含钛不锈钢连铸浸入式水口结瘤的研究

为了解决含钛不锈钢连铸过程中浸入式水口的结瘤问题,采用扫描电镜和 X射线微区衍射等方法分析了AISI 321不锈钢连铸水口结瘤物的物相,探讨了浸入式水口的结瘤机理。结果表明:水口结瘤物中的物相主要有CaO·TiO2 -MgO·Al2O3 和金属,其中CaO·TiO2- MgO·Al2O3 主要来自于钢液中的夹杂物。喂钛线后吹氩搅拌过强使钢液面裸露和浇铸时的二次氧化会显著增加钢中CaO·TiO2- MgO·Al2O3 双相夹杂物的数量,导致结瘤层明显变厚。冶炼过程中采用低铝硅铁(ωAl=0 05%)还原,且不加铝、Ca- Si脱氧,或者在加 Ca Si后通过喂钛线前的吹氩弱搅拌尽可能排除钢中CaO- SiO2、CaO- SiO2 Al2O3 等夹杂物,严格控制二次氧化,可使喂入钛线后钢中CaO·TiO ·Al O 双相夹杂物数量明显减少,从而改善水口结瘤现象。     

防止含钛焊丝钢GF50-G水口结瘤的生产实践

含钛焊丝钢GF50-G（/%:0.08C,0.83Si,1.55Mn,0.014P,0.012S,0.19Ti）生产流程为80 t顶底复吹转炉-LF-160 mm×160mm方坯连铸,在浇注过程中经常出现水口结瘤现象。扫描电镜和能谱仪对水口结瘤物的分析得出,结瘤物主要物相为TiO₂。水口结瘤的热力学计算表明,为避免钛脱氧产物被[Al]还原形成铝钛系夹杂物,应控制[Als]在0.008%以下。根据生产实践,将中间包钢水温度从1542℃提高至1 550℃控制[Alt]≤0.010%、加钛铁前使[O]≤15×10^-6、减少钢水的二次氧化能够防止水口结瘤、连浇炉次从3～4炉提高到8～10炉。     

321不锈钢中大型夹杂物的研究

采用大样电解方法研究了321不锈钢冶炼连铸过程中大型夹杂物的类型和数量变化,分析了吹氩搅拌对大型夹杂物数量的影响。结果表明：喂钛线前,321不锈钢中的大型夹杂物主要有CaO-SiO2—Al2O3、CaO-MgO-SiO2、SiO2等;喂钛线后,由于[Ti]还原夹杂物中的SiO2,形成部分含TiO2的夹杂物。吹氩采用弱搅拌,不仅可以避免二次氧化,而且能够促使钢中夹杂物上浮。     

铝镇静钢SPHC浸入式水口结瘤成因和控制工艺

SPHC钢（/%:≤0.08C,≤0.05Si,0.10~0.30Mn,≤0.025P,≤0.025S,0.020~0.045Al）的工艺流程为铁水预处理-150 t顶底复吹转炉-LF-双流板坯连铸-1780 mm热连轧工艺。通过水口结瘤物分析得出,水口结瘤物主要成分为Al₂O₃和高熔点（1750℃）CaO·2Al₂O₃夹杂,结瘤物外层为结构疏松的堆积状氧化铝层,中间层为网状氧化铝层,内层为水口材料的脱碳层。通过控制转炉终点[C]>0.04%,调整喂钙铁线用量,使钢液中平均钙铝比由0.03提高至0.06,精炼时软吹氩搅拌由6~8 min提高到8~10 min,连铸过程防止钢液二次氧化等工艺措施,48炉SPHC钢生产结果表明,避免了水口结瘤事故的发生。     

钛稳定化不锈钢中夹杂物的形成和变化

研究了钛稳定化不锈钢冶炼过程中夹杂物的形成和变化,分析了钢中Al、Ca、Ti和二次氧化对夹杂物的影响。结果表明,321不锈钢中主要存在CaO·TiO2MgO·Al2O3双相夹杂物和TiN夹杂物。喂钛线前钢中主要有CaOSiO2Al2O3、CaOSiO2等夹杂物,喂钛线后与钛转变为CaO·TiO2MgO·Al2O3。不加Al和CaSi脱氧,或者用CaSi脱氧后,通过喂钛线前的吹氩弱搅拌,尽可能排除钢中含CaO的夹杂物,可显著降低喂钛线后CaO·TiO2MgO·Al2O3夹杂物的数量。控制钢液二次氧化可避免形成新的CaO·TiO2MgO·Al2O3夹杂物。降低铝的质量分数,可减少形成含MgO·Al2O3芯的TiN数量。浇铸过程存在二次氧化时,部分TiN会氧化成TiOx。     

EAF-LF-CC工艺冶炼的结构钢低倍夹杂物的分析和控制

分析了鄂钢70 t EAF-LF-CC流程生产的20MnTiB钢和45钢低倍夹杂物的成分以及结晶器保护渣和 连铸工艺耐火材料的组成,得出钢的低倍夹杂主要是由Al₂0₃、Mg0、CaO、Na₂O、SiO₂组成的复合夹杂物。通过改进工艺：白渣精炼时间≥10 min,控制Al_s./Al_t≥85%,喂Ca-Si线后软吹氩≥7 min,控制钢包水口插人深度≥200 mm,浸人式水口插人深度80～130 mm,采用优质耐火材料等措施,使低倍夹杂物检验合格率由90.96%～95.31% 提高到99.77%～100%。     

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。     

E355S含硫钢水口堵塞分析和工艺改善

针对钢厂生产含硫钢（0.10%～0.21%C,0.010%～0.050%S）出现的水口堵塞问题,利用SEM和EDS对各关键工艺流程钢样和水口堵塞样进行全面分析,结果表明:各流程钢样中粒径小于10μm的夹杂物均占94%以上,单位面积夹杂物个数随工艺流程的进行呈先降低后增加的趋势。夹杂物类型主要有CaS、CaO-MgO、MnS、MgO-Al₂O₃、Al₂O₃、CaO-Al₂O₃、CaO、CaO-MgO-Al₂O₃复合夹杂物等;水口堵塞物主要由FeO、Al₂O₃、MgO·Al₂0₃、CaO·Al₂0₃、CaO·2Al₂0₃组成。通过电弧炉出钢前向钢液喷吹一定量的焦炭粉,控制精炼渣中（FeO）≤1.50%、碱度2.0～4.0以及采取合适的钙处理和分阶段吹氩操作,需控制喂硫线速度在50～150 m/min;清扫中间包以及使用含硫钢专用保护渣等措施,减少了水口堵塞,控制硫化物级别≤3,减少钢液二次氧化和避免连铸事故。     

含钛不锈钢连铸水口结瘤和结晶器"结鱼"

总结了前人在含钛不锈钢方面的研究工作和工业实践进展.指出合钛不锈钢结晶器"结鱼"主要是由于钢中氮钛浓度积偏高,导致TiN夹杂物大量析出,并在结晶器弯月面聚集,与保护渣反应放出氮气,致使局部钢液温度下降凝固后形成的;TiN型水口结瘤主要由于浇铸过程中TiN夹杂物附着在浸入式水口内壁造成的;TiO2型水口结瘤主要是二次氧化造成TiO2夹杂物大量增加,并在浇铸过程中附着在连铸水口内壁形成的;CaO·TiO2型水口结瘤主要是钢中Ca＞0.001%,Al＞0.01%的情况下,加入Ti后钢中形成数量较多的CaO·TiO2-MgO·Al2O3双相夹杂物,并在浇铸过程中附着在水口内壁形成的.同时阐述了上述连铸水口结瘤和结晶器"结鱼"的控制措施和工业实践中取得的进展.     

超纯11%铬铁素体不锈钢水口结瘤的机理

通过对超纯11%铬铁素体不锈钢连铸水口结瘤物不同部位的金相观察、能谱分析以及其冶炼过程钛氧化物和铝氧化物形成的热力学分析,结合实际生产数据研究了超纯11%铬不锈钢连铸过程水口结瘤的机理。结果表明：超纯11%铬铁素体不锈钢水口结瘤主要是钢水中钛的氧化物质量分数较高,在浇铸过程中钛的氧化物和水口中的Al2O3反应生成复合氧化物黏附在水口壁,并不断地富集和黏附其他夹杂物和钢水增厚所致。通过钢液中O、Al、Ti等成分的控制、冶炼过程深脱氧、增加精炼弱吹时间、增加浇铸前镇静时间、防止钢水二次氧化和适当地提高浇铸过热度等可有效地防止超纯11%铬铁素体不锈钢水口结瘤产生。     

高铬不锈钢BaO基渣系脱磷的研究

在5 kg MgO坩埚中频感应炉中,用成分(%)为45~65BaO、35~55BaF₂、3~7Cr₂O₃渣系对成分(%)为0.12~0.40C、10.06~18.89Cr、0.60~11.00Ni,精炼温度1 853~1 893 K的不锈钢水进行脱磷试验和研究。实验结果表明,该试验渣系能在精炼期将高铬不锈钢水中的磷从0.029%降至0.013%,平均脱磷率超过20%;当(BaO)/(BaF₂)为60/40、初始硅含量≤0.08%、精炼温度≤1 600℃(1 873 K)、初始[Cr]≤15%时,可取得较好的高铬不锈钢水脱磷效果。     

氧气转炉出钢脱硫-LF精炼生产超低硫钢的工艺

因210tBOF冶炼终点NVA32(%:0.12～0.18C、1.30～1.60Mn)钢中硫含量由0.005%升高至0.020%,通过BOF出钢过程加入1000kg二元合成渣CaO-CaF₂、200kg铝粒,并加入硅锰和硅铝钡合金,可使钢中硫含量降低0.007%～0.008%,脱硫率达30%。在LF精炼时,通过进一步加入合成渣800kg,600～900L/min吹氩,加热后喂600m硅钙线,30～45L/min吹氩10min,终渣碱度R=4.5～5.5,钢中硫含量进一步降低至0.001%～0.002%。     

杭钢80t DC EAF-LF-CC工艺20Mn2链用钢盘条的试制

杭钢采用80 t超高功率直流偏心底电弧炉-钢包炉(LF)-150 mm×150 mm连铸-高速线材轧机试制了20Mn2(%:0.19~0.24C,1.50~1.70Mn)链用钢Φ8 mm和Φ12 mm盘条。LF冶炼时将钢中酸溶铝控制在0.020%0.025%,喂硅钙线并全程吹氩,连铸时采用长水口,钢水过热度为2535℃,使钢水纯净度较高,全氧含量为(22~31)×10^-6,夹杂物≤2.0级。通过控制开轧温度950~980℃、终轧温度820~860℃和轧后延迟性冷却工艺,钢的晶粒度为8~10级,屈服强度为620~650 MPa,抗拉强度835~875 MPa,延伸率15%18%,热轧材硬度(HB)175~195,满足标准和使用的要求。     

莱钢50t EBT EAF-LF(VD)-CC生产GCr15轴承钢的工艺实践

莱钢采用EAF全程泡沫渣埋弧操作,EBT出钢合金化,LF 2次精炼渣碱度4.0~5.0,精炼渣的主要成分(%)为:45~50CaO,9~13SiO₂,9~13Al₂O₃,7~8MgO,SiC扩散脱氧和40~60 L/min流量氩气搅拌,VD处理时间≥15 min,连铸全程保护浇铸生产GCr15轴承钢。GCr15轴承钢中的平均氧含量为7.9×10^-6,最高氧含量为10×10^-6。     

Nb含量对W3Mo2Cr4V(Nb)高速钢组织和力学性能的影响

研究了0～1.5％Nb对25 kg真空感应炉冶炼的W3M02Cr4V钢(％:0.8～1.1C、3.8～4.1Cr、2.9～3.2W、1.8～2.1Mo、1.0～1.3V)组织和力学性能的影响。试验结果表明:随着Nb含量提高,铸态组织中铌碳化物增多;淬火奥氏体晶粒变细;1180℃淬火时,1.2％～1.5％Nb钢比≤0.1％Nb钢HRC值提高了6.0;二次硬化能力和红硬性也得到了提高;使钢在较高淬火温度下的机械性能得到改善。     

石油钻杆连接套用37CrMnMo钢的生产实践

本钢采用50 t偏心底电弧炉熔炼-LF(VD)-喂Al和Ca-Si线-3.16 t铸锭-800/650×4轧机流程生产Φ140～170 mm石油钻杆连接套用37CrMnMo钢(％:0.35～0.38C、0.85～1.00Mn、0.90～1.20Cr、0.28～0.33Mo、≤0.015P、≤0.008S)。检验结果表明,钢材中H含量(0.5～1)×10^-6,O含量(8～20)×10^-6,N含量(55～90)×10^-6,夹杂物0～2级,J₂₅淬透性HRC值42～51,-10℃横向冲击功56～218 J,-10℃纵向冲击功76～233 J,强度和塑性均满足标准要求。     

汽车发动机连杆用钢C70S6BY的研制

汽车发动机连杆用钢C70S6BY的工艺流程为130 t转炉-LF-RH-CCM-加热-轧制。LF精炼通过低碱度1.5~2.0的CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO渣系,RH采用氮气驱动,退泵后循环5～10 min,可以精准控制钢中S、N含量(0.064%~0.068%S和136×10^-6~142×10^-6N)。轧制后入坑缓冷,钢材组织由珠光体和少量铁素体组成,钢中非金属夹杂物主要是硫化锰和复合夹杂物。1050 ℃ 30 min空冷钢的抗拉强度达到995～1018 MPa,屈服强度586～611 MPa,伸长率11.5%～13.0%,断面收缩率22%～24%,HB布氏硬度值285～301。各项指标均满足涨断连杆的要求。     

J55管坯钢92 t钢包炉(LF)精炼工艺实践

攀钢集团成都钢铁公司采用92 t偏心底(EBT)电弧炉-92t钢包炉生产成分(%):0.32~0.38C,1.25~1.55Mn J55管坯钢。电弧炉出钢时[C]≥0.10%,[P]≤0.015%;EBT出钢约1/4时,加入硅铝钡脱氧剂200kg/炉,通过控制LF精炼时渣中FeO浓度小于0.5%,可使钢中S含量低于0.015%。在LF处理时,通过喂Al线吹氩8~15 min后再喂0.4~0.6kg/t CaSi线处理,以促进夹杂物上浮,防止中间包水口堵塞。     

高速钢磨屑直接还原铁冶炼新型模具钢W4Mo3Cr4VRE

在250kg感应炉,利用高速钢磨屑直接还原铁(海绵铁%:0.44C-4.62W-3.27Mo-2.2Cr-0.98V),配加一定含量高速钢车屑废钢(%:0.87C-3.50W-1.30Mo-1.50Cr-0.60V),冶炼成一种新型模具钢W4Mo3Cr4VRE(%:0.78～0.88C、3.50～4.50W、2.50～3.50Mo、3.80～4.40Cr、1.10～1.60V、0.15～0.25RE)再经电渣重熔。检验结果表明,电渣重熔后,该钢1180℃淬火+250℃2次回火,HRC硬度值≥60,冲击韧性≥49J/cm²;当1150℃或1180℃淬火+560℃2次回火时,其HRC硬度值达66。该实验结果证实了采用精选、还原烧结、电炉配料的冶炼工艺对磨屑的回收利用是可行的,生产的新型钢能满足耐火制品模具使用性能的要求。     

150t 顶底复吹转炉-150 t钢包炉生产60Si2Mn(A) 弹簧钢的 工艺和质量

采用150 t顶底复吹转炉-150 t LF精炼(加铝1．2 kg／t、钡合金1．0 kg／t、Ar气搅拌、喂SiCa线)-165 mm×165 mm方坯连铸机生产60Si2Mn(A)弹簧钢。LF末期钢中氧含量为(15～25)×10^-6,残余铝含量0．020％-0．030％。铸坯的低倍组织、二次枝晶间距和电解夹杂物分析结果表明,铸坯的组织致密;钢中大部分夹杂物为尺寸≤20μm的颗粒状SiO₂、球形(Mn,Fe)O·SiO₂和MnS,说明钡合金的使用,有利于降低钢中氧含量和改变夹杂物的形态。