钙处理车轮钢洁净度

为了解钙处理对车轮钢洁净度的影响,对BOF-LF精炼-RH精炼-钙处理-CC工艺生产车轮钢系统取样,采用扫描电镜对试样中夹杂物的形貌、尺寸及组成进行了分析。研究表明,钙处理前夹杂物主要为Al_2O_3-CaO及少量的Mg O和Si O2,尺寸在5μm以内,钙处理后夹杂物主要为Al_2O_3-CaO-Ca S,在板卷中呈不连续簇条状,部分尺寸为10μm以上;RH-中间包-热轧过程1~5μm夹杂数量密度呈降低趋势,由10降至3.1个/mm2,5~10μm夹杂数量密度控制在1个/mm2以内,10μm以上夹杂数量密度控制在0.2个/mm2以内;铸坯w(T[O])控制在0.001 0%以内;对夹杂物进行面扫,板卷中主要夹杂物为Ca S-CaO-Al_2O_3夹杂以及CaO-Al_2O_3-Mg O;对夹杂物轧制过程变形分析得出,轧制过程变形的长条状夹杂成分为CaO-Al_2O_3,而未变形的夹杂成分CaO-Al_2O_3外包裹Ca S。     

2205双相不锈钢连铸过程中夹杂物的形成机制

为了研究2205双相不锈钢连铸过程中夹杂物的特征及形成机制,从2205双相不锈钢连铸中间包和板坯上分别取试样,利用扫描电镜分析夹杂物的类型及形貌特征,并结合热力学计算探讨夹杂物的演变规律及其形成原因。结果表明,2205双相不锈钢中间包中存在大于10μm的夹杂物,中间包中夹杂物类型主要为CaO-Al_2O_3和CaO-Al_2O_3-MgO球形夹杂物,板坯中夹杂物尺寸都小于10μm,板坯中CaO-Al_2O_3和CaO-Al_2O_3-MgO球形夹杂物外面包裹了一层TiN。错配度和热力学计算表明凝固过程中CaO-Al_2O_3和CaO-Al_2O_3-MgO球形夹杂物为TiN的析出提供了形核质点。     

高性能GCr15轴承钢中夹杂物控制与疲劳性能

GCr15轴承钢的冶炼工艺对钢的疲劳性能具有显著影响。研究了LF+VD、电渣重熔(ESR)和真空感应+真空自耗(VIM+VAR)冶炼工艺对钢中氧、氮、硫的质量分数和非金属夹杂物的分布特征以及疲劳性能的影响规律。结果表明,VIM+VAR冶炼钢中氧和氮的质量分数分别为0.000 5%和0.001 6%,夹杂物总数量仅为1.54个/mm~2。ESR冶炼钢中氧和氮的质量分数分别为0.001 8%和0.011 0%,夹杂总数量为17.78个/mm~2,夹杂物尺寸均小于13μm。LF+VD冶炼钢中硫的质量分数为0.002 6%,钢中硫和氧的质量比为3.7,夹杂总数量最多为20.73个/mm~2,大于13μm的夹杂物中CaS和CaS与Oxide复合夹杂比例较高。旋转弯曲疲劳试验结果表明,LF+VD、ESR和VIM+VAR冶炼钢的安全疲劳极限分别为980、1 164和1 158 MPa,引起疲劳破坏的夹杂物类型与制备工艺有关,LF+VD冶炼钢的夹杂物有CaS、CaS(Oxide)和CaO·Al_2O_3,ESR冶炼钢的夹杂物有Al_2O_3和CaO·Al_2O_3,VIM+VAR冶炼钢的夹杂物有TiN、MgO·Al_2O_3和CaS(Oxide)。依据真实应力因素和疲劳寿命,钢中夹杂物的危害程度由大到小依次为TiN、CaO·Al_2O_3、MgO·Al_2O_3、Al_2O_3、CaS(Oxide)和CaS,夹杂物类型和尺寸的不同导致了GCr15轴承钢安全疲劳极限的差异。     

钙处理船板钢洁净度研究

对采用"铁水预处理→BOF→LF精炼→RH精炼→CC→轧板"工艺生产的船板钢进行系统地取样,采用扫描电镜对样品中夹杂物的形貌、尺寸及组成进行分析,结果表明:钙处理前,夹杂物主要为Al_2O_3-CaO及少量的MgO和SiO_2,尺寸在5μm以内;钙处理后,夹杂物主要为Al_2O_3-CaO-CaS,部分尺寸达10μm以上。钢板中主要夹杂物为CaS-CaO-Al_2O_3夹杂以及CaO-Al_2O_3-MgO。对夹杂物在轧制过程的变形情况进行了分析,结果表明,轧制过程发生变形的长条状夹杂物成分为CaO-Al_2O_3,而未变形的夹杂物为CaO-Al_2O_3外包裹着CaS。     

SPHD钢中夹杂物在RH-CC工序 的演变规律

以SPHD钢在BOF-RH-CC工艺生产过程中夹杂物的演变为研究对象,分析了从精炼出站到连铸过程钢中T. O、[N]的变化情况,研究了夹杂物数量、尺寸分布以及成分演变规律.结果表明:从RH精炼出站到中间包,钢中T. O和[N]含量增加,单位面积夹杂物数量升高,钢水因二次氧化产生了Al_2O_3夹杂.夹杂物尺寸变化主要集中在10μm以下的夹杂物,其中小于5μm夹杂物所占比例降低,5～10μm夹杂物所占比例增多,钢包与中间包之间的保护浇铸需要加强.部分Al_2O_3夹杂可转变为低熔点且易被去除的CaO-MgO-Al_2O_3系或CaO-MgO-Al_2O_3-SiO_2系等复合夹杂,铸坯内夹杂物主要以Al_2O_3,Al_2O_3-SiO_2,CaO-SiO_2以及CaO-Al_2O_3-SiO_2等形式存在,也有附着少量MnS的Al_2O_3夹杂.     

轴承钢LF-VD精炼过程夹杂物行为变化研究

采用夹杂物自动扫描分析仪Aspex对轴承钢炉外精炼过程中的非金属夹杂物进行大面积扫描,系统研究了炉外精炼过程钢液纯净度变化,对关键工序进行氧、氮含量分析,同时利用"无水电解"提取各个工序夹杂物,以便观察夹杂物三维形貌,以指导生产实践。研究表明,LF-VD过程,夹杂物经历了Al_2O_3→MgO·Al_2O_3→CaO-MgO-Al_2O_3演变。LF精炼初期,钢液中形成大量Al_2O_3夹杂物,随着LF精炼地进行,钢液中逐渐形成MgO·Al_2O_3、钙铝酸盐、CaO-MgO-Al_2O_3等复合夹杂物,VD真空后,钢液中形成大量CaO-MgO-Al_2O_3夹杂物。LF精炼初期,钢液中夹杂物数量密度达到16.25个/mm~2,随着LF精炼的进行,夹杂物数量逐渐减少,VD破空后钢液中夹杂物数量密度降低为6.87个/mm~2,随着静搅地进行,钢液中夹杂物数量密度逐渐降低,VD吊包夹杂物数量密度增加,可能是卷渣造成。     

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。     

钙处理对成品无取向硅钢夹杂物特性的影响

通过取样检测结合热力学计算,分析了钙处理对成品无取向硅钢中夹杂物特征及硫化物夹杂的析出机制的影响。结果表明,钢中尺寸大于3μm的有害夹杂物主要是AlN、MgO-SiO_2、CaO-Al_2O_3-SiO_2类复合夹杂物及其与MgS、MnS、CaS的复合析出物。钙处理钢中没有检测到单独的Al_2O_3、SiO_2及铝酸钙类夹杂物。钙处理钢中形成的液态3CaO·Al_2O_3、MgO·SiO_2和Al_2O_3夹杂物被精炼渣吸收,改性去除了钢中大尺寸Al_2O_3夹杂物。钙处理钢中尺寸大于3μm的氧化物夹杂主要是含CaO和(或)CaS的Al_2O_3-SiO_2类夹杂。硫化物在MgO-SiO_2类氧化物表面的析出有利于其形貌趋于规则。钢中不同形貌的AlN夹杂物呈多尺度分布,钙处理对大尺寸AlN的析出特性影响不大。氧硫化物及其与AlN复合析出并定向长大的过程,与其晶体结构有关。氧化物夹杂的硫容量决定了其与硫复合的难易程度。钙处理钢中CaS在氧化物表面呈局部包裹析出和局部吸附析出。     

X70管线钢RH真空脱气过程夹杂物的去除行为

 利用ASPEX全自动扫描电镜对X70管线钢RH真空处理过程的夹杂物形貌、成分、数量和尺寸进行了系统研究。结果表明,RH过程中夹杂物主要为液态球状含少量MgO的CaO-Al2O3系夹杂物。夹杂物随RH真空处理时间的增加而减少,RH处理28min后,钢液中夹杂物去除率达70%。除延长RH真空处理时间外,减少RH进站夹杂物可大幅降低RH终点夹杂物数量。总体夹杂物和1~5μm夹杂物数量随RH真空处理时间单调递减;对于大于5μm的夹杂物,其数量先增大后减少,而且随着夹杂物尺寸的增加,数量达到最大值所需真空处理时间增加。RH真空处理后,夹杂物平均尺寸有所增加,由2.2~2.5μm增加到3.0~3.9μm。     

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。     

220t BOF-LF-VD-板坯CC流程管线钢精炼和连铸过程钢液洁净度的演变

试验X52管线钢(/%:0.070~0.079C,0.22Si,1.29~1.32Mn,0.008~0.009P,0.002S,0.028A1,0.001 6~0.001 7T[0],0.005 3~0.006 5N)的冶金流程为铁水预处理-220 t BOF-LF-VD-230 mm板坯连铸。主要工艺为BOF出钢加铝粒,LF精炼渣主要组成为(/%):54.41~58.54CaO,7.66~8.42SiO_2,22.57~24.69Al_2O_3.4.15~4.58MgO,0.78~2.89FeO;VD后喂钙线处理。利用电子束和X-射线技术的ASPEX自动扫描电镜研究了该钢冶炼过程夹杂物的变化。结果表明,LF进站时钢中夹杂物为簇群状或颗粒状Al_2O_2,LF终点Al_2O_2转变为球状CaO-MgO-Al_2O_3系夹杂物,钙处理后转变为球状CaO-Al_2O_2-CaS系。VD真空处理过程夹杂物数量从30~35个/mm~2降至7~15个/mm~2、T[O]和[N]大幅降低至12×10~(-6)~13×10~(-6)和41×10~(-6)~48×10~(-6)。软吹搅拌到中间包,钢中夹杂物数量剧增至33爪/mm~2。夹杂物平均尺寸在VD破空后达到最大,为2.6~3.6μm,中间包则减小到1.9~2.1μm。喂线及软吹搅拌过程钢中T[O]和[N]都有增加,说明发生了二次氧化。LF精炼、VD及钙处理后钢中S含量降至16×10~(-6)。中间包覆盖剂中(SiO2)和(FeO+MnO)太高会导致中间包钢水回硫。     

高碳钢82B微镁处理工艺研究

以生产钢绞线用高碳钢82B为研究对象,研究了镁处理对于高碳钢中夹杂物的改性效果。研究表明,高碳钢82B经过镁处理后,钢中的非金属夹杂物成分和尺寸均发生明显变化。夹杂物由镁处理前的CaO-SiO_2-Al_2O_3系复合夹杂物转变为CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO系,夹杂物中SiO_2含量明显降低。随着钢中Mg含量的增加,盘条中小于3μm的夹杂物数量显著增加,大于5μm的夹杂物数量显著降低。镁处理后盘条的抗拉强度提高了17%左右。热力学计算表明,夹杂物中MgO含量增加可扩大夹杂物液相区面积,但MgO质量分数不宜高于22%。因此,依靠镁处理工艺来细化钢中的夹杂物,可以显著降低高碳钢盘条拉拔过程中非金属夹杂物的危害,生产出高质量的钢绞线产品。     

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。     

真空精炼过程底吹氩气工艺对风电钢中大颗粒夹杂物的影响

为提高Q345D风电钢VD精炼过程大尺寸夹杂物的去除效率，展开了VD底吹工艺优化试验研究。在VD真空处理前，方案1即VD精炼高真空的前10 min底吹单孔流量400 L/min、后5 min单孔流量250 L/min条件下，钢中夹杂物主要为高Al₂O₃含量的钙铝酸盐，而优化方案2～3即VD精炼高真空的前10 min底吹单孔流量500 L/min、后5 min单孔流量150～100 L/min条件下钢中夹杂物平均成分为更低熔点钙铝酸盐；VD处理后钢中夹杂物均为低熔点夹杂物。方案1中VD精炼过程大于10μm和大于15μm的夹杂物平均尺寸分别增加66.24%和62.32%;方案2中大于10μm和大于15μm的夹杂物的平均尺寸分别增加23.40%和33.39%,尤其夹杂物数密度仅分别增加16.33%和28.57%。这充分说明了VD精炼过程高真空的前10 min强搅拌、后5 min中强搅拌的工艺有利于对大颗粒夹杂物的去除，同时减小卷渣概率。     

稀土铈对夹杂物特征的影响

通过试验冶炼稀土钢,采用扫描电镜与能谱仪,结合热力学计算分析稀土钢中夹杂物的成分以及形貌、尺寸分布等特征,研究稀土钢中夹杂物成分演变机理和稀土添加量对夹杂物特征的影响规律,从而实现稀土钢中夹杂物的精确控制。研究结果表明:在1 873 K时,稀土钢中CeAlO_3和Ce_2O_2S夹杂物最为稳定。稀土钢中铈质量分数为0.015%时,冶炼过程中CeAlO_3+Ce_xS_y夹杂物逐渐转变为Ce_2O_3,且夹杂物中Al_2O_3质量分数和Ce_xS_y质量分数降低。稀土钢中铈质量分数为0.028%时,夹杂物主要为Ce_2O_2S。冶炼初期稀土氧化物较多,随着钢液中溶解氧质量分数的降低,过剩的稀土Ce与硫结合,使得稀土硫化物逐渐增多。增加钢液中的铈含量,CeAlO_3夹杂物减少,Ce_2O_2S增多。将铈含量从0.015%增加到0.028%时,夹杂物平均尺寸由2.83μm降低为2.66μm。     

硅含量对含钛不锈钢全氧和夹杂物的影响

采用热力学计算和工业试验相结合的方法对不同硅含量下含钛奥氏体不锈钢全氧含量和夹杂物进行了研究。结果表明,随着精炼过程进行,含钛奥氏体不锈钢钢液中全氧含量、夹杂物数量呈逐渐减小的趋势。在AOD冶炼末期,含钛奥氏体不锈钢夹杂物类型为CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO,LF钛合金化前,夹杂物类型为CaO-Al_2O_3-MgO-SiO_2。LF钛合金化后,夹杂物类型主要为CaO-Al_2O_3-MgO-TiO_x球形夹杂物。热力学计算和试验结果具有较好的一致性。在其他条件一致的情况下,硅含量高的炉次跟硅含量低的炉次相比,钢液中氧含量低,夹杂物中钛含量低。     

"BOF→LF→RH→钙处理→CC"工艺生产管线钢过程夹杂物演变

对"BOF→LF→RH→钙处理→CC"工艺生产X70管线钢过程的夹杂物行为演变进行了研究。发现LF精炼过程夹杂物由多面体Al_2O_3转变为球形的MgO-Al_2O_3-CaO-CaS复合夹杂。RH精炼过程夹杂物成分变化不大,但是夹杂物数量和尺寸都减小。钙处理后,夹杂物中的CaO和CaS含量增加,w(CaO)/w(Al_2O_3)增大,平均成分偏离低熔点区。在连铸过程由于二次氧化导致钢中Al_s和T.Ca含量降低,同时中间包夹杂物中CaO和CaS含量有所降低,夹杂物数密度和最大尺寸都有所增加,应加强浇铸过程的保护浇铸,以更好地保证钙处理效果。由于降温过程钢-夹杂物之间平衡的移动,夹杂物由中间包中液态的CaO-Al_2O_3转变为铸坯中的以Al_2O_3-CaS和MgO-Al_2O_3类型为主的高熔点夹杂物。     

稀土对Cr12MoV钢VD工序夹杂物演变的影响

对国内某钢厂EAF→LF→VD→模铸工艺生产的Cr12MoV钢,VD工序不同时点进行取样,利用ASPEX自动扫描电镜分析统计钢中非金属夹杂物的成分、数量、尺寸等信息。结果表明,钢中夹杂物类型及形貌的演变主要受稀土元素的影响,稀土(La、Ce)添加量为134×10~(-6),稀土能与钢液中的[O]、[S]结合,置换氧化物类夹杂中的氧和硫化物类夹杂中的硫,将其转变为球状或近球状的RE_2O_3、RE_2S_3、RE_2O_2S,并能与钢液中的[O]、[Al]结合生成REAlO_3;夹杂物数量及尺寸的演变与VD工序软吹时间有关,当软吹时间控制在26～45 min时,钢中夹杂物数量和尺寸均随软吹时间的增加不断减小,软吹时间增至55 min时夹杂物尺寸仍在减小但数量有所增加,且主要表现为Al_2O_3和REAlO_3类数量的增加。综合钢种用途,考虑夹杂物改性及VD工序成本,在此稀土添加量情况下,Cr12MoV钢VD工序最佳软吹时间应控制在33～45 min。     

BOF-LF-VD-CC生产20CrMnTi齿轮钢的夹杂物行为研究

通过氩站、LF、VD、中间包、及铸坯的系统取样,采用扫描电镜(SEM)结合能谱(DES)自动扫描分析功能(可获取试样大面积范围内的夹杂物信息),对某钢厂BOF-Argon station-LF-VD-CC工艺生产20CrMnTi钢中夹杂物在各工序的种类、数量、化学成分进行研究。结果表明:随着工艺的进行,夹杂物在氩站出站时以Al_2O_3为主;LF精炼后,夹杂物转变成熔点较低、易于上浮的MgO-Al_2O_3、MgO-Al_2O_3-CaO;VD结束后,主要有MgO-Al_2O_3、CaOAl_2O_3、CaO-MgO-Al_2O_3三大类夹杂物;夹杂物数量在氩站结束时最多,中间包和铸坯中夹杂物数量最少,同时夹杂物状变也由不规则变为球形,说明LF、VD有着较好的精炼效果。通过对该厂夹杂物随冶炼工艺演变的研究发现:该厂夹杂物控制水平能够满足一般齿轮钢的质量要求,并为将来冶炼高品质齿轮钢打好基础。     

LF-VD-CC生产过程304不锈钢 全氧和夹杂物分析

对采用"LF-VD-CC"工艺路线生产的304奥氏体不锈钢精炼过程全氧和夹杂物进行了分析。结果表明,随着LF-VD-CC过程进行,304钢液中全氧含量、夹杂物数量密度和夹杂物平均尺寸呈逐渐减小的趋势。整个精炼过程,夹杂物类型都为CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO,VD后跟LF出站相比,夹杂物中Al_2O_3和MgO含量都有一定的增加。到连铸中间包后,夹杂物中Al_2O_3和MgO含量明显增加,CaO含量明显降低,主要跟温度降低有关,试验结果跟热力学计算结果有较好的一致性。