E2钢连铸结晶器保护渣理化性能的研究

本文详细研究了W-7、W-9、W-18三个连铸保护渣的熔化温度、粘度及吸收Al_2O_3夹杂物能力等理化性能,并用W-7、W-9作为E_2钢连铸结晶器保护渣。在重铜三厂立式连铸机上进行工业性试验,获得了表面质量良好的E_2钢连铸坯。     

E2钢连铸结晶器保护渣的研制

本文叙述了W—7、W—9、W—18三种连铸保护渣的熔化温度、粘度及吸收Al_2O_3夹杂物的能力等理化性能并用W—7、W—9作为E_2钢连铸结晶器保护渣,在立式连铸机上进行了工业试验,获得了表面质量良好的连铸坯。     

高端抗硫管线钢非金属夹杂物研究

采用扫描电镜和大样电解等检验方法对抗硫管线钢的冶炼过程试样和连铸坯中夹杂物的数量、尺寸、成分、形貌进行系统分析。结果表明:钢液经过LF精炼后,显微夹杂物的面积比降低了34.7%;中间包钢液的夹杂物面积比较VD出站增加了6.1%。LF进站钢液中的夹杂物主要为Al_2O_3夹杂物,在LF精炼和VD真空处理过程中由于钢渣间的相互作用,形成以CaO、MgO、Al_2O_3为主要组成的复合型夹杂物。钙处理后夹杂物中的CaO和Al_2O_3的物质的量比接近12∶7,并与钢液发生了脱硫反应,形成了含CaS的复合夹杂物。中间包开浇阶段铸坯中的显微夹杂物和大型夹杂物都明显高于稳定浇铸状态;在稳定浇铸状态下,铸坯中的w(T[O])小于15×10~(-6),大型夹杂物的含量小于0.2 mg/kg;大型夹杂物的主要来源是钢包引流砂、结晶器保护渣。     

12CaO·7Al_2O_3精炼渣吸附非金属夹杂物的试验研究

从理论上简要分析了12CaO·7Al_2O_3精炼渣吸附非金属夹杂物的原理,在试验室条件下,对12CaO·7Al_2O_3的预熔工艺和吸附非金属夹杂物进行了研究。效果显示:12CaO·7Al_2O_3具有较高含量的CaO和Al_2O_3,能够吸附大量的铝脱氧产物-Al_2O_3,而且在吸附钢液中Al_2O_3夹杂物后,不会造成精炼渣成分波动太大,比较适用于铝脱氧钢。     

冷镦钢缓释脱氧工艺的研究

在含铝钢的生产过程中,铝制品消耗量大,产生的Al_2O_3夹杂物也较多。通过采用一系列缓释脱氧的方法,降低了在含铝钢生产过程中铝制品的消耗量,同时减少钢水中Al_2O_3夹杂物的含量,取得了良好的效果。     

IF钢生产过程中Al-Ti-Mg-O类夹杂物的演变行为

采用扫描电镜和热力学分析,对IF钢生产过程中Al-Ti-Mg-O类夹杂物的成分、尺寸和形貌的特征及演变行为进行了研究。结果表明,RH脱氧后夹杂物主要为纯Al_2O_3,合金化以后到浇铸成连铸坯的过程中夹杂物中Al_2O_3占比不断减小,含Ti类和含Mg类夹杂物占比不断增加;纯Al_2O_3夹杂尺寸较大,含Ti夹杂物尺寸较小。在热力学平衡条件下,钢中的夹杂物应为Al_2O_3稳定存在,但二次氧化和局部Ti浓度的升高促进了TiO_x的生成。夹杂物中TiO_x含量的增加,将会降低Al-Ti-Mg-O类夹杂物熔点。     

铝镁合金脱氧实践及钢中夹杂物分析

为了解决铝脱氧钢Al_2O_3夹杂物改质共性问题,进行了铝镁合金脱氧探索实践,取得了稍优于铝脱氧的脱氧效果,脱后氧活度10×10~(-6)以下,夹杂物评级小于1.0级。与铝脱氧相比,铝镁脱氧的铸坯和板材中大于30μm的夹杂减少,硫化物夹杂物数量明显减少。镁铝合金中镁含量从5%增至7.5%,脱氧后钢中夹杂物减少明显。铝镁合金脱氧过程中,可逐渐形成Al_2O_3-MgO及Al_2O_3-M_xO_y-MnS-CaS复合夹杂物,并上浮排除,降低了单纯铝脱氧的条簇状Al_2O_3夹杂物的危害,钢中夹杂物变细小。同时,镁气泡在上浮的过程中吸附夹杂物,能减少夹杂数量,具有洁净钢水功效。     

20CrMnTiH齿轮钢凝固和冷却过程中非金属夹杂物的转变研究

非金属夹杂物的类型、数量、尺寸对齿轮钢的疲劳性能具有重要影响。为了明确20CrMnTiH齿轮钢在凝固和冷却过程中夹杂物的转变和析出行为,通过Aspex自动扫描电镜对齿轮钢连铸过程中非金属夹杂物的类型、数量、尺寸等进行系统分析。研究发现,中间包内钢液中氧化物夹杂的主要类型为Al_2O_3-CaO-MgO和Al_2O_3-CaO-CaS型,铸坯中氧化物夹杂的主要类型转变为Al_2O_3-MgO和Al_2O_3-CaS型。齿轮钢钢液在凝固和冷却过程氧化物夹杂中CaO向CaS转变,夹杂物的数密度降低,平均尺寸略有增加。通过热力学软件FactSage 7.1计算了中间包内钢液在凝固和冷却过程中夹杂物的形成和转变,对齿轮钢在凝固和冷却过程夹杂物的转变提供了理论依据。     

10.9级紧固件用钢ML35CrMo洁净度研究

分析了国内某钢厂铁水预处理→转炉→氩站→LF精炼→钙处理→连铸工艺下生产的10.9级高强度汽车用紧固件冷镦钢的洁净度水平。试验结果显示,铸坯的T[O]含量在0.0013%左右,N含量在0.0047%左右;铸坯中主要夹杂物类型为Al_2O_3-CaO-CaS复合夹杂物,同时还有少量纯Al_2O_3和Al_2O_3-MgO-CaO-CaS复合夹杂物;铸坯中大型夹杂物主要类型有SiO_2型,Al2O3型,含Na、K复杂成分型。     

SWRCH22A冷镦钢凝固冷却过程中非金属夹杂物的变化

非金属夹杂物类型、数量、尺寸、形貌对SWRCH22A冷镦钢开裂有重要的影响。为了研究SWRCH22A冷镦钢凝固冷却过程中非金属夹杂物的转变,通过Aspex夹杂物自动分析仪对连铸过程钢中非金属夹杂物类型、数量、尺寸、形貌进行观察。研究发现,实际生产中,中间包钢液中夹杂物主要为Al_2O_3-CaO类夹杂物,而铸坯中夹杂物主要为MgO-CaO-Al_2O_3-CaS夹杂物,连铸过程中夹杂物从Al_2O_3-CaO转变为MgO-CaO-Al_2O_3-CaS。铸坯中夹杂物数密度和面积分数小于中间包中夹杂物数密度和面积分数。此外,通过FactSage热力学计算软件计算了SWRCH22A冷镦钢凝固冷却过程中夹杂物的转变相图和成分,为连铸过程钢中夹杂物的转变提供理论解释。     

合金钢连铸结晶器保护渣的基本功能

分析了合金钢连铸结晶器保护渣对钢水的保温和避免钢液氧化功能、吸收夹杂物的能力、以及润滑铸坯和控制传热的功能。改善保护渣的保温性能，有利于减轻振痕缺陷和铸坯皮下夹渣，提高保护渣吸收夹杂能力，防止高合金钢连铸时的漏钢和减少铸坯夹渣缺陷；而协调保护渣传热与润滑的功能对避免粘结漏钢和减少铸坯表面纵裂纹和微裂纹有着不可低估的作用。     

重轨钢凝固和冷却过程中非金属夹杂物生成热力学及工业实践

为了研究钢液凝固和冷却过程中非金属夹杂物的生成热力学,以U75V重轨钢为研究对象,通过Aspex自动扫描电镜对不同钢液成分的中间包钢水样和连铸坯样进行分析,结合热力学计算,得到了重轨钢凝固和冷却过程中夹杂物的转变机理。研究结果表明,重轨钢中间包内主要为CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO型夹杂物,且夹杂物成分均匀;凝固冷却过程不仅导致夹杂物成分的变化,也会导致相的不均匀性,连铸坯中的夹杂物为CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO-CaS型,夹杂物中CaO含量降低,CaS含量升高,凝固冷却后的夹杂物由CaS、MgO·Al_2O_3以及CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO等多相组成,其中MgO·Al_2O_3相位于CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO相内部,最外层包裹CaS。热力学计算结果与试验结果基本吻合,夹杂物成分差异可能由于热力学和动力学条件不足引起。     

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-Al_2O_3系保护渣相对于传统保护渣,SiO_2质量分数在6%～10%之间,[Al]和(SiO_2)渣钢界面反应程度显著减弱,具有提高铸坯质量和确保操作顺行的潜力。设计此类保护渣时应该考虑渣钢界面反应、渣中元素向钢液中富集对铸坯质量的影响以及可能的结晶相种类。探讨了低反应型保护渣中成分对黏度变化机制的影响,即熔渣结构的变化、渣系过热度的变化和结晶相的变化。分别讨论了CaO/Al_2O_3、B_2O_3、Na_2O、Li_2O和CaF_2在CaO-Al_2O_3渣系中的作用,旨在为满足高铝钢连铸生产的新一代低反应型保护渣系的设计与优化提供思路与便利。     

履带板用钢25MnBM夹杂物控制实践

通过对履带板用钢25MnBM连铸坯断面进行分析,发现夹杂物的成分主要是Al_2O_3。主要介绍在冶炼过程中通过提高电炉终点碳至0.12%以上,电炉出钢过程向钢包中加入2.0kg/t钢钢芯铝,精炼过程中减少铝的加入量,优化钙处理工艺,提高VD处理强度,延长软吹时间至20 min,在连铸生产中全程保护浇注,将B类夹杂物级别控制在0.5级以下,满足产品质量要求。     

Q345钢液凝固及铸坯冷却过程中非金属夹杂物的组成演变

Q345钢生产过程中通过钙处理改性夹杂物,中间包钢水中夹杂物为钙铝酸盐包裹镁铝尖晶石的结构,平均成分为45.71%Al_2O_3-40.22%CaO-6.50%MgO-6.60%CaS-0.97%SiO_2。连铸坯冷却凝固过程,夹杂物发生转变,连铸坯表层冷却速度快,相转变来不及发生,夹杂物成分与中间包钢水中相差不大。连铸坯内弧1/4处夹杂物转变为CaS和MnS包裹镁铝尖晶石的结构,忽略MnS归一化后的平均成分为56.00%Al_2O_3-9.28%CaO-9.07%MgO-25.06%CaS-0.58%SiO_2。从连铸坯边部到中心,夹杂物Al_2O_3和CaS含量显著升高,CaO含量显著降低,夹杂物中硫化物面积分数从边部的0.000 01%升高至中心的0.002 9%,表明硫化物在连铸坯冷却凝固过程中大量析出。采用Factsage 7.0热力学软件计算了Q345钢冷却凝固过程夹杂物的转变,结果与夹杂物检测结果变化趋势一致,且小尺寸夹杂物因动力学上转变更充分而与计算结果更接近。     

300t-BOF-RH-CC流程冶炼Ti-IF钢夹杂物的衍变行为

试验Ti-IF钢(/%:≤0.003 5C,≤0.03Si,0.08~0.20Mn,≤0.025P,≤0.015S,0.05~0.07Ti,0.030~0.055Als,≤0.004 0N)BOF终点[C]0.03%~0.06%,终点[O]0.003 0%~0.060 0%,出钢过程加石灰和含Al钢包顶渣改质剂,RH终渣组成/%:53.38CaO,7.05FeO,1.01MnO,31.4Al_2O_3,5.7MgO,0.3P_2O_5,0.022S。RH精炼过程取样分析表明,通过加顶渣改质剂,控制8%(FeO+MnO),CaO/Al_2O_3=1.7,能较好去除钢中夹杂物,精炼过程钢中氧含量逐步下降,铸坯中氧含量为0.001 4%,氮含量为0.001 5%;脱碳结束时夹杂物主要为MnO;铝脱氧结束之后为Al_2O_3;合金化后为Al_2O_3及Al-O-Ti复合夹杂物;在铸坯中,前述夹杂物有效去除,但在凝固过程析出TiN夹杂。     

含铈IF钢中铈夹杂物的热力学分析及实验研究

研究了含铈IF钢中铈夹杂物生成的热力学规律,以及铈对钢液中Al_2O_3夹杂物的变质机理,并采用扫描电子显微镜及能谱仪观察和分析了IF钢和含铈IF钢中的主要夹杂物,结果表明,铈在氧、硫含量均小于0.0006%的超低氧、硫IF钢中仍能够同时脱氧、脱硫、脱磷,具有净化钢液作用;含铈IF钢中的稀土夹杂物主要为Ce_2O_3、Ce_2O_2S、CeAlO_3夹杂物,各稀土夹杂物呈球状或椭球状,且尺寸均小于2μm,钢中未发现稀土硫化物夹杂;含铈IF钢中的Al_2O_3夹杂物被铈变质为尺寸较小的CeAlO_3夹杂物。     

IF钢冷轧板表面条状缺陷成因及控制

条状缺陷是IF钢冷轧板常见的表面缺陷之一,针对邯钢IF钢冷轧板表面出现的条状缺陷,分析了该类条状缺陷的成因,并提出了合理的控制措施。通过SEM-EDS分析发现条状缺陷内部存在大量的小尺寸Al_2O_3颗粒,分析其来源于铸坯中大型Al_2O_3夹杂物。对不同浇注阶段铸坯进行SLIME法大样电解并采用SEM-EDS分析其大型夹杂物类型,发现在交接坯和换水口坯中存在较多的大型Al_2O_3夹杂物,分析其来源为水口结瘤物。综合分析后得出此类条状缺陷成因是水口结瘤物脱落被卷入结晶器,并在铸坯中形成大型Al_2O_3夹杂物,进而在冷轧板轧制过程中形成表面条状缺陷。     

100t BOF-LF-RH-CC流程冶炼GCr15轴承钢非金属夹杂的演变

试验GCr15轴承钢(/%:1.00C,0.20Si,0.39Mn,0.015P,0.005S,1.50Cr,0.003Ti,0.015Als)的冶炼工艺流程为预脱硫铁水-100 t BOF-LF-RH-200 nm×200 mm坯连铸。主要工艺特点为BOF出钢过程加1.2 kg/t铝脱氧,LF精炼采用白渣操作,精炼初渣主要成分为(/%:22Al_2O_3,56CaO,10SiO_2,5MgO),RH 67 Pa,25 min,连铸过程保护浇注。两炉钢冶炼分析结果表明,钢中氧氮含量在RH破空样品中同时达到最低分别为7×10~(-6)~8×10~(-6)和24×10~(-6)~26×10~(-6),钢中非金属夹杂尺寸主要集中在3~8μm,并且单位面积夹杂物数量在RH破空样中达到最小;铸坯中非金属夹杂以Al_2O_3-CaO夹杂为主;在高碱度渣的条件下,钙铝酸盐与镁铝尖晶石很容易发生反应,碱度为2~3时会出现少量MgO-Al_2O_3,在渣碱度达到4以上时不会出现MgO-Al_2O_3系夹杂物,并且高碱度条件下MgO-Al_2O_3-CaO系夹杂物中MgO含量会降低。     

超低氧特殊钢中非金属夹杂物研究

针对超低氧含量特殊钢中大型非金属夹杂物问题开展了相关工业试验和实验室研究,研究结果表明:1)当钢液w(T.O)低于(13~15)×10~(-6)后,通过LF精炼进一步降低钢液总氧和夹杂物含量变得困难。而RH真空精炼在钢液超低氧含量条件下则具有非常强的进一步降氧和去除夹杂物的能力,将RH精炼时间延长至33 min左右,钢液w(T.O)降至4.7×10-6,尺寸1.5μm以上夹杂物数量减少至1.77个/mm~2。2)超低氧特殊钢中夹杂物在钢液二次精炼过程会经历"Al_2O_3→MgO-Al_2O_3→CaO-MgOAl_2O_3→CaO-Al_2O_3"转变,其中Al_2O_3向MgO-Al_2O_3系夹杂物转变是由于钢液[Mg]与Al_2O_3夹杂物的反应,而[Mg]主要来源于[Al]还原钢包包衬MgO的反应。3)在w(T.O)=5.9×10-6的特殊钢连铸圆坯试样中检测到尺寸100~330μm的大型簇群状CaO-MgO-Al_2O_3系夹杂物,构成簇群的微小颗粒与钢液中微小夹杂物类似,表明是在连铸过程由钢液中微小夹杂物聚合而成。4)经过RH精炼,钢中夹杂物绝大多数已转变为液态CaO-Al_2O_3系夹杂物,而连铸过程发生的二次氧化,会将钢中夹杂物转变为高熔点的CaO-Al_2O_3系、MgO-Al_2O_3系或CaO-MgO-Al_2O_3系固态夹杂物,固态夹杂物更易聚合为大型夹杂物,因此在超低氧特殊钢生产中必须非常严格地控制二次氧化。