二次精炼渣钢反应及成渣热对钢液温度的影响

通过现场实验,分阶段定量分析了出钢至出VD 过程,渣钢反应热及成渣热对钢液温度的影响。结果表明,这两种热对钢液温降的影响极小,完全可以忽略。

中高锰钢液与精炼渣的反应行为研究

基于某钢厂中高锰钢现行精炼渣组分,设计了碱度为2~10的6组实验渣系,在1600℃下采用高温电阻炉将不同Mn含量(0.80%、5.50%、10.81%、19.82%)的中高锰钢与实验渣系进行渣-钢平衡实验。采用FactSage计算了熔渣碱度对SiO_(2)活度的影响,不同MnO含量下渣中MgO溶解度及CaO-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)液相区。结果表明,中高锰钢中的Mn会被精炼渣中的SiO_(2)氧化生成MnO;渣碱度提高会抑制MnO的生成,但当碱度达到4之后,MnO的生成量基本稳定;钢液中Mn含量会明显促进MnO生成;随着渣中MnO含量的增加,熔渣中MgO的溶解度降低,渣系的液相区逐渐扩大,使熔渣的熔化性质得到改善。

低硫钢连铸过程结晶器内渣-钢间硫的迁移

试验了低硫高碳钢U71Mn（0．65％～0．73％C，0．006％～0．009％S）、U75V（0．73％～0．76％C，0．004％～0．008％S）和低硫低碳20钢（0．20％～0．22％C，0．005％～0．008％S）与含0．008％～0．011％S的连铸结晶器保护渣之间硫的迁移。结果表明，高碳钢连铸时，结晶器内保护渣中硫含量从0．008％增至0．010％～0．011％，但低碳钢连铸时，保护渣中硫含量从原始的0．011％降至0．009％，因此在连铸低碳钢时，应采用低初始硫含量的保护渣。

1873K下CaF_(2)-MgO-CaO-Al_(2)O_(3)-SiO2渣系对H13模具钢的脱氧研究

本文根据热力学和动力学理论,结合实验室实验,研究了1873 K下CaF_(2)-MgO-Al_(2)O_(3)-CaO-SiO2渣系成分对H13工具钢脱氧极限的影响。理论计算结果与实验结果基本一致。研究结果表明,[Si]-[O]反应为脱氧控制反应,随着炉渣碱度的增大,脱氧极限降低。当碱度为2.0时,脱氧极限最低。在碱度为2.0且CaF_(2)含量大于50%的条件下,脱氧极限小于10×10^(−6),且该值不受炉渣中Al2O3和CaF2的含量的影响。氧在金属相中的传质过程是脱氧反应的限制性环节,因此,脱氧反应速率不受渣系成分的影响。基于上述结果,设计了优化的炉渣成分,即51.5%CaF_(2),20.3%MgO,16.2%Al_(2)O_(3),8.2%CaO和3.8%SiO_(2)。在此成分条件下,H13钢中的全氧含量可以从25×10^(−6)降低到6×10^(−6)。

X80管线钢LF-RH二次精炼过程夹杂物行为及控制

研究了210 t BOF-LF-RH-CC工艺流程生产X80管线钢(%:0.041～0.044C、0.15Si、1.78～1.80Mn、0.007～0.010P、0.000 8～0.001 2S、0.039～0.047[Al]s)时精炼过程中夹杂物的变化。在BOF出钢阶段采用加Al强脱氧(0.01%～0.02%[Al]s),LF精炼过程采用高碱度、强还原性精炼渣(精炼渣成分%:50～58CaO、7～10MgO、20～25Al_2O_3、4～7SiO_2、0.5～1.4TFe),炉渣和钢液反应活跃,使得钢中Al_2O_3夹杂物很快向液态钙铝酸盐和部分液态CaO-MgO-Al_2O_3复合夹杂物转变。液态夹杂物通过碰撞、聚合、长大及上浮去除,提高了钢液的洁净度。浇铸前T[O]降到(7～10)×10^(-6),钢中夹杂物尺寸在3～5μm,试验炉次的热轧板内未发现大尺寸的低熔点钙铝酸盐类长条夹杂物。

三七渣电渣重熔对M50高温轴承钢中夹杂物的影响

非金属夹杂物是影响高温轴承钢疲劳性能的重要因素。为了提高M50高温轴承钢的夹杂物控制水平,分析了三七渣电渣重熔精炼技术对夹杂物的影响。采用场发射扫描电子显微镜和能谱仪对夹杂物进行了表征,采用X射线荧光光谱仪分析了电渣重熔前后渣料成分的变化。在自耗电极中,夹杂物为尺寸较小的Al_(2)O_(3)-SiO_(2),其中,w[SiO_(2)]较高(平均值为29.3%),不存在聚集状夹杂物。经过电渣重熔,夹杂物转变为Al_(2)O_(3),而且存在大尺寸的簇状夹杂物;渣料中w[SiO_(2)]从1.73%增加到3.42%,同时Al_(2)O_(3)含量发生降低;钢中w[Al]从<0.0005%显著增加到0.0207%,w[Si]从0.356%降低至0.296%。基于渣-钢反应理论对电渣重熔过程的冶金反应进行了解释。钢液中的溶解Si和熔渣中的Al_(2)O_(3)在钢液和熔渣的界面发生反应,产物为溶解Al和SiO_(2)。随后溶解Al扩散进入钢液并与夹杂物中SiO_(2)发生反应,产物为溶解Si和Al_(2)O_(3)。最终使得钢中夹杂物转变为Al_(2)O_(3)。提出了控制三七渣电渣重熔M50轴承钢中夹杂物的方法。

精炼渣对双相钢化学成分和非金属夹杂物的影响

为了明晰精炼渣与双相钢之间反应对渣、钢成分及非金属夹杂物的影响,基于双相钢的精炼生产,用MgO质坩埚进行了50%CaO-45%Al_(2)O_(3)-5%MgO顶渣分别与A、B两种成分双相钢反应的渣-钢平衡试验。结果表明,未加渣时钢中主要夹杂物为MgO-Al_(2)O_(3)类,部分含少量MnS,呈黑色不规则块状,绝大多数尺寸在4μm以下,A、B钢中夹杂物数量密度分别为9.19个/mm^(2)和6.19个/mm^(2)。渣-钢反应后,A、B钢中Al含量显著降低,Ti含量降低;渣中CaO含量降低,MgO含量升高;夹杂物中MnS消失,MgO组分增加,夹杂物数量密度显著降低,尺寸变化不大。所用顶渣可以降低钢中S含量、TO含量和夹杂物数量密度,提高钢的洁净度。试验结果和热力学分析表明,双相钢的Al含量较高,其对渣-钢反应前后钢、渣的化学成分和夹杂物有较大影响。结合MgO/MgO-Al_(2)O_(3)/Al_(2)O_(3)的相稳定图,解释了在本试验条件下渣-钢反应前后钢中主要夹杂物类型为MgO-Al_(2)O_(3)的原因。研究结果可为优化双相钢的成分和洁净度控制提供理论指导。

连铸过程渣钢界面反应特点及其影响

分析连铸过程中的渣-钢界面反应的特点,并结合锡钢连铸情况,提出界面反应对连铸过程的负面影响。

高钛钢连铸结晶器内钢-渣界面反应行为

为了更好地控制高钛钢在连铸生产过程中的钢-渣界面反应,利用电磁感应炉对w([Ti])为0.05%~1.91%的3个级别高钛钢和传统的CaO-SiO_(2)系保护渣进行钢-渣界面反应试验,进而系统地分析了不同Ti含量对钢-渣界面反应的影响规律。基于双膜理论,考虑组元的质量传输,进而判断钢-渣界面反应的限制性环节,并结合质量守恒定律、化学平衡方程构建钢-渣界面反应动力学模型,揭示钢-渣界面反应机理,对钢-渣界面反应程度进行预测。研究结果表明,钢中w([Ti])为0.05%时,钢-渣界面反应较为微弱。w([Ti])为0.20%、反应达到平衡时,钢中w([Ti])从0.20%降低到0.01%,保护渣中w((SiO_(2)))从31.8%降低到29.1%,且反应达到平衡所需时间为600 s;当w([Ti])增加到1.91%、反应达到平衡时,钢中w([Ti])从1.91%降低到0.05%,保护渣中w((SiO_(2)))从31.77%降低到16.98%,且反应达到平衡所需时间为900 s。这说明钢中w([Ti])的增加明显加剧钢-渣界面反应程度,且延长反应达到平衡时所需时间。钢中Ti、Si以及保护渣中TiO_(2)、SiO_(2)的质量传输均对公式lnw([Ti])_(i)/w([Ti])_(0)与t的斜率有一定影响,说明4者的质量传输均为钢-渣界面反应的限制性环节,且Ti的质量传输对钢-渣界面反应程度的影响最为显著。将动力学模型的计算值与试验测定值对比发现,两者的变化趋势较为一致,说明该模型能够较好地预测钢-渣界面反应程度,进而为高钛钢和保护渣的钢-渣界面反应提供理论指导。

先进高强度钢连铸保护渣的发展与展望

在先进高强度钢连铸过程中,钢液中的Al会与传统CaO-SiO_2系保护渣发生渣钢反应导致保护渣性能恶化,从而影响连铸的顺行。因此,学者针对传统CaO-SiO_2系保护渣进行了设计和优化,并提出了以CaO-Al_2O_3系为基础的新型保护渣。系统地总结了反应型渣与非反应型渣的发展现状,为今后高强度钢连铸保护渣的设计和优化提供技术指导和研究方向。

精炼渣成分对42CrMo钢洁净度的影响

为了研究不同精炼渣对42CrMo钢中洁净度和夹杂物数量、尺寸的影响,采用渣-钢平衡试验和FactSage热力学理论研究了CaO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)-MgO四元渣系对42CrMo钢中洁净度和夹杂物控制的影响规律。结果表明,当初渣碱度(CaO/SiO_(2)的质量比)和钙铝比(CaO/Al_(2)O_(3)的质量比)分别为5和1.8时,能将钢中T.[O]质量分数降至7.5×10^(-6),同时夹杂物尺寸控制良好,均小于8μm,在该渣系条件下,42CrMo钢的精炼效果最好;研究还表明,钢中夹杂物成分受渣系影响较大,特别是钢中夹杂物Al_(2)O_(3)含量受渣中Al_(2)O_(3)活度影响较大,Al_(2)O_(3)活度高的精炼渣渣系去除夹杂物Al_(2)O_(3)的能力弱,导致此精炼渣系下钢中夹杂物Al_(2)O_(3)含量高。

钢包镇静过程取向硅钢中[Al]_s和[Ti]质量分数控制的动力学

取向硅钢中的[Al]s和[Ti]质量分数超标直接影响其磁性能和洁净度,要求把钢中的[Al]s和[Ti]质量分数控制到很窄的成分区间内。通过FactSage热力学计算软件与自主编写程序的结合,建立了取向硅钢钢包镇静过程渣钢反应的动力学模型,可以计算钢包镇静过程不同时刻钢液成分的变化规律,研究了精炼渣成分对取向硅钢中钢液成分的影响。结果表明,改变精炼渣碱度对钢中[Al]s质量分数影响很大,降低精炼渣中的TiO2质量分数可以减慢钢中[Ti]的增加。

宽厚板低成本洁净钢生产工艺

为了进一步提高钢板洁净度,降低生产成本,通过理论计算和工业试验对宽厚板LF-VD精炼双联低成本洁净钢生产工艺进行了研究。VD精炼过程中,精炼渣中SiO2与钢中铝反应,使渣中SiO2质量分数降低、Al2O3质量分数升高。通过优化转炉和精炼脱氧合金化制度,降低VD前精炼渣中SiO2质量分数和钢中铝质量分数,减弱了VD过程渣钢反应。VD过程铝损降低29%。不仅炼钢过程综合吨钢铝耗降低0.68kg,而且钢板洁净度显著提升。全氧和氮质量分数都分别降低0.0006%,钢板中大于2μm夹杂物数量密度降低74%,大于5μm夹杂物数量密度降低81%。

炉底电磁搅拌对电炉冶炼不锈钢工艺的影响

安装在电炉炉底下方的电磁搅拌器(ArcSave~)能使整个熔池的钢液产生有效的混合,从而加速熔炼过程中钢液温度和化学成分的均匀化。研究了电磁搅拌对瑞典Outokumpu不锈钢厂的90t电炉冶炼不锈钢工艺的影响。热测试结果显示,ArcSave能加速废钢和铬铁合金的熔化,精确控制出钢量;熔池的温度也更加均匀,出钢温度能得到准确的控制;稳定的电炉出钢质量和出钢温度的控制有利于后续AOD的顺利操作。通过对钢液的搅拌能减少熔池液面的过热度并提高熔池内的热传导,使得炉壁和炉盖的热损失减少,因此降低了耗电量和电极消耗量,总能耗能降低3%~4%。同时,搅拌也能强化钢-渣间的界面反应,降低渣中Cr_2O_3的含量,提高合金收得率和降低FeSi的消耗量。还能缩短冶炼周期,并且连续稳定的冶炼操作能提高电炉冶炼的产量约6%~8%。电磁搅拌技术是提高电炉冶炼不锈钢工艺水平的一种安全、可靠而有效的解决方案。