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。     

精炼渣对SUS444铁素体不锈钢中夹杂物的影响

在1 873K,MgO坩埚内进行了VOD精炼渣与SUS444铁素体不锈钢之间的脱氧平衡试验,考察了精炼渣对不锈钢中T.O含量及夹杂物组成、数量和尺寸分布的影响。结果表明,脱氧终点钢中w(T.O)=0.006 3%~0.007 4%,提高精炼渣碱度,降低渣中Al2O3的活度,有利于降低钢中T.O含量。精炼渣碱度增加,试样中单位面积夹杂物的个数及夹杂物的平均面积分数都减小。降低渣中Al2O3含量,夹杂物平均粒径也降低。加入脱氧合金后,钢中夹杂物主要为Al2O3、MgO·Al2O3及含有少量SiO2、MnO的复合氧化物;钙处理后,钢中夹杂物主要为球形的MgO·Al2O3-CaO。随着精炼渣中a(MgO)/a(Al2O3)的增加,MgO·Al2O3夹杂物中xMgO/xAl2O3随之增加。根据试验,R=3.5、w(Al2O3)=10%、w(MgO)=10%、w(CaF2)=5%的精炼渣具有良好的精炼效果。     

SWRH82B硬线钢CaO- Al2O3- SiO2系夹杂物塑性化控制的生产实践

为了研究SWRH82B硬线钢通过控制精炼渣的组成实现夹杂物塑性化的可行性,通过对炼钢过程中各工序的精炼渣和钢液进行取样,并对精炼渣成分、钢液总氧含量以及夹杂物的形貌、尺寸、成分等进行检测分析。结果表明,采用无铝化脱氧,并将精炼渣的碱度控制在0.8~1.2,Al2O3质量分数控制在10%以下时,能使CaO- Al2O3- SiO2系夹杂物成为塑性夹杂物;钢水经过RH真空精炼后夹杂物尺寸变大,并且夹杂物的Al2O3质量分数降低,SiO2质量分数升高,通过相关检测分析了造成此现象的原因,并提出了改进措施。     

RH精炼工艺对无取向硅钢MgO·Al2O3夹杂物演变影响及控制

 基于BOF→RH→CSP生产工艺,研究了RH精炼过程钢中夹杂物类型演变及MgO?Al2O3夹杂物形成规律,同时对MgO?Al2O3夹杂物的形成条件进行了热力学计算,借助CFD数值模拟软件研究了RH精炼过程卷渣行为。研究发现,RH精炼过程20和30 min时,[w([MgO])/w([Al2O3])]为0.005～0.020,未发现MgO?Al2O3夹杂物;RH出站后夹杂物[w([MgO])/w([Al2O3])]为0.3～0.5,且RH精炼结束后MgO?Al2O3夹杂物占夹杂物总量的58.4%;另外,RH精炼过程钢液表面速度CFD模拟结果为0.57 m/s,大于临界卷渣速度0.45 m/s,且顶渣成分与夹杂物成分相近,存在卷渣现象。热力学计算表明,钢液与炉渣平衡时钢中[w([Al])]为0.31%～0.37%,[w([Mg])]为0.000 24%～0.000 28%,在MgO?Al2O3生成区域之内。减少RH处理过程卷渣,浇铸过程下渣及控制顶渣和包衬相中MgO质量分数可抑制MgO?Al2O3夹杂物形成。     

超低碳汽车外板BH钢炼钢过程中夹杂物的演变

 为了研究超低碳钢炼钢过程中夹杂物的具体演变规律，利用夹杂物自动分析系统研究了硫质量分数分别为0.010%和0.015%的两炉次(S100炉次和S150炉次)超低碳汽车外板烘烤硬化钢(bake hardening steel，简称BH钢)从RH终点到铸坯过程中夹杂物形貌、成分、数量、尺寸的演变，并利用X射线荧光光谱仪和X射线衍射仪结合RH精炼渣和中间包覆盖剂熔渣的成分进行对比分析。结果表明，BH钢中夹杂物的主要类型为Al2O3、MnS、Al2O3+MnS和含硅类夹杂物(其中含硅类夹杂物主要是Al Si O夹杂，不包括纯硅、SiC、SiO2)。由于BH钢中锰和硫质量分数较高，凝固过程中MnS大量析出，使得铸坯中MnS夹杂物数量密度和夹杂物总数量密度显著增加。硫质量分数为0.010%和0.015%的两炉次钢在RH和中间包中MnS夹杂物数量密度无明显差异，由于MnS主要在凝固过程中析出，S150炉次在铸坯中的MnS明显多于S100炉次。精炼渣中w(（FeO+MnO）)较高，w(（CaO）)/w(（Al2O3）)比低，会导致RH终点Al2O3夹杂物较多。在浇注过程中，引流砂的流入会导致中间包覆盖剂熔渣中SiO2质量分数增高，造成钢液中Si Al O等夹杂物的数量密度明显增加。结晶器过程中Al2O3夹杂不断聚集长大、上浮去除，使铸坯中Al2O3和Al2O3+MnS夹杂物数量密度减少，尺寸增大。     

低碳易切削钢LF炉精炼渣控制工艺

与还原渣相比,易切削钢LF精炼渣具有控氧、低脱硫率、低脱磷率的冶金功能特点。该类渣中须保持一定比例的FeO、MnO,低碱度,渣量适当并能充分吸附钢中A12O3、硅酸盐夹杂物。合适的精炼渣成分(质量分数,%)为:CaO 30~40,Al2O310~25,FeO 2~6,MnO 10~25,SiO210~20,MgO 4~8。该精炼渣的平均脱硫率为11.7%,平均LP为0.56;钢中B类夹杂物为0~1.0,C类夹杂物为0~1.5。     

精炼渣碱度对304不锈钢夹杂物的影响

结合生产实际,采用定量金相和SEM+EDS统计分析方法,研究了硅脱氧条件下,精炼渣碱度对304奥氏体不锈钢在LF精炼、连铸过程夹杂物变化规律的影响。结果表明:钢水中主要形成球状CaO-Al2O3-SiO2类复合夹杂,适当高的精炼渣碱度有利于钢中细小夹杂物的形成。随精炼渣碱度的提高,复合夹杂物中CaO含量增加,SiO2含量减小,Al2O3含量变化不大。现场条件下,由FeSi合金带入钢中的Al形成的Al2O3对复合夹杂物的塑性变形影响较大。在精炼渣碱度分别为1.0和1.5时,铸坯复合夹杂物中Al2O3质量分数为25%左右,夹杂物的变形能力稍弱。     

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。     

渣 钢反应对高强度合金结构钢中生成较低熔点 非金属夹杂物的影响

 钢中非金属夹杂物绝大多数为较低熔点夹杂物,可以显著改善钢材的抗疲劳破坏性能。对炉渣 钢液 夹杂物间相互作用进行了实验室研究,发现钢中MgO Al2O3系高熔点夹杂物的比率随渣 钢反应时间增加而减少,与Al2O3的质量分数为20％和CaO/SiO2约为5的炉渣相比,采用Al2O3的质量分数为41％和CaO/SiO2约为65的炉渣,CaO MgO Al2O3 SiO2系夹杂物的比率由24.3%增加至81.7％,大多数夹杂物位于较低熔点成分区域（≤1500 ℃）。     

顶渣对帘线钢中夹杂物塑性化的控制

以某钢厂生产的帘线钢铸坯试样为原料,使用硅钼棒炉对其进行顶渣熔炼实验,研究顶渣成分对CaO-Al2O3-SiO2 类夹杂物塑性化的影响。结果表明, 在顶渣碱度为0.8～1.2时,随着顶渣中Al2O3 质量分数的增加夹杂物中的Al2O3 质量分数也随之增加。当顶渣中Al2O3质量分数低于10%时,CaO-Al2O3-SiO2 类夹杂物的成分在塑性区范围,对应的此时钢液中的w［Al］s低于8×10-6。通过控制顶渣的成分可以把CaO-Al2O3-SiO2 类夹杂物的成分控制在塑性区内。     

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。     

304不锈钢不同精炼渣碱度下夹杂物的演变

 为了提高304不锈钢的产品质量，结合生产实际，利用热力学计算和扫描电镜能谱分析方法, 研究了硅脱氧条件下，LF精炼渣碱度对304不锈钢在LF精炼、连铸过程夹杂物变化规律的影响。试验结果表明,随着冶炼过程进行，全氧质量分数和夹杂物数量依次减小。304不锈钢采用1.75高碱度炉渣，可以得到较低的全氧质量分数和夹杂物数量，但是夹杂物中Al2O3质量分数高，夹杂物熔点高。采用1.53低碱度炉渣，钢液中全氧质量分数较采用高碱度炉渣高，但是夹杂物中CaO、Al2O3质量分数相对较低，SiO2和MnO质量分数较高，夹杂物熔点低。针对304不锈钢产品可以采用不同的生产工艺路线来满足产品的不同需求。     

超低氧冶炼过程镁铝尖晶石形成的热力学分析与控制

 对超低氧试验钢精炼过程中镁铝尖晶石的形成机制和生成热力学计算分析表明：1873K时,MgO-Al2O3二元系夹杂物中MgO的质量分数超过17%时就能生成镁铝尖晶石;采用高碱度、w((CaO))/w((Al2O3))≈1、强还原性精炼顶渣对铝终脱氧钢液进行LF精炼时,在LF精炼中前期就实现Al2O3向MgO·Al2O3尖晶石的转变;钢液中的镁则是实现Al2O3向MgO·Al2O3尖晶石转变的中介和桥梁。而钢中镁含量是由酸溶铝控制的。因此,保持钢液中足够的铝含量是镁铝尖晶石生成的前提。生产过程中,当钢液的w(［Al］)达到0.03%时,w(［Mg］)只需要1.32×10-7以上就能生成MgO·Al2O3尖晶石。     

超低氧弹簧钢60Si2MnA精炼过程夹杂物的研究

 采用LD LF VD CC的工艺路线,出钢采用Al脱氧,造高碱度低氧化性精炼渣,生产超低氧弹簧钢60Si2MnA。研究了精炼过程中夹杂物的成分、尺寸、形貌等变化情况。探讨了夹杂物中MgO和CaO的来源。计算得出了60Si2MnA与CaO Al2O3 SiO2系平衡时的等氧活度和等硅线。     

LF精炼渣碱度变化对304不锈钢夹杂物成分的影响

采用氧氮分析仪、扫描电镜、金相显微镜等分析手段,系统研究LF精炼渣系对304系不锈钢全氧质量分数wT[O]、夹杂物数量、尺寸及成分的影响。研究结果表明,当LF精炼渣碱度由1.5升高至2.6时,LF出站溶解氧质量分数w[O]由11.6×10~(-6)降低至4.8×10~(-6),铸坯wT[O]由47×10~(-6)降低至24×10~(-6),铸坯夹杂物总数量降低,但当量直径不大于10μm的夹杂物所占比率由77.7%增加至95.1%。热力学计算结果表明:在钢液中各元素达到平衡状态时,渣系碱度越高,低熔点夹杂物2MgO·2Al_2O_3·5SiO_2生成区域越小,MgO·Al_2O_3尖晶石类夹杂物生成区域越大,与生产试验结果一致。随着LF炉渣碱度升高,铸坯夹杂物成分中MgO和Al_2O_3的质量分数分别升高了14.4%和9.1%,当碱度不大于1.9时,铸坯中不会存在镁铝尖晶石。     

Study on LF Refining Slag and Slagging Regime of High-Aluminium Steel

During secondary refining of molten steel, reaction of steel-slag has great influence on the quality of steel. Taking high aluminium steel ([Al]≥0.8%) for instance, reaction control of 4[Al]+3(SiO2) = 2(Al2O3)+3[Si] was discussed by both thermodynamics calculation and industrial experiments. The results show that content of silicon increased sharply when content of SiO2 in slag exceeded 10%. In order to prevent the increment of silicon content and reoxidation for high aluminium steel, reasonable component range of LF refining slag is: %CaO/%Al2O3=1.6-1.9, %SiO2 <10. Results of the industrial experiments indicate that the CaO-Al2O3 based refining slag has strong ability of desulfurization and inclusion absorption. Average desulfurization rate is 80%, and T[O] reduces above 50% after refining, with the average sulfur content and T[O] about 0.0025% and 11×10-6,respectively, which can meet the requirements of secondary refining and obtain good castability of steel in continuous casting process.     

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］。