用氧化钙坩埚真空感应熔炼超低氧钢的脱氧动力学

为了获得氧化物夹杂含量极低的超低氧钢铁材料,研究了在真空感应炉中用氧化钙坩埚冶炼钢液时在超低氧含量范围内的深脱氧动力学因素。指出,在超低氧范围内(ωTO<5×10-6)精炼钢液时,避免炉衬分解对钢液供氧是关键。炉衬材质一定时,炉衬是否向钢液供氧决定于精炼时的真空度和钢液温度。对氧化钙质炉衬而言,欲避免炉衬向钢液供氧,合理的真空度应控制在10～50Pa。为了提高在超低氧范围内碳脱氧速度,应选择浅平的熔池,并加强熔池搅拌,提高钢液中氧的表观传质系数。

超低氧钢熔炼过程中炉衬与钢液的相互作用

研究高温下耐火材料的相对稳定性及在真空熔炼超低氧钢过程中炉衬材料向钢液供氧的热力学条件和动力学规律。结果表明,在真空感应熔炼过程中,通过透气砖向熔池吹氩,可以实现在较低的真空度下熔炼超低氧钢,以及有效去除钢中的氧化物夹杂物颗粒。

CaO坩埚的研制及其在真空熔炼超低氧钢中的应用

在真空感应炉中用w(CaO)>98％的CaO砂现场捣打成为坩埚,CaO砂的粒级配比为:4～6mm占5％～10％,1～4mm占40％～50％,<1mm占40％～60％,加入1％～2％的硼酸和氧化铝粉为结合剂,然后在低于CaC_2形成温度(1760℃)下烧结成整体性良好的氧化钙坩埚,并在该坩埚中对铁基合金进行真空熔炼,获得氧、氮和硫的含量均低于7×10^(-6)的超级纯净钢。探讨了在氧化钙坩埚真空感应熔炼过程中钢液的脱氧和脱氮机理,指出炉衬材料的化学稳定性对真空熔炼超低氧钢起决定性作用。

用氧化钙坩埚真空感应熔炼超低氧钢

在真空感应炉中用石灰砂捣打炉衬 ,熔炼高强度螺栓钢 42CrMo时 ,可将钢中的T .O含量降低到(5～ 6)× 10 -6 ,从金相试样上检测到的氧化物夹杂颗粒平均直径为 1.5 5 μm。

高速铁路车轴用25CrMoVNi超低氧钢RH精炼过程非金属夹杂物的行为

25CrMoVNi钢由120 t EAF-LF-RH脱气-φ600 mm圆坯连铸工艺生产,EAF出钢时加Al预脱气使[Al]s≥0.030%,并加入石灰造渣预精炼,LF精炼时炉渣表面加Al粒扩散脱氧,LF精炼渣的组成为(/%):53~57CaO,10~13SiO_2,27~28Al_2O_3,6~9MgO,0.09~0.10MnO。RH脱气精炼结果表明,RH后T[O]由脱气前0.001 3%~0.001 5%降至0.000 5%;钢中TCa由0.001 9%降至0.000 9%~0.001 7%;夹杂物发生MgO·Al_2O_3→(MgO)z(CaO)x(Al_2O_3)y→(CaO)x(Al_2O_3)y的转变;最后以尖晶石类固相夹杂物数量迅速减少,以钙铝酸盐类的液相夹杂物数量呈现出先增加后减少,钢中夹杂物由6.7个/mm^2下降至2.7个/mm^2。

超低氧条件下钢液脱氧与氧化物夹杂尺寸

研究真空感应熔炼过程中因炉衬材料热分解造成的脱氧元素烧损及其全氧含量的变化规律。在此基础上,探讨脱氧元素过饱和度对脱氧产物尺寸分布规律的影响,以及超低氧钢全氧含量与氧化物夹杂数量和尺寸的关系。结果表明,在真空感应熔炼条件下,残留在钢中的氧化物夹杂数量随脱氧元素铝烧损量增加而增加,熔炼超低氧钢的关键是避免炉衬热分解;脱氧产物尺寸随脱氧元素过饱和度增加而增加;超低氧钢的大颗粒夹杂主要来自炉衬材料。

超低氧含量钢的生产实践

为了提高钢的纯净度，在国内某厂进行了超低氧含量钢的生产实践。在出钢过程中首先采用足够的铝脱氧，并且控制钢液中[Al]含量在0．040％～0．080％之间；在精炼过程中采用CaO-Al2O3渣系,CaO／Al2O3控制在1．32～2．52之间，尽量减少炉渣中的SiO2含量，实现了在LF精炼结束时，钢液中的总氧含量能够控制在0.0015％以下，实现生产超低氧含量钢的要求。

超低氧齿轮钢28MnCr5中镁铝尖晶石夹杂物的控制

利用FactSage软件对28MnCr5钢液和镁铝尖晶石夹杂物的平衡反应进行了分析,当w[Al]在0.02%~0.04%之间,w[Mg]〉（0.39~0.42）×10-6的临界范围时开始生成镁铝尖晶石。计算发现：在现有28MnCr5钢精炼工艺条件下,钢液中会不可避免生成镁铝尖晶石夹杂物。当钢液w[Mg]〉8.5×10-6时,加入钙不能使其转变成低熔点液态夹杂物;而当钢液w[Mg]小于此值时,增加w[Ca]时,夹杂物按照＂镁铝尖晶石→CaO-Al2O3-MgO系液态夹杂物→CaO＂路径转变,钢液w[Ca]增加至3×10-6左右时均能将其转化为CaO-Al2O3-MgO系液态夹杂物。计算表明,精炼渣还原提供的[Ca]不能使28MnCr5钢中镁铝尖晶石夹杂物完全变性,须采用向钢液中喂钙线等手段来提高钢液中的钙含量。

Effect of Calcium Treatment on Non-Metallic Inclusions in Ultra-Low Oxygen Steel Refined by High Basicity High Al_2O_3 Slag

The influence of calcium treatment on non-metallic inclusions had been studied when control technology of refining top slag in ladle furnace was used in ultra-low oxygen steelmaking.A sufficient amount aluminium was added to experimental heats for final deoxidizing during BOF tapping,and the refining top slag with strong reducibility,high basicity and high Al2O3 in ladle furnace was used to produce ultra-low oxygen steel and the transformation of non-metallic inclusions in molten steel was compared by calcium treatment and no calcium treatment.The results show that the transformation of Al2O3→MgO·Al2O3 spinel→CaO-MgO-Al2O3 complex inclusions has been completed for aluminum deoxidation products and calcium treatment to molten steel is unnecessary when using the control technology of ladle furnace refining top slag to produce ultra-low oxygen steel,and the complex inclusions are liquid at the temperature of steelmaking and easily removable to obtain very high cleanliness steel by flotation.Furthermore,the problems of nozzle clogging in casting operations do not happen and the remaining oxide inclusions in steel are the relatively lower melting point complex inclusions.