中包扩容提升钢液纯净度生产实践

影响钢洁净度因素之一为钢中非金属夹杂物的数量、尺寸、成分和形貌.夹杂物的形核、长大和去除与钢液的流动、夹杂物颗粒间的碰撞密切相关.研究发现,在整个中间包浇注过程中,夹杂物颗粒间碰撞长大和去除过程一直处于非稳态,达到平衡所需时间为2440s,目前中间包平均停留时间仅为514s,随着碰撞过程的进行,小尺寸夹杂物颗粒逐渐碰撞...     

钢中非金属夹杂物的碰撞行为研究

钢中非金属夹杂物去除的主要方法是期待夹杂物粒子凝聚长大上浮。本文主要分析了夹杂物的碰撞和上浮机理,在显微条件下观察钢中夹杂物碰撞凝聚的运动过程,总结了钢中夹杂物的运动规律。     

不锈钢中非金属夹杂物的危害及去除

介绍了不锈钢中非金属夹杂物的来源以及在钢中的危害，详细论述了在不锈钢精炼过程中，钢液中非金属夹杂物去除的机理，就钢液吹氩搅拌和镇静时间两个因素对钢中非金属夹杂物去除的影响进行了分析。     

不锈钢中非金属夹杂物的危害及去除

本文介绍了不锈钢中非金属夹杂物的来源以及在钢中的危害,详细论述了在不锈钢精炼过程中,钢液中非金属夹杂物去除的机理,就钢液吹氩搅拌和镇静时间两个因素对钢中非金属夹杂物去除的影响进行了分析。     

浅析钢中硅酸盐类夹杂物的控制与去除

对钢液中非金属夹杂物进行了系统的研究分析,结合生产实际总结出控制钢中C类夹杂物(硅酸盐类夹杂物)以及去除钢中非金属夹杂物的方法,最终制订出符合现场生产实际的工艺方案。方案实施后钢水洁净度得到改善。     

超低氧精炼时钙处理对氧化物夹杂的影响

 研究了采用LF精炼顶渣控制技术对钢液进行超低氧冶炼时,钙处理对钢中非金属夹杂物的影响。试验在转炉出钢时采用铝终脱氧,LF精炼过程采用强脱氧、高碱度、强还原性精炼顶渣对钢液进行超低氧冶炼,比较了钙处理和不钙处理的钢液中非金属夹杂物转变的情况。结果表明,采用精炼顶渣控制技术冶炼超低氧钢时,钢液不需要进行钙处理就能实现铝脱氧产物Al2O3→MgO·Al2O3尖晶石→CaO-MgO-Al2O3类复合夹杂物的转变,得到炼钢温度下呈液态的复合氧化物夹杂,这些液态的夹杂物容易通过碰撞长大上浮去除,得到高洁净度的钢液,且残留在钢液的氧化物夹杂为较低熔点的复合氧化物,在浇注过程中不会产生水口结瘤。     

固态钢加热过程中非金属夹杂物转变研究进展

摘要：钢中非金属夹杂物控制是炼钢的关键难题之一,在钢液条件下夹杂物的控制主要是通过夹杂物的改性或聚集长大进而从钢液中去除,在钢的热处理过程中夹杂物的转变机制与液相条件不同,包括新相析出、夹杂物转变和夹杂物结晶。综述了不同钢种热处理过程中夹杂物的转变行为。不同温度下,夹杂物与钢基体之间的热力学平衡发生变化是导致夹杂物成分转变的主要驱动力。不锈钢加热过程中夹杂物由MnO-SiO2向MnO-Cr2O3的转变,铝脱氧钢加热过程中夹杂物由Al2O3-MgO-CaO向Al2O3-MgO-CaS的转变。硅锰脱氧钢加热过程中SiO2-MnO夹杂物成分变化不大,夹杂物的变化行为主要是高SiO2相结晶析出。     

帘线钢凝固过程夹杂物生成热力学及工业实践

 非金属夹杂物是影响帘线钢拉拔性能的重要因素之一,为了研究帘线钢中夹杂物的生成及转变机理,使用ASPEX自动扫描电镜观察分析了帘线钢工业生产过程中不同碱度条件下从钢液到铸坯中非金属夹杂物的转变现象,并使用FactSage7.0热力学计算软件对非金属夹杂物的转变机理进行了讨论。在高碱度条件下,钢液中非金属夹杂物主要类型为低熔点的CaO-SiO₂-Al₂O₃-MnO,铸坯中非金属夹杂物的CaO和MnO含量有所降低,同时SiO₂含量有所增加。在低碱度炉次中,钢液中非金属夹杂物主要为较高熔点的SiO₂-MnO-CaO类型,Al₂O₃含量较低。连铸坯中非金属夹杂物的SiO₂含量与钢液相比有所增加,同时MnO含量降低。热力学计算结果表明,帘线钢凝固和冷却过程中的非金属夹杂物转变由夹杂物自身的相转变和析出、非金属夹杂物和钢液间的化学反应以及溶解氧和钢基体化学成分的反应3方面原因造成。热力学计算结果较好地解释了帘线钢工业生产中钢液和铸坯中非金属夹杂物成分和形貌的转变,为帘线钢中非金属夹杂物的控制提供参考。     

微小相去除夹杂物的热模拟试验

 采用50 kg真空感应炉进行了碳酸盐诱发微小相去除钢中夹杂物的模拟试验,发现了CaO基颗粒吸附夹杂物的实例,分析了捕获和去除夹杂物的机理。试验结果表明：用净化剂对钢液进行净化后,全氧质量分数、夹杂物面积比率、夹杂物个数分别有所降低。净化前夹杂物主要是簇状或链状的Al2O3夹杂物,净化后形成了低熔点的钙铝酸盐复合物,净化剂释放出的CaO基颗粒与细小非金属夹杂物发生碰撞、反应和吸附,促进了夹杂物的长大和去除。     

钢中非金属夹杂物的相关基础研究(Ⅱ)——夹杂物检测方法及脱氧热力学基础

 从几个方面对多年来在钢中非金属夹杂物基础研究方面做的工作做简单介绍：钢中夹杂物和钢水洁净度的评估方法、稳态浇注和非稳态浇注的定义、非稳态浇注过程中形成的大颗粒夹杂物、总氧和大颗粒夹杂物的对应关系、脱氧过程夹杂物形成的热力学基础、钢水中夹杂物形核和长大的动力学研究和钢水中流体流动和夹杂物的运动、去除及被凝固前沿的捕捉。并讨论了钢中夹杂物研究下一步应该继续进行的工作,对洁净钢的生产提出了一些指导性意见。     

钢液中凝聚态夹杂物碰撞聚合能力分析

钢液中夹杂物间的物理碰撞是微细夹杂物凝聚长大并上浮去除的基础。基于模糊聚类法对夹杂物尺寸分组,并计算凝聚态夹杂物的碰撞聚合能力。研究结果表明:在一定温度、时间内,粒径小于1μm球形夹杂物组成的凝聚体其布朗碰撞聚合能力与其粒径成反比;粒径为1~100μm球形夹杂物组成的凝聚体,其斯托克斯和湍流碰撞聚合能力均与凝聚体致密度成反比,与发生碰撞的2个凝聚体的尺寸差、钢液搅拌能成正比;斯托克斯碰撞主要发生在粒径为1.00~1.25和10~25μm、1.00~1.85和25~30μm、1~5和30~50μm、1.0~16.5和50~1 000μm的球形夹杂物组成的凝聚体之间;湍流碰撞主要发生在粒径为1~100和1~10μm球形夹杂物组成的凝聚体之间;二者共同作用的区域是粒径为50.8~100.0μm和小于1μm球形夹杂组成的凝聚体之间。     

旋流钢包长水口对夹杂物碰撞聚合影响的数值模拟

摘要：与传统钢包长水口进行对比,通过改变钢包长水口的结构以实现钢液的旋转,并研究钢液旋转对夹杂物碰撞聚合的影响。运用ANSYS软件并结合所述的模拟条件,利用PBM模型模拟了旋流钢包长水口内钢液旋转时夹杂物的碰撞聚合情况,通过正交试验得出夹杂物碰撞聚合的最佳参数组合方案。结果表明：在钢包长水口内安装螺旋型旋流引导装置使钢液发生旋转,有利于夹杂物的碰撞聚合。在相同操作条件下,应用传统钢包长水口时夹杂物的平均直径由3.90μm增加到4.08μm,而应用旋流导轨个数为2个且分别旋转6周的旋流钢包水口时夹杂物的平均直径由3.90μm增加到4.21μm,夹杂物平均直径增长率最大。旋流钢包长水口的使用增加了夹杂物的碰撞概率,促进了夹杂物的聚合长大,有利于夹杂物去除率和钢液洁净度的提高。     

增氮析氮法生成气泡去除钢液中显微非金属夹杂物

为了进一步完善增氮析氮法生成气泡去除钢液中显微非金属夹杂物技术,研究了真空处理时间、充氮压力、气体类型等因素对钢中全氧和显微非金属夹杂物的影响.结果表明:减压处理过程中,钢液中非金属夹杂物可为过饱和气体氮气形成气泡提供非均相形核核心;增氮析氮法可有效地降低钢中全氧,去除钢中显微非金属夹杂物;真空处理时间越长,钢中全氧和显微非金属夹杂物数量越低,当真空处理时间为30 min时钢中全氧去除率达到了81.6%,而且全氧质量分数最低达到7×10-6.      

Aggregation Kinetics of Inclusions in Swirling Flow Tundish for Continuous Casting

 The mechanism of inclusion aggregation in liquid steel in swirling flow tundish is analyzed by applying the theory of flocculation which was developed in the field of colloid engineering. The gas bridge forces due to the micro bubbles on hydrophobic inclusion surfaces were considered responsible for the inclusion collision and agglomeration, which can avoid the aggregation to breakup. The quantity of micro bubbles on hydrophobic inclusion particle is more than that on hydrophilic one. The trend of forming gas bridges between micro bubbles on particles is strong in the course of collision. The liquid film on hydrophobic particles is easy to break during collision process. Hydrophobic particles are liable to aggregate in collision. According to the analysis of forces on a non-metallic inclusion particle in swirling chamber, the chance of inclusion collision and aggregation can be improved by the centripetal force. Hydrophobic particles in water are liable to aggregate in collision. Hydrophilic particles in water are dispersed although collision happens. The wettabiliy can be changed by changing solid-liquid interface tension. The non-metallic inclusion removal in swirling flow tundish is studied. It shows that, under certain turbulent conditions, the particle concentration and the wettability between particles and liquid steel are the main factors to induce collision and aggregation.     

连铸中间包内夹杂物上浮规律的研究

 引入湍流涡旋的Kolmogoroff尺度作为区分钢液中夹杂物粒径大小的标准。对中间包内不同粒径夹杂物的上浮规律进行了理论分析,为中间包内夹杂物去除的实验研究提供了理论依据。采用不同的模拟介质对中间包内夹杂物的去除做了研究,验证了理论分析的正确性。     

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。     

气泡去除夹杂物的机理

针对非金属夹杂物引起的钢材质量问题,用高速摄像仪和图像处理软件对结晶器水模内的空气泡去除夹杂物模拟粒子的行为和机理进行了研究。结果表明,粒子通过粘附去除,俘获过程分为5个子过程,即粒子向气泡靠近并发生碰撞、粒子与气泡粘附形成液膜、液膜减到足够薄后破裂形成新的气固接触界面、粒子滑移到气泡底部、两者处于动态的稳定状态一起上浮。粒子在气泡表面上滑移时处于不稳定状态,气泡受到轻微扰动,粒子会失稳脱离液膜。     

钢中夹杂物去除技术的进展

钢中夹杂物去除的主要环节为夹杂物的长大、上浮和分离。钢中夹杂物去除技术的主要进展有:气体搅拌-钢包吹氩、中间包气幕挡墙和RH-NK-RERM法;电磁净化-钢包电磁搅拌、中间包离心分离和结晶器电磁制动;渣洗技术;过滤器技术。文中分析了各种夹杂物去除技术的冶金功能,将不同夹杂物去除技术进行合理组合,实现多功能精炼,可取得最佳冶金效果。     

Novel concept of fine inclusion removal using carbonate powder injection through the ladle shroud

ABSTRACT

Tundish is the last refractory vessel in the steelmaking process. The fluid phenomena in tundish have a strong effect on the separation of non-metallic inclusions. In this paper, a new inclusion removal approach using powder injection through the shroud has been proposed and the devices have been set up. The plant trials have been carried out and the ruling factors have been analysed. The results indicate that this novel technique is beneficial to separate the small non-metallic inclusion removal from the molten steel. Compared with conventional inclusion removal technology, the number of the oxide inclusions can be decreased to a lower level and the inclusion becomes finer.