度。从热力学方面分析了高铝钢钢渣反应特性,得到了适合高铝钢的精炼渣和中间包保护渣成分控制目标,使钢中[Si]得到准确控制,钢的洁净度达到较高水平;同时采用高碱性高玻璃化连铸保护渣理论保证了熔渣吸收Al2O3夹杂后性能的稳定性。工业性试验结果表明:高铝钢铸坯平均w(T[O])<0.0012%,w([S])<0.003%,铸坯表面和皮下质量良好,完全满足用户要求。     

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。     

连铸保护渣吸附夹杂能力浅析

炼钢生产过程中的最终产品是钢坯,钢中非金属夹杂物影响着钢坯的各种性能,保护渣吸附夹杂物的能力直接影响着钢坯的质量。本文针对Al2O3夹杂,对连铸保护渣吸附夹杂的能力进行分析,研究了保护渣在吸附不同成份的Al2O3夹杂后熔化温度、黏度和表面张力的变化。     

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。     

连铸保护渣性能对中板表面夹杂缺陷的影响

针对柳钢中板表面夹杂物缺陷的特点,分析了夹杂物的来源和保护渣性能、形态对夹杂物的影响。柳钢中板表面夹杂缺陷,由钢中溶解铝被二次氧化而产生的Al2O3,在水口中凝结长大,被钢流冲刷进入结晶器,以及水口耐火材料被冲入结晶器内被凝固壳捕捉而产生的。保护渣的绝热性能对夹杂物能否避开凝固壳的捕捉而上浮到渣金界面有重要影响。其绝热性能受其熔化性能及其形态影响。     

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。     

吸附Al2O3型结晶器保护渣的研究与应用

为了降低钢中Al2O3夹杂物的含量,开发了可吸附Al2O3型结晶器保护渣,并进行了工业试验。结果表明,采用该保护渣浇铸后,与普通型保护渣相比,铸坯中的Al2O3含量降低,夹杂物数量减少0.5个/mm2,夹杂物最大粒径平均降低8μm,保护渣单耗降低0.12g/t。     

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。     

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.     

LF处理过程中钢水增铝问题的研究

硅镇静钢及少量铝脱氧的钢在LF处理过程中会发生钢水中铝含量增加以及夹杂物组成改变的现象.通过理论计算和工业生产实践研究了不同的渣系、钢水成分、处理时间等对LF精炼过程增铝的影响,不同精炼渣系下钢中夹杂的组成,结果表明采用CaO-SiO2渣系LF处理过程几乎不发生增铝现象,而采用CaO-Al2O3渣系随着处理时间的延长以及钢种成分的区别,钢中铝有不同程度的增加,生产实践结果与理论计算趋势基本一致.采用CaO-Al2O3渣系精炼与CaO-SiO2渣系相比,钢中Al2O3夹杂数增加4倍,氧化物复合夹杂中w(Al2O3)提高113%,w(CaO)提高24.5%.在帘线钢72A以及HRB400、SS400钢的生产实践中加以应用,使得LF处理后72A的w(Al)小于0.000 5%,HRB400、SS400的小于0.003%,避免了有害夹杂物的形成,消除了在小方坯连铸过程中的水口堵塞现象.     

20Mn23AlV钢用低反应性连铸保护渣的开发

20Mn23AlV高锰无磁钢的高铝含量导致连铸过程中钢水与连铸保护渣的剧烈反应,连铸坯产生大量裂纹缺陷,影响其连铸正常生产。为提高铸坯质量,保证20Mn23AlV高锰钢连铸生产顺行,本研究对现场生产20Mn23AlV的连铸工艺和采用的连铸保护渣进行了系统的研究和分析。通过实验室的感应加热炉进行渣-金反应试验,并结合化学分析和扫描电镜等方法研究开发出20Mn23AlV低反应性连铸保护渣,并采用工业试验证明采用低反应性连铸保护渣可以消除连铸坯表面裂纹缺陷,20Mn23AlV高锰钢铸坯修磨量可由8%降低至1%。     

SPHC板卷表面缺陷来源示踪研究

通过在SPHC钢生产的不同工位添加示踪元素来追踪表面缺陷夹渣的来源。结果表明,在中间包覆盖剂内检测到钢包渣示踪元素Ba,可见有明显的下渣现象;各工位电解得到的大型夹杂物中,LF精炼中含有大量的Ba,而在中间包和连铸坯内Ba含量相对较少,LF内有明显的卷渣且在后续工序中有明显的上浮去除,在中间包和铸坯内均有少量的检测到中间包覆盖剂示踪元素Sr和中包包壁示踪元素La,可见中包有包壁侵蚀和覆盖剂卷入现象;得到的缺陷样中,58.33%缺陷样含有Na和K,25%含有Sr,含Ba和La的数量较少,可见结晶器保护渣和中间包覆盖剂为缺陷的主要来源;通过对缺陷的成分分析,得出其他的夹渣来源可能为脱氧产物。     

Development of mould fluxes based on lime–alumina slag system for casting high aluminium TRIP steel

Abstract

With excellent strength and ductility properties, transformation induced plasticity (TRIP) steels are superior to ordinary commercial steels and have great application potential in the automobile industry. However, the continuous casting of TRIP steels is associated with challenges owing to its high aluminium content, approximately 0?5–1?8%. The reaction of aluminium near the steel/slag interface continuously changes the basicity of conventional lime–silica based mould fluxes causing variation in the flux physical properties between the solidifying shell and mould wall. Therefore, the heat transfer process is unstable and the surface quality of the as-cast slab is not guaranteed.

To reduce the reactivity of aluminium in TRIP steel during casting, it is suggested to replace the lime–silica based fluxes with a lime–alumina based mould flux, based on laboratory measurements and industrial trials.

The trials showed great improvement in the slab surface quality and no depression defect was noticed so far.     

结晶器溢钢事故分析及预防措施

介绍结晶器溢钢对ASP连铸机生产的危害,对其原因进行了系统分析。结果表明,钢中Al因二次氧化生成大量的Al2O3絮状夹杂物,在浇注过程中絮状Al2O3夹杂物在塞棒头部不断聚集,经钢流冲刷脱落,致使单位时间进入结晶器内的钢水量瞬间增加,从而导致结晶器发生溢流事故。济钢炼钢厂制定了相应的措施,溢钢事故大幅降低,取得了良好效果。     

Design of mould fluxes for continuous casting of special steels

The melting behaviour of mould powder during continuous casting is an important consideration with respect to caster performance, production rate and steel quality. Two important factors, powder composition and carbon addition, are critical to control the properties and melting behaviour of the mould flux. In this study, the effect of different carbonaceous materials on the melting characteristics of mould powders was evaluated. Correlations were established between the structural factors and chemical reactivity of carbon and melting behaviour of mould flux. In addition, two examples are given of the effect of flux composition on casting performance for specific steels. A flux with reasonable basicity and additives was designed for the casting of heat-resistant steel (Incoloy 800) to reduce surface cracks. Another flux was designed for the casting of non-magnetic steel containing high aluminium by partially replacing SiO₂ with Al₂O₃ to limit aluminium oxidation by SiO₂.     

Mass Exchange at the Metal‐Mould Flux Interface

Mass exchange between liquid steel and the mould flux leads to the oxidation of some elements in the steel and the reduction of slag components. In the continuous casting process, where metal initially solidifies at the metal‐slag interface, reaction products generated there can be cached by the growing solidification front. The disruptions of the interface promote the entrapment of flux particles additionally. They can cause surface defects with quality damages of the cast products as a consequence. These investigations are focused on the contact area between liquid mould flux and metal. The samples were taken from the mould during the continuous casting process. The results show that layers up to approximately 300 nm from the slag/metal interface represent a specific reaction space. The transport of oxygen near the interface and the charge transfer is explained on the basis of the ionic character of the slag. Sodium in this layer on the slag side plays a special role in the oxygen transport besides of the iron ions. The mass transfer rate of oxygen crossing the interface is calculated from measured data and conclusions concerning the stability of the interfacial tension are made.     

连铸与模铸高铁车轴钢的高周疲劳破坏行为

连铸车轴钢能否达到模铸车轴钢的性能水平是其能否应用的一个关键。对此,采用旋转弯曲疲劳试验及疲劳裂纹扩展速率试验对比研究了连铸与模铸工艺生产的高铁车轴钢的高周疲劳破坏行为。结果表明,工业试制的连铸车轴钢的强度和疲劳极限均低于模铸车轴钢,且前者的疲劳裂纹扩展速率略高于后者。疲劳断口分析表明,疲劳断裂大部分起源于试样表面基体。微观组织分析表明,尽管两者的微观组织均为高温回火马氏体,但连铸车轴钢中原奥氏体晶粒尺寸及碳化物均略大于模铸车轴钢。金相评级法及夹杂物极值统计法的结果均表明,连铸车轴钢中的夹杂物尺寸明显大于模铸车轴钢。因此,为了以连铸工艺取代模铸工艺,还需要进一步优化连铸车轴钢的成分、冶金生产和热处理等工艺,以获得优良的冶金质量和组织性能。     

Inclusion behaviour in aluminium-killed steel during continuous casting

The inclusion behaviour during continuous casting were investigated in ultra low carbon (ULC) and high strength low alloy (HSLA) steels. From tundish to cast slabs, the total oxygen (T.O) content decreased from 19 to 12?ppm, 12 to 11?ppm in ULC steel and HSLA steel, respectively. The number density of inclusions in ULC decreased by about 40%, while it kept almost constant in HSLA steel during casting. A simple calculation on the T.O removal agreed well with the measured value, which showed that T.O removal was much larger through mould flux absorption than nozzle attachment. The T.O removal in ULC steel is substantially higher than that of HSLA steel due to the fact that alumina particles in ULC steel tend to agglomerate easier than calcium aluminates in HSLA steel, which facilitates inclusion removal to the mould powder.     

低碳热轧板卷的表面黑线和翘皮缺陷形成机制

为提升热轧板卷表面质量,利用金相显微镜、扫描电镜和电子背散射衍射等分析手段研究了翘皮和黑线两种典型缺陷.分析结果表明,热轧板表面黑线或翘皮缺陷微区成分主要由二次脱氧产物、钢包渣、保护渣等物质构成.结合表面缺陷附近的金相组织、夹杂成分和晶粒结构可以得出,热轧板表面缺陷的形成在炼钢过程主要受钢包渣或结晶器保护渣的卷入、铸坯...     

汽车钢DC03夹杂物产生原因分析及改进措施

通过采用扫描电镜、金相分析等手段,结合现场实际生产过程探讨了邯宝炼钢厂生产汽车钢DC03产生夹杂的原因分析,并针对其原因提出了改进措施。研究结果表明：DC03钢板产生的夹杂有两类：一类是钙铝酸盐夹杂,主要原因是来源于炼钢过程中大颗粒耐火材料脱落物或中间包卷渣;另一类是伴有钠、氟元素氧化铝夹杂,主要原因是保护渣卷入。为此,采取了优化保护渣成分、增加浇次开浇中间包质量、改进中间包包盖的吹氩管路、优化中间包覆盖剂成分和中间包吹氩量等措施,取得了良好的效果,低碳钢平均夹杂率由改进前的0.47%减少至0.32%。