RH精炼纯循环时间和镇静时间对IF钢洁净度影响

为了优化RH处理工艺,提高RH精炼后的IF钢的洁净度水平,通过分析全氧含量和夹杂物的控制水平,研究了纯循环和镇静时间对IF钢洁净度的影响。研究表明,RH加入铝粒反应6min后钢液中全氧质量分数降低至24.7×10~(-6)。加入Ti-Fe合金后,全氧质量分数上升至30×10~(-6)。随后RH经合金化后保持6~9min的纯循环时间,全氧质量分数可降低到27×10~(-6)。延长镇静时间至25min,可使全氧质量分数降低到27×10~(-6);通过直线法计算,夹杂物数量由破空时的13.21个/mm2逐渐降低到破空25min时的7.79个/mm2。     

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。     

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。     

无取向电工钢WG350生产过程中夹杂物的行为与控制

为了更好地控制WG350无取向电工钢中的夹杂物,采用扫描电子显微镜、Aspex系统分析了精炼、连铸过程和成品板中夹杂物的类型、数量及尺寸的演变规律。结果表明,氩站开始出现大尺寸含P复合夹杂物,该类型夹杂物大部分在RH脱碳后会上浮去除。RH加铝脱氧时生成的Al_2O_3以团簇状和块状为主,前者尺寸范围为0.5～5μm且大部分被去除,而块状Al_2O_3会一直遗留至成品中。RH合金化后,钢液中夹杂物数量达到最大,夹杂物类型除Al_2O_3外,主要还有复合氧化物、复合氧硫化物。成品板中夹杂物种类及数量关系为:氧硫化物氧化物氮化物氮化物+氧化物氮化物+硫化物氮-氧-硫复合物硫化物。钢中氧硫(质量分数)由49×10~(-6)降低至13×10~(-6)时,夹杂物种类及数量均会大幅度减少。     

X80高级别管线钢的洁净度

针对莱芜钢铁集团120 t顶底复吹转炉(脱磷)→120 t顶底复吹转炉(脱碳)→LF→RH→CC试生产X80管线钢的生产工艺,采取示踪剂示踪、系统取样、综合分析的方法,对LF精炼前后、RH精炼前后,中间包和铸坯中总氧、氮、显微夹杂物和铸坯中大型夹杂物的变化进行了系统的研究。研究结果表明,铸坯中总氧含量平均为8×10-6,氮含量平均为58×10-6(质量分数,下同),96%的显微夹杂物的尺寸小于2μm,平均为2.50个/mm2,大型夹杂物平均为2.23 mg/10 kg。铸坯中氮含量较高,精炼过程夹杂物变性效果较差。     

钙处理对涟钢高强机械用钢夹杂物的影响

对涟钢LG600/LG700XL冶炼过程中夹杂物的衍变机理进行分析,分批次试验研究了精炼渣性能和钙处理工艺对钢液洁净度和钢中夹杂物的影响。结果表明,在钙处理工艺下,夹杂物的衍变路线为Al_2O_3→MgO-Al_2O_3→Al_2O_3-CaO,中间包钢液中的夹杂物主要是Al_2O_3-CaO和Al_2O_3-TiO_x复合氧化物。取消钙处理以后,铸坯中氧的质量分数从16×10~(-6)降低到11×10~(-6)。两种工艺下,材样中绝大部分夹杂物都是核心为铝酸盐、外层为TiN的复合夹杂,钙处理工艺下夹杂物核心是Al_2O_3-CaO-CaS,取消钙处理工艺下夹杂物核心是MgO-Al_2O_3尖晶石。两类复合夹杂物尺寸都比较小(10μm),对钢材性能的影响有限。取消钙处理以后,钢液可浇性基本保持不变,没有发生水口堵塞,说明取消精炼过程中的钙处理工艺对涟钢高强机械用钢而言是可行的。     

氧含量对超低碳钢炼钢连铸过程夹杂物演变的影响

针对不同氧含量超低碳钢的炼钢和连铸过程,分析了钢中夹杂物的演变规律及其原因。钢中最常见的夹杂物从转炉终点的Al_2O_3-CaO-MgO-SiO_2复合夹杂物,变为RH进站和脱碳终点的Al_2O_3-MnO,再变为铝脱氧后和RH出站的Al_2O_3。由于连铸坯的冷却速度较慢,有利于TiN的充分析出,所以在中间包钢样中的TiN尺寸一般小于2μm,而在连铸坯中的TiN尺寸一般大于2μm;在中间包中常发现Al_2O_3-MnS复合夹杂,而在连铸坯中常发现Al_2O_3-MnS-TiN复合夹杂。中心夹杂物Al_2O_3尺寸较大时,Al_2O_3-TiN复合夹杂物的形状不规则;当Al_2O_3尺寸较小时,该复合夹杂的形状规则。因为大包钢水量为100 t时O31炉次中间包钢液氧质量分数(31×10~(-6))高于O22炉次(22×10~(-6)),所以大包钢水量为100 t和50 t时O31炉次中间包含Al_2O_3夹杂物的数量高于O22炉次。因为铸坯中心最后凝固,S、Mn、Ti、N等元素的偏析造成大量细小的MnS、TiN和TiN-MnS析出物的生成,所以铸坯宽度1/2处的夹杂物数量密度最多。     

影响加磷高强超低碳钢可浇性的因素研究

加磷高强超低碳钢具有IF钢特性,特点是添加一定含量的P、Mn、Nb等合金元素以达到固溶强化的目的,提高钢种强度而又不影响钢种塑性,但高磷钢水易引起水口絮瘤堵塞。通过研究钢中氧化物夹杂(Al_2O_3为主)的生成与去除这一直接关键影响因素,分析内在机理,进行相关的理论研究和生产试验,通过工艺流程的优化、转炉终点高温高磷成分控制、RH精炼微合金化工艺优化及全流程时间匹配,减少了钢中夹杂物的生成、促进了夹杂物的聚集上浮去除等,改善钢水可浇性。RH出站钢水平均T.O质量分数25×10~(-6),连铸中包钢水平均T.O质量分数19×10~(-6),最终解决加磷高强超低碳钢可浇性问题,实现100 t LD→RH→CC工艺流程的大批量稳定生产,单支水口稳定5炉连浇。     

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。     

高级别管线钢B类夹杂物控制研究

对高级别管线X65钢中B类夹杂物的来源及转变机理进行了研究,结果表明:钢中T.O质量分数控制在15×10~(-6)以下,N质量分数控制在40×10~(-6)以下,钢板洁净度水平较高;钙处理后钢中脱氧产物转变成CaO-Al_2O_3-CaS系夹杂物,其中的大尺寸CaO-Al_2O_3夹杂物在钢板轧制过程中延伸变形从而产生B类夹杂物;采用合理控制措施后,高级别管线钢B类夹杂物评级85%控制在1.5级以下,100%控制在2.0级以下。     

风电钢钢中夹杂物探讨

文章介绍了八钢风电钢生产的工艺优化,系统性分析了LF精炼、RH真空处理、连铸浇铸过程钢水中氧氮变化、夹杂物的组成变化、夹杂物的数密度和面密度变化及不同夹杂物百分数变化。得出八钢风电钢洁净化水平为钢中氧含量≤12×10~(-6)、氮含量≤50×10~(-6),夹杂物数量≤20个/mm~2,10μm以上夹杂物约占2%。     

半钢冶炼Ti-IF钢过程中非金属夹杂物的研究

采用热态试验对半钢冶炼Ti-IF钢的非金属夹杂物进行研究,并就提高钢水洁净度和降低夹杂物尺寸进行工艺优化。研究表明:LF进站时夹杂物为球状FeO-MnO,LF出站时主要夹杂物为包裹状、簇状MgO-FeO-MnO-Al_2O_3,RH脱碳结束后主要为球状、纺锤体状和不规则状FeO-Al_2O_3,RH铝脱氧3 min后主要为三角状、类球形和团簇状Al_2O_3,Ti合金化3 min后主要为六边形状TiO_2-Al_2O_3、纺锤体状和近似菱状Al_2O_3,RH出站为球形TiO_2-Al_2O_3、纺锤体状和近似菱状Al_2O_3夹杂物,铸坯中主要为菱形TiN、类球形Al_2O_3和不规则形Al_2O_3-TiN。原工艺影响Ti-IF钢表面质量和钢液纯净度的非金属夹杂物主要是大尺寸Al_2O_3(大于等于15μm)。通过优化氧枪喷头、RH工艺参数和中间包流场,铸坯中w(T.O)降至16.3×10~(-6),最大非金属夹杂物尺寸降至9.5μm, Ti-IF钢水洁净度得到显著提高。     

高级别车轮钢BOF-RH-CC工艺技术研究与实践

为了进一步提高生产效率、降低生产成本,同时减少大尺寸夹杂物超标,提出了采用"BOF-RH-CC"路线生产车轮钢工艺。通过系统地实验室试验与工业试验,研究了"BOF-RH-CC"工艺路线下的硫含量、温度以及夹杂物控制等关键技术问题。结果表明:在KR工序通过采用新型脱硫剂,可以将84%炉次的铁水硫的质量分数控制在10×10~(-6)以下;在转炉工序回硫主要影响因素为KR脱硫渣,当扒渣率为95%时,KR渣带硫量占入炉总硫量比例达到了26.7%,而当扒渣率在99%时,KR渣对转炉回硫仅占6.8%,应当保证KR处理后顶渣去除率控制在99%以上;在精炼RH工序当RH吹氧升温量不大于100 m~3,不仅满足温度要求,同时也达到了洁净度的要求;在低氧条件下将夹杂物控制为高熔点且不易变形的CaS-Al_2O_3类夹杂,降低了钢种大尺寸夹杂的数量。通过上述研究,在"BOF—RH—CC"工艺路线下,可将成品钢中硫的质量分数和TO的质量分数分别控制在20×10~(-6)和12×10~(-6)以下,同时钢中大尺寸夹杂物数量降低了50%,满足钢种对硫含量、温度及夹杂物的要求,实现了该工艺的稳定控制。     

U75V重轨钢生产过程中非金属夹杂物的行为演变

为了研究重轨钢全流程非金属夹杂物的行为演变,进一步控制重轨钢中夹杂物,提高产品质量。以U75V重轨钢为研究对象,通过对LF-VD-CC工艺重轨钢生产全流程系统取样,结合氧氮分析、钢液成分分析、非金属夹杂物分析以及热力学计算,从夹杂物化学成分、数量及尺寸等方面研究其演变过程。结果表明,U75V重轨钢生产全流程氧氮含量持续降低,最终TO、[N]质量分数分别约为0.001 0%和0.004 0%;LF进站主要为MnO-SiO_2-Al_2O_3型夹杂物,为脱氧产物;LF精炼化渣后,MnO-SiO_2-Al_2O_3型夹杂物转化为CaO-SiO_2-Al_2O_3型夹杂物,BaCaSi和FeSi等合金辅料带入的Ca、Als是产生该结果的主要原因;LF离站时主要为CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO型夹杂物,夹杂物中CaO和MgO含量增加;VD精炼过程CaO-Al_2O_3-MgO型夹杂物基本消失,VD破空至铸坯中主要为CaO-SiO_2-Al_2O_3型夹杂物;钢轨中镁铝尖晶石类夹杂物比例增加,为CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO型夹杂物,热力学计算结果表明钢轨中尖晶石类夹杂物为降温冷却过程中形成,且计算值与实际值总体吻合。     

Ce含量对EH40船板钢热影响区夹杂物的影响

利用夹杂物自动分析系统在实验室中研究了钢中Ce含量对热影响区夹杂物演化的作用。结果表明,随着钢中Ce含量的增加,夹杂物的数量密度、平均尺寸和以Al_2O_3为核心的复合夹杂物比例都减少,夹杂物中Ce的含量和含Ce夹杂物的比例都增加,典型夹杂物核心由Al_2O_3+Ce_2O_3变为Ti_2O_3+Ce_2O_3,外部都析出MnS。当钢中Ce质量分数大于140×10~(-6)时,出现以Ti-Ce复合氧化物为核心的夹杂物。随着夹杂物中Ce含量的增加,钢中夹杂物的尺寸减小。Ce氧化物冶金工艺对夹杂物的细化作用明显。     

Q195矩形坯中非金属夹杂行为研究

为降低成本,在Q195带钢原有生产工艺80 t转炉→吹氩→LF→连铸的基础上去掉了LF精炼工序。为保证铸坯质量不影响产品的性能,采用示踪法、金相、氧氮测试、大样电解和扫描电镜等研究方法,对铸坯中非金属夹杂物的成分和来源进行分析。氩后钢中[O]高达226×10~(-6),[N]为33×10~(-6);不同炉次中,尾坯中[O]高达251×10~(-6),[N]为37×10~(-6);显微夹杂物和大型夹杂物含量都很高,多以复合夹杂物和复合夹杂物存在于铸坯中。因此需要采用稳定浇注工艺,改进中间包结构以改善流场,防止卷渣。同时加强保护浇注减少二次氧化现象的发生。     

X80管线钢洁净度研究

对X80管线钢中非金属夹杂物进行金相观察、大样电解和扫描电镜分析。结果表明:从LF进站到铸坯过程中显微夹杂物呈显著的下降趋势,降幅达77.77%,在LF和RH精炼过程中,夹杂物数量降低最为明显;铸坯中夹杂物主要类型为CaO-CaS-Al2O3复合夹杂,其XCaO/XAl2O3小于12CaO·7Al2O3的XCaO/XAl2O3=1.71,夹杂物变性效果较差。X80管线钢从转炉终点到铸坯过程中,平均T.O呈下降趋势,LF进站到钙处理后,平均W(T.O)减少了2.06×10-6,RH精炼过程平均W(T.O)降低了2.27×10-6,需提高LF精炼操作水平和RH精炼操作稳定性。RH出站到铸坯是一个增氮的过程,增氮质量分数为2.27×10-6,保护浇铸水平较高;铸坯中大型夹杂物数量为1.46mg/10kg,夹杂物主要为球状的钙铝酸盐夹杂物、硅铝酸盐夹杂物以及与镁铝尖晶石形成的复合夹杂物。     

X80管线钢洁净度研究

对X80管线钢中非金属夹杂物进行金相观察、大样电解和扫描电镜分析。结果表明:从LF进站到铸坯过程中显微夹杂物呈显著的下降趋势,降幅达77.77%,在LF和RH精炼过程中,夹杂物数量降低最为明显;铸坯中夹杂物主要类型为CaO-CaS-Al2O3复合夹杂,其xCaO/xAl2O3小于12 CaO·7Al2O3的xCaO/xAl2O3=1.71,夹杂物变性效果较差。X80管线钢从转炉终点到铸坯过程中,平均T.O呈下降趋势,LF进站到钙处理后,平均w(T.O)减少了2.06×10-6,RH精炼过程平均w(T.O)降低了2.27×10-6,需提高LF精炼操作水平和RH精炼操作稳定性。RH出站到铸坯是一个增氮的过程,增氮质量分数为2.27×10-6,保护浇铸水平较高;铸坯中大型夹杂物数量为1.46 mg/10 kg,夹杂物主要为球状的钙铝酸盐夹杂物、硅铝酸盐夹杂物以及与镁铝尖晶石形成的复合夹杂物。     

齿轮钢锻件关键区域氧化物和硫化物夹杂的分布特征

齿轮是机械传动的关键结构部件,为了改善齿轮的服役性能,提高疲劳寿命,需要清楚齿轮钢中的夹杂物类型、数量、尺寸、分布。采用夹杂物自动扫描仪、氧含量分析手段、扫描电镜对齿轮钢锻件不同位置进行夹杂物评估。结果表明:铸件中心位置TO质量分数较高,为10×10~(-6),对应小尺寸夹杂物数量较多,而大尺寸夹杂物在关键区域的分布较多。钢中氧化物夹杂主要为Al_2O_3、Al_2O_3复合类的尖晶石和钙铝酸盐复合夹杂物,且尺寸较大,分布不均匀,对齿轮钢关键区域的影响较大。钢中硫化物夹杂分布均匀,尺寸较小,热力学计算表明,该类夹杂在凝固过程中凝固率g0.44时,MnS开始析出,通过控制硫化物夹杂析出及分布有助于改善齿轮钢质量。     

无取向电工钢WG350生产过程中夹杂物的行为与控制

摘要：为了更好地控制WG350无取向电工钢中的夹杂物,采用扫描电子显微镜、Aspex系统分析了精炼、连铸过程和成品板中夹杂物的类型、数量及尺寸的演变规律。结果表明,氩站开始出现大尺寸含P复合夹杂物,该类型夹杂物大部分在RH脱碳后会上浮去除。RH加铝脱氧时生成的Al2O3以团簇状和块状为主,前者尺寸范围为0.5~5μm且大部分被去除,而块状Al2O3会一直遗留至成品中。RH合金化后,钢液中夹杂物数量达到最大,夹杂物类型除Al2O3外,主要还有复合氧化物、复合氧硫化物。成品板中夹杂物种类及数量关系为：氧硫化物＞氧化物＞氮化物＞氮化物+氧化物＞氮化物+硫化物＞氮 氧 硫复合物＞硫化物。钢中氧硫(质量分数)由49×10-6降低至13×10-6时,夹杂物种类及数量均会大幅度减少。