IF钢铸坯厚度方向夹杂物分布及洁净度评估

为了减少IF钢生产过程中冷轧板缺陷以及降低夹杂物对钢的成材性能的影响,重要的是明确IF钢铸坯厚度方向夹杂物分布规律,本文采用氧氮分析、扫描电镜和能谱分析、夹杂物自动扫描以及原貌分析等手段进行了系统的分析。结果表明,铸坯厚度方向T.O（总氧）和N的平均质量分数值分别为1.6×10?5和1.7×10?5,T.O在内弧表面1/8处最高,为2.0×10?5,内弧1/8～3/8区间N质量分数较高,为1.8×10?5;共统计1177个夹杂物,70%以上夹杂物的尺寸都在5 μm以内,平均尺寸为2.8 μm,内、外弧3/8处夹杂物平均尺寸较大,分别为4.0 μm、4.4 μm;铸坯中心TiN析出量较多,内外弧表面以Al₂O₃和Al₂O₃?TiO_x为主,尺寸在5～10 μm之间,Al₂O₃?TiN在内外弧1/4处呈不规则状,尺寸在3～5 μm;当凝固率0.646 < f ≤ 0.680时,凝固前沿液相以及δ相中开始有TiN析出,尺寸在3～6 μm之间波动。      

IF钢铸坯表层洁净度研究

采用金属原位分析仪(OPA-100)对国内某厂同浇次不同浇铸阶段(开浇头坯、正常坯、浇铸末期尾坯)的IF钢铸坯表层非金属夹杂物含量及夹杂物粒径分布进行了研究分析。结果表明:铸坯内弧和外弧表层非金属夹杂物含量及粒径的趋势基本吻合。铸坯中铝系夹杂物含量:头坯尾坯正常坯,正常坯中铝系夹杂物含量稳定,处于非稳态浇铸期的头坯和尾坯中铝系夹杂物含量波动较大,在距铸坯表面5.6 mm之后逐渐减小;铸坯中铝系夹杂物的平均粒度和大于5μm的夹杂物所占比例均随着距铸坯表面距离的增加而减小。     

不同浇铸阶段IF钢连铸板坯洁净度

对采用转炉-RH精炼-连铸工艺生产的IF钢连铸板坯在不同浇铸阶段(开浇、正常、两炉交接及浇铸末期)的铸坯洁净度进行了较为细致地研究和对比分析.由于浇铸初期存在二次氧化及较大程度地增碳,开浇坯[C],[O]_T,[N]含量远高于其他时间段的铸坯,并存在较大尺寸的簇群状Al₂O₃夹杂.正常坯夹杂主要为尺寸较小(≤ 30μm)的块状及少量簇群状Al₂O₃夹杂(≤ 40μm),交接坯及尾坯仍以较小尺寸的块状Al₂O₃夹杂为主,但存在极少量大于100μm的复合夹杂.     

IF钢连铸头坯洁净度研究

应用氧氮成分分析、大样电解分析、扫描电镜分析、能谱分析等分析手段,研究了转炉—RH—连铸生产IF钢头坯洁净度的变化规律,并与正常坯洁净度水平进行对比分析。结果表明:沿拉坯方向头坯T[O]和[N]含量呈明显下降趋势。头坯大型夹杂物含量都明显高于正常坯,并沿拉坯方向总体呈减少趋势,4.4 m后大型夹杂物含量接近正常坯水平。铸坯中的大型夹杂物在厚度方向分布不均匀,内弧含量要明显高于外弧含量。头坯中大型夹杂物主要是尺寸为140~300μm和大于300μm两类,分别占总夹杂物质量分数的22.6%和56.8%,此类夹杂物主要来源于结晶器卷渣、中间包卷渣、二次氧化产物以及钢包引流砂。     

济钢中薄板连铸机铸坯洁净度分析

结合济钢中薄板连铸机的生产实践,采用图像分析仪、金相显微镜和扫描电镜能谱仪等检测分析方法,对铸坯的洁净度进行了分析。结果表明,全过程氧含量呈下降趋势,氮含量呈上升趋势,夹杂物沿铸坯厚度方向在中心和内外弧表面分布稍多,宽度方向上分布较均匀,大型夹杂物较少,以〈10μm为主,球形夹杂物约占60%以上。提出了强化冶炼操作、铁水预处理、实现钢包下渣自动检测等工艺改进措施。     

IF钢非稳态连铸坯洁净度定量分析

通过氧氮分析、定量金相分析及大型夹杂物分析等试验方法,对某钢厂IF钢生产稳态及非稳态浇注的连铸坯进行了对比研究。结果表明,稳态坯w(T[O])和w(N)的平均含量分别为11×10-6和18×10-6,显微夹杂物含量平均为4.0个/mm2,大型夹杂物含量为2.10 mg/kg,洁净度较高。非稳态浇注对连铸坯洁净度有较大程度的危害。中间包开浇头坯受到较为严重的空气二次氧化,洁净度最差;钢包交换和更换浸入式水口时受到的空气二次氧化较小,但是钢渣反应和卷渣行为较为严重;尾坯洁净度受到空气二次氧化和卷渣的共同影响。连铸坯显微夹杂物含量分布,沿铸坯宽度方向一般1/4处最多,1/2处最少;沿铸坯厚度方向内外弧附近明显高于连铸坯中心部位。     

超低碳IF钢头坯洁净度的研究

对比分析超低碳IF钢浇次头坯、过渡坯和尾坯的洁净度发现,非稳态头坯洁净度远差于其它铸坯,换钢包交接坯和尾坯洁净度满足质量要求。提出了改善头坯洁净度的措施,即浇铸前中间包吹氩以减少浇铸初期钢水的二次氧化、优化中间包堰坝结构以增加中间包堰坝吸附夹杂物的能力。采取措施后,浇次头坯洁净度得到了提高,钢种夹杂废品率降低。     

管线钢连铸坯洁净度研究

针对武钢三炼钢厂“BOF→ Ar→ RH→ L F→ CC”的管线钢生产工艺 ,采取示踪剂示踪、系统取样、综合分析的方法 ,对 RH处理前后、L F处理前后、中间包和铸坯中 T[O]、显微夹杂及宏观夹杂物的变化进行了系统研究。研究表明 ,铸坯中 T[O]平均值为 0 .0 0 14 7%和 0 .0 0 182 % ,显微夹杂物为 2 .78个 / m m2 ,大型夹杂物数量为 1.13mg/ (10 kg) ,各项洁净度指标均达到了很高水平 ,同时夹杂物已基本变性为钙铝酸盐及钙铝酸盐与硫化钙组成的复合夹杂     

IF钢铸坯质量研究

利用SEM扫描、能谱分析及大样电解检测等方法,对梅钢生产的超低碳IF钢铸坯夹杂物进行了研究分析。铸坯显微夹杂物主要组成为Ti N、Al2O3、Ti S等几类,尺寸多在10μm以下,占夹杂物总量的86%。大型夹杂物平均含量为6.653 mg/10 kg,主要尺寸范围在50~180μm,但也有少量尺寸大于355μm的大型夹杂物。能谱结果显示,大颗粒夹杂物包括有保护渣卷入含有Na、K等元素的夹杂物和水口内壁Al2O3沉积物脱落形成的含有Al、O元素的不规则块状夹杂物。     

IF钢铸坯表层显微夹杂分析

针对IF钢铸坯表层显微夹杂的变化,采用氧氮分析仪、金相显微镜、扫描电镜、能谱分析等方法,对钢中表层夹杂物的尺寸、数量、形态、分布和来源进行分析。结果表明,铸坯表层显微夹杂在距内弧表面3~4 mm处存在明显的聚集现象,其含量分别达到9.2个/mm~2、8.8个/mm~2,而其它位置上夹杂物数量为5.1~6.8个/mm~2;宽度方向上夹杂物分布具有随机性;表层显微夹杂以Al_2O_3-TiO_x、Al_2O_3类夹杂为主,尺寸多在20μm以内,两者合计占夹杂物总量的84%。     

交换钢包过程对IF钢连铸板坯表层洁净度的影响

采用ASPEX扫描电镜中的自动特征分析功能研究了交换钢包过程（取样浇次第4、5炉）对IF钢连铸板坯表层的洁净度的影响,且对比研究了交换钢包过程浇铸铸坯（交接坯）与正常浇铸铸坯（正常坯）的表层洁净度.结果表明：正常坯与交接坯中尺寸大于20μm的表层夹杂物可分为三类：（1）簇群状Al₂O₃（包括气泡+簇群状Al₂O₃）;（2）簇群状TiO_x-Al₂O₃夹杂物;（3）保护渣夹杂物.正常坯表层的大型夹杂物主要为簇群状Al₂O₃,没有检测到保护渣夹杂物.换包开浇后铸坯总氧质量分数从14×10^-6增至17×10^-6,交接坯表层检测到较多的第2夹杂物,说明钢包开浇后钢水被轻微氧化.此外,钢包开浇后剧烈的液面波动也导致了保护渣的卷入.在当前工艺下,换包对IF钢铸坯表层洁净度的影响长度约为11m.     

RH真空精炼后IF钢镇静工艺的洁净度研究

为了优化RH处理工艺,提高RH精炼后的IF钢水洁净度,通过分析T[O]含量和夹杂物含量的变化研究了钢水镇静（静置）时间对IF钢洁净度的影响.研究表明,随着镇静时间的延长,中间包钢液中T[O]含量和夹杂物数量总体呈先下降后回升的趋势.在30min到40min的镇静时间区间里,中间包内钢液试样T[O]含量基本稳定,所分析炉次中只有4.76%炉次T[O]超过30×10^-4%.在该厂现行工艺条件下,镇静时间在30 min到40 min的时段内的钢液洁净度水平较高.     

RH精炼过程中IF钢洁净度控制

为了优化RH处理工艺、提高RH精炼后的IF钢水洁净度,通过分析T[O]含量的变化研究了RH纯循环时间、镇静时间、钢包顶渣氧化性对IF钢洁净度的影响.实验结果表明:适当延长纯循环时间有利于钢液洁净度的提高,加TiFe后保证纯循环时间6~8min以上可使RH真空处理结束后钢液T[O]降至30×10^-6以下;随着RH真空处理结束后镇静时间的延长,中间包钢水T[O]含量总体呈下降趋势,镇静时间大于30 min的炉次,T[O]可控制在35×10^-6以下;RH结束后渣中T.Fe每提高1%,平均Al、Ti总损失会增加1.05×10^-6 min^-1,其中Al损失率0.40×10^-6 min^-1,Ti损失率0.65×10^-6 min^-1.     

IF钢铸坯中高SiO2类夹杂来源探讨

采用X射线衍射、扫描电镜及能谱、夹杂物无损伤提取等手段研究和跟踪了IF钢铸坯中大颗粒高SiO₂类夹杂物的特征及来源.结果表明：IF铸坯中存在大量大颗粒固相夹杂物,其中高SiO₂类夹杂约占总数的60%,尺寸较大,一般>50μm,形状不规则;铸坯中高SiO₂夹杂的主要来源是未预熔充分的结晶器保护渣,粉渣颗粒内部存在多个物相,其中部分高熔点固相氧化物（SiO₂,Al₂O₃）在浇注过程中未完全溶解就伴随卷渣进入钢中被坯壳捕获,最终形成铸坯中夹杂物.改善保护渣的预熔性能,很大程度可以降低高SiO₂类固相大颗粒夹杂物对铸坯造成的质量缺陷.     

BOF-LF-RH-CC生产DH36船板钢洁净度

洁净度对船板钢的性能具有重要作用.通过对BOF-LF-RH-CC流程生产DH36船板钢各工艺环节系统取样,采用多种分析方法分析夹杂物的形貌、尺寸、数量及组成,系统研究了D36生产过程中洁净度的衍变规律.研究表明,采用合理的优化工艺,BOF-LF-RH-CC生产的DH36钢水高洁净度较高,铸坯平均全氧为17.0×10^-6,N为29.0×10^-6,显微夹杂物6.8 mm^-2,主要为尺寸<5μm的球形氧化物和硫化物复合夹杂,满足高级别船板钢的要求.     

IF钢开浇阶段铸坯洁净度分析

由于IF钢生产过程中对开浇阶段铸坯质量判定不明确,因此在利用时容易导致产品质量问题而增加生产成本。通过对头坯不同位置进行取样,研究IF钢开浇阶段铸坯沿拉坯方向的洁净度变化。实验结果表明,IF钢开浇阶段铸坯中大型夹杂物主要来源于结晶器卷渣和中间包中来不及上浮的脱氧或二次氧化产物;从距离头坯头部2.5m位置开始,由结晶器卷渣所引入的大型夹杂物含量接近正常坯水平;距离头坯头部7.5m位置处开始N含量与正常坯含量基本持平,簇状Al_2O_3夹杂物数量及尺寸接近正常坯水平;距离头坯头部8.5m位置处开始全氧质量分数保持在20×10~(-6)左右。     

高级别船板钢炉外精炼过程洁净度研究

为了研究采用BOF-LF-RH-CC工艺生产的A32船板钢洁净度水平,进行了三炉工业实验.通过对冶炼过程系统取样分析,研究了钢中总氧、氮含量变化,夹杂物的转变规律及机理.结果表明：该工艺生产的船板钢有较高的洁净度,中包总氧控制在2×10^-5以下,氮含量控制在4×10^-5以下;LF精炼过程中,钢中总氧、夹杂物数量密度和平均尺寸均降低,夹杂物转变为CaO-MgO-Al₂O₃三元系;RH精炼过程中,钢中总氧和夹杂物数量密度降低,而夹杂物平均尺寸升高;钙处理过程中,夹杂物数量密度升高,而夹杂物平均尺寸降低,夹杂物转变为CaO-Al₂O₃-CaS三元系.