洁净钢生产的LF+VD炉外精炼技术

伴随着冶金工业生产的高速发展,炉外精炼技术的应用同样在炼钢过程中发展快速,无论是技术水平或是生产线设备的质量都有明显的提升。现阶段,中国所有的冶金制造业企业的炉外精炼设备大概有1000数台。伴随着RH、RH-OB、RH-PB等各类精炼设备的引入,当代转炉炼钢法迫切需要一个科学合理的创新模式。

SG45VCM钢LF+VD精炼吹氮合金化研究

1 873 K下,Mo Si2电阻炉上用70 mm×100 mm Mg O坩埚,以SG45VCM钢为研究对象,对不同压力下（33、66、100 k Pa）气相渗氮过程及脱氮过程中氮的溶解行为进行了研究。分别建立了相应的热力学及动力学模型,并在实验室进行了验证。实验发现,氮分压越大溶解度越大,吹氮25 min后钢液中氮达到饱和,吹氩脱气40 min后,钢中氮的质量分数在100×10-6以下。工业试验表明,60 t LF＋VD精炼炉底吹氮气后钢中增氮效果稳定。在LF精炼底吹氩气压力1~1.5 MPa、流量300~400 Nl/min条件下吹氮20~30 min后切换成氩气,VD保真空5~10 min的冶炼工艺条件下,可不添加任何氮化合金,即可生产满足氮含量要求的产品。

EAF-LF/VD-CC流程生产高压锅炉钢的工艺

天津钢管集团有限公司炼钢厂采用EAF全程泡沫渣埋弧操作、EBT出钢合金化、LF复合精炼渣精炼、VD处理后喂硅钙线、连铸全程保护浇铸生产高压锅炉钢12Cr1MoVG.通过系统取样、示踪剂追踪、综合分析等方法,对LF处理前后、中间包钢水和连铸坯中总氧(T[O])、显微夹杂及大型夹杂物的数量及变化情况进行了全面研究.结果表明,LF/VD精炼后钢液T[O]平均为15×10-6,中间包T[O]为17×10-6,铸坯为18×10-6～24×10-6;铸坯中的显微夹杂物数量是3.53mm-2,主要为球形钙铝酸盐、硅铝酸盐和铝酸盐与硫化物的复合夹杂,90%以上的夹杂物尺寸小于10μm;铸坯中大型夹杂物有铁铝硅酸盐、钙镁硅酸盐等.低倍组织均匀细致,表面质量良好,轧管各项技术指标均达到GB5310要求.

BOF-LF-VD-CC工艺生产车轮钢的N含量控制

根据马钢车轮钢生产工艺规程,通过在线工业实验,测定了车轮钢精炼过程中钢液N含量的变化规律。结果表明:在LF-VD-CC过程中钢液吸氮主要环节包括LF过程、钢包到中包过程和中包至结晶器过程。其中LF过程钢液吸N严重,平均吸N量达到28×10^(-6),最大吸N量为50×10^(-6)。讨论了LF过程钢液吸N原因和抑制吸N的工艺措施。VD过程中钢液脱氮效果明显,平均脱氮率可达到30%左右,平均脱氮量为21×10^(-6)。分析了影响VD过程脱N的主要工艺参数及各参数的优化控制值。

EAF-LF-VD-WF-CC工艺生产低氮钢技术

综述了用EAF－LF－VD－WF－CC工艺流程生产低氮钢的现状及采取的主要技术措施。降氮措施有：电炉内激烈的碳沸腾、造泡沫渣、EBT出钢及采用DRI，VD炉内真空底吹氩搅拌；保护措施有：LF炉内气氛控制及连铸钢包与中间罐间的长水口加氩气环保护。

LF/VD过程的系统工艺优化

从钢水纯净度、温度控制、成分控制方面,对LFVD过程进行了系统工艺优化,制定了LFVD系统工艺优化模型及标准化生产操作制度。

用30t EAF-LF-VD冶炼高级齿轮钢

对 30 t EAF- L F- VD冶炼高级齿轮钢的过程进行分析 ,由此确定 L F- VD过程中的成分微调工艺和 VD过程中成分的变化规律 ,并对钢的各项性能与化学成分进行逐步回归分析 ,确定了最佳内控成分。

90t BOF-LF-VD工艺冶炼GCr15轴承钢的氧化物夹杂变化行为

GCr15钢的生产流程为90 t转炉-LF-VD-250 mm×280 mm方坯连铸-轧制。转炉出钢加铝脱氧,LF由高碱度渣[/%:55~58CaO,3~10MgO,12~16SiO_2,16~24Al_2O_3,≤1(MnO+FeO)]精炼,LF喂Al后T[O]为14×10^(-6),LF终点T[O]10×10^(-6)。采用SEM(扫描电镜)+EDS(能谱仪)的方法,研究了线材中超标DS类夹杂物的成分分布,发现夹杂物中心以复合氧化物CaO-MgO-Al_2O_3为主,外围包裹少量CaS;这些氧化物中,Al_2O_3含量约占65%,分布最为均匀;CaO含量约占20%,MgO含量约占15%。统计分析结果表明,VD真空处理后每平方毫米13μm以上大颗粒夹杂物数量增至7,软吹后降至2.1,线材中1/3大颗粒夹杂物来源于钢包渣带入。

60t LF-VD精炼过程18CrNiMo7-6齿轮钢夹杂物的演变

18CrNiMo7-6钢（/%：0.17C,0.57Mn,0.24Si,0.012P,0.003S,1.70Cr,1.49Ni,0.28Mo）的冶金流程为60 t EAF-LF-VD-2.1 t铸锭。取样分析了EAF铝锭预脱氧,LF铝粒和碳化硅混合脱氧剂扩散脱氧（LF初渣成分/%：57～60CaO,20.5～22.0Al_2O_3,9.9～11.3SiO_2,8.8～10.6MgO,0.7～1.1FeO,0.7～0.9MnO）,VD后和软吹后钢中夹杂物数量、尺寸和组成的变化。结果表明,精炼过程1～10μm夹杂物数量降低16.67%,〉10μm夹杂物数量降低50%,≥30μm夹杂物基本去除;精炼过程中生成的夹杂主要为镁铝钙的复合夹杂物和CaS,MgS,MnS等硫化物;成品材中主要为Mg-Al的氧化物夹杂,硫化物以MgS为主,有少量MnS、CaS。应进一步优化冶炼工艺,控制中小型夹杂物的形成。

80t BOF-LF-VD-CC流程生产GCr15轴承钢控氧的工艺实践

分析了BOF终点[C]对终点[O]的影响,LF精炼渣(FeO+MnO)和[Als]对钢水[O]和钢材T[O]的影响。通过控制BOF终点[C]0.12%~0.15%,下渣量<0.10%,LF精炼控制[Als]0.015%~0.025%,采用高碱度中间包覆盖剂和专用GCr15钢连铸保护渣等工艺措施,在稳定工艺控制的条件下,可使钢中T[O]≤10×10^(-6),平均T[O]为6.62×10^(-6)。

冷作模具钢Cr12MoV 40t EAF-LF-VD-模铸冶炼工艺优化实践

通过将低碱度(2.6)CaO-Al_2O_3-SiO_2渣系优化成(≥5.0)高碱度CaO-Al_2O_3-SiO_2-CaF_2渣系,LF前钢中[Als]由0.02%~0.03%提高至≥0.06%,将原大气浇铸改进为箱式Ar保护浇铸,3 t锭身浇铸时间由6~8 min优化成4~5 min等工艺措施,使Cr12MoV冷作模具钢[O]≤18×10^(-6),[S]≤0.005%,综合成材率由74.35%提高至80.12%。

莱钢50t EBT EAF-LF(VD)-CC生产GCr15轴承钢的工艺实践

莱钢采用EAF全程泡沫渣埋弧操作，EBT出钢合金化，LF2次精炼渣碱度4．0—5．0，精炼渣的主要成分（％）为：45～50CaO，9～13SiO2，9～13Al2O3，7—8MgO，SiC扩散脱氧和40～60L／min流量氩气搅拌，VD处理时间≥15min，连铸全程保护浇铸生产GCr15轴承钢。GCr15轴承钢中的平均氧含量为7．9×10^-6，最高氧含量为10×10^-6。

RH-LF和LF-VD工艺生产管线钢洁净度的比较

比较了铁水预处理-150 t顶底复吹转炉钢水经RH-LF和LF-VD两种精炼工艺生产的管线钢(≤0.04%C-1.55%～1.78%Mn)洁净度。结果表明,RH-LF和LF-VD精炼均能使管线钢氮含量降至(30～40)×10^(-6),氧含量≤10×10_(-6),硫含量≤0.002 0%;LF-VD精炼渣碱度高于RH-LF精炼渣,LF-VD精炼钢平均磷含量为0.0090%,比RH-LF精炼钢低0.001 0%;两种精炼钢中主要夹杂物为钙铝酸盐和钙铝酸盐-二氧化硅复合夹杂, LF-VD精炼钢大部分夹杂物尺寸为5～10μm,RH-LF精炼钢大部分夹杂物尺寸为5～20μm。

南钢100tUHPEAF-LF(VD)-CC生产GCr15轴承钢的工艺实践

南京钢铁公司采用100 t高阻抗超高功率电弧炉-100 t钢包精炼炉-5流150 mm×150 mm方坯连铸-连轧工艺生产GCr15轴承钢。GCr15轴承钢生产结果统计表明,通过炉料中配入55%～70%铁水,电弧炉出钢时碳含量0.22%～0.24%、磷含量0.004%～0.006%、硫含量0.040%～0.043%;精炼渣成分(%):53～58CaO、13～16SiO_2、15～20Al_2O_3、3～5MgO,碱度2.3～3.3;精炼时全程吹Ar搅拌,67 Pa VD处理≥20min,连铸全程保护浇铸,使真空处理后GCr15轴承钢平均氧含量为10×10^(-6),铸坯中最低氧含量为7×10^(-6)。

氩气保护ESR对EAF-LF-VD-CC冶炼的高速车轴钢DZ2轧坯质量的改善

采用EAF-LF-VD-Φ690 mm铸坯和EAF-LF-VD-Φ690 mm铸坯-Φ740 mm ESR锭两种工艺分别制备了250 mm×250 mm高铁车轴用DZ2钢轧坯,并研究了其低倍组织、夹杂物、碳偏析、金相组织和力学性能。结果表明:相比于电弧炉流程工艺,电渣重熔工艺得到的DZ2钢轴坯中心疏松和一般疏松从0.5~1.0级降低到0~0.5级,夹杂物尺寸从2.43~25.05μm降低到1.42~9.32μm,夹杂物形貌由棒状变为球形;横截面上碳含量分布从0.256%~0.269%降低到0.261%~0.265%,碳极差从0.013%降低到0.004%;屈服强度和抗拉强度分别提高了17.5%和13.8%,20℃横向和纵向冲击功分别提高36.2%和17.8%。

EAF-LF(VD)-HCC流程生产钻杆管用钢26CrMoNbTiB的洁净度

26CrMoNbTiB钢由45 t EAF-LF(VD)-Φ80～180mm管坯HCC流程冶炼。该钢各工序的洁净度试验结果表明,LF-VD后钢中氧含量为(8～18)×10^(-6),平均夹杂物数量最低为2.31个/mm^2,连铸坯平均夹杂物数量为3.66个/mm^2,≥50μm大型夹杂物平均含量为4.08 mg/10 kg。加强钢包到中间包长水口的密封保护和采用钢包下渣检测装置,提高中间包容量和采用挡渣墙是进一步提高铸坯洁净度的关键工艺措施。

150tBOF-LF-VD-CC流程无铝脱氧工艺高速轨钢冶炼过程的夹杂物行为

时速350 km高速钢轨要求钢中全氧含量T[0]≤20×10^(-6),非金属夹杂物B、C、D类≤1.0级。国内在重轨钢冶炼中,通常采用无铝脱氧工艺,即采用SiCaBa合金强化脱氧,形成了低熔点的Mn-Al-Si-Ba-Ca多元型氧化物夹杂,该类夹杂物在精炼中全部排出钢液。研究了铁水预处理脱硫-150 t顶底复吹转炉-LF-VD-280 mm×380mm连铸流程冶炼钢轨钢U71MnG时的夹杂物行为,包括无铝脱氧工艺钢轨钢中氧化物夹杂的组成及特征,转炉终点[C]对钢水氧活度的影响以及LF精炼渣碱度和VD后期软吹氩搅拌对钢氧含量和夹杂物的影响。结果得出,钢轨头部的≤20μm氧化物夹杂为精炼时二次脱氧产物,通过控制转炉终点[C]>0.15%,控制精炼渣碱度(CaO)/(SiO_2)=2.5~3,∑(FeO+MnO)≤1.0%可有效降低钢轨钢中氧化物的数量和尺寸。

100t EAF-LF-VD-CC流程GCr15轴承钢铸坯和圆钢夹杂物分析

轴承钢GCr15 EAF出钢用专用精炼渣和Al预脱氧、钢中Al含量为0.03%~0.06%,LF精炼渣为/%:53~58CaO,6~16SiO_2,15~30Al_2O_3,3~10MgO,≤1(FeO+MnO)。利用自动扫描电镜ASPEX分析了320mm×480 mm铸坯和Φ45 mm热轧圆钢的夹杂物。结果表明,GCr15轴承钢铸坯和圆钢中的氧化物夹杂为镁铝尖晶石或钙铝酸盐,铸坯和圆钢边部的氧化物夹杂数量要大于中心,大于10μm夹杂物为球状钙铝酸盐或钙铝酸盐与镁铝尖晶石复合氧化物夹杂;铸坯和圆钢中非氧化物类夹杂主要有MnS、TiN和包裹型夹杂物MnS、TiN和CaS包裹镁铝尖晶石以及CaS包裹钙铝酸盐。利用Factsage计算得出,MnS和TiN在凝固过程中析出,并分别在固相率fs为0.9和0.6之后大量形成。CaS在炼钢温度下(1 600℃)就大量存在,在钢液冷却过程中少量析出,极少量在之后的凝固过程中形成。

100t EAF-LF-VD-CC流程生产SK5弹簧钢的工艺实践

SK5弹簧钢(/%:0.75~0.84C,≤0.35Si,≤0.40Mn,≤0.035P,≤0.0305)经100 t EAF-LF-VD-CC流程生产。通过EAF出钢加硅锰合金和铝铁进行预脱氧,LF精炼过程添加80~150 kg铝镁钙和少量硅锰合金进行复合铝脱氧,精炼渣碱度11.13,(CaO)/(Al_2O_3)=4.98等工艺措施,脱氧效果较明显,铸坯中平均全氧含量达到11×10^(-6),铸坯中氮含量达到35×10^(-6)。冶炼过程夹杂物种类按纯Al_2O_3、硫化物→MgO·Al_2O_3·CaO→MgO·Al_2O_3.CaO.SiO_2变化,铸坯中夹杂物主要为CaO·Al_2O_3·SiO_2·MgO系,其塑性化程度可通过调整精炼渣成分、降低精炼渣熔点实现进一步优化。

100t EAF-LF-VD-CC流程冶炼非调质钢49MnVS3的工艺实践

10炉非调质钢49MnVS3(/%:0.46~0.48C,0.30~0.40Si,0.88~0.92Mn,0.001~0.014P,0.004~0.005S,0.09~0.10V,0.19~0.22Cr)由100 t EBT DC EAF-LF-VD-260 mm×340 mm坯连铸-Φ140~150 mm材轧制流程生产。采用兑入75%铁水,EAF前期脱磷至≤0.015%P,出钢前[C]为0.20%~0.30%,精炼时加150~200kg碳化硅,控制LF精炼渣碱度2.80~2.95,(CaO)/(Al_2O_3)=1.2~1.6,VD后喂1.5 m/t钙铁线,软吹时间≥15min等工艺措施,49MnVS3钢中[N]、[H]和[O]分别为130×10^(-6)~220×10^(-6),1.2×10^(-6)~1.5×10^(-6)和5×10^(-6)~11×10^(-6),成品材晶粒度≥5级,非金属夹杂物和低倍组织均≤1.5级,组织(带状≤1级)和力学性能(R_m803~883 MPa,R^(el)517~590 MPa,A 16%~21%,A^(KU)39~99 J)均满足标准要求。