Thermodynamic Modeling of Deoxidation Products and Inclusion Chemistry in Mn/Si Killed Tire-Cord Steel

The present work deals with thermodynamic modeling of oxide systems, in the context of slags and inclusions in steelmaking. The work has emphasis on oxides encountered during the production of tire – cord steel. Control of inclusion chemistry and variation in eutectic temperature and eutectic composition of MnO-Al2O3-SiO2 slag system have been studied, using Thermo-CalcR software. Relatively low liquidus temperatures are obtained for ratio of MnO / SiO2 = 0.5 - 1.5 and Al2O3 content from 10 - 20 mass%. It has been observed that the addition of Alumina leads to further increase in the liquidus temperature. The stability of inclusions is analyzed in terms of free energy values of related slag systems; and an appropriate minimum of Gibbs free energy value of slag phase observed at around 50 ppm of Oxygen. The observations could not be verified using thermodynamic experiments, but have been compared with findings in the open literature.

低碱度顶渣控制帘线钢中CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO类夹杂物成分的实验研究

在实验室中用高温管式炉对用工业纯铁配制的帘线钢进行脱氧和顶渣熔炼,研究了炉渣成分对夹杂物成分的影响.在炉渣碱度一定的情况下,随着炉渣中Al2O3含量的增加,夹杂物中的Al2O3含量也随之增加.当炉渣中的Al2O3含量低于8％时,夹杂物中的成分在塑性区.通过控制脱氧条件和项渣成分可以把夹杂物的成分控制在塑性区内.

低碱度顶渣控制帘线钢中MnO-Al_2O_3-SiO_2类夹杂物成分的实验研究

在实验室中使用高温管式炉对以工业纯铁为原料配制的帘线钢进行脱氧和顶渣熔炼,研究了顶渣成分对MnO-Al_2O_3-SiO_2类夹杂物的成分的影响。结果表明,在顶渣碱度为0.7～1.36时,随着顶渣中Al_2O_3含量的增加,夹杂物中的Al_2O_3含量也随之增加。当顶渣中Al_2O_3含量低于8％时,MnO-Al_2O_3-SiO_2类夹杂物的成分在塑性区范围。通过控制脱氧条件和顶渣的成分可以把MnO-Al_2O_3-SiO_2类夹杂物的成分控制在塑性区内的。

合成渣精炼法控制帘线钢中的非金属夹杂物

主要论述了帘线钢中非金属夹杂物的控制方法。根据帘线钢对非金属夹杂物的要求和夹杂物对帘线钢性能的影响,利用CaO-SiO2-Al2O3三元相图确定合成精炼渣的成分,优化设计帘线钢的冶炼工艺,使钢中夹杂物的尺寸变小,满足了帘线钢性能的要求。

帘线钢中非金属夹杂物控制技术

为了满足高强度钢帘线的生产要求,必须降低钢中不变形非金属夹杂物的尺寸和数量。本文对帘线钢中氧化物夹杂物控制机理进行了总结,并对国内几家著名钢厂控制帘线钢夹杂物的措施进行了分析。

帘线用钢夹杂物控制技术研究

本文从夹杂物形态、尺寸、成分及热力学计算等方面分析了帘线用钢夹杂物的控制技术。生产过程中采用Si、Mn合金进行终脱氧,结合碱度1.0左右的精炼渣,以及冶炼过程避免采用铝等措施,夹杂物控制可以满足帘线用钢质量要求。

精炼渣控制82B帘线钢中夹杂物形态的实验室研究

在实验室条件下,采用高温钼丝炉对用45钢和重轨钢熔炼成的帘线钢进行脱氧和渣钢平衡试验,研究了精炼渣组分对夹杂物形态的影响。结果表明:在精炼渣碱度为0.8～1.2时,夹杂物中Al2O3含量和钢中Als随精炼渣中Al2O3含量的增加而增加。把精炼渣Al2O3质量分数控制在10%以下时,能够使CaO-SiO2-Al2O3夹杂物处于塑性范围内。因此,在低碱度条件下,通过Si、Mn脱氧和调整精炼渣中Al2O3含量来控制夹杂物的形态是可行的。

坩埚材质及顶渣成分对帘线钢夹杂物成分的影响

使用碳管炉熔炼帘线钢72A,研究不同材质坩埚及不同成分顶渣对钢中夹杂物的影响。结果表明,MgO坩埚冶炼的帘线钢中夹杂物变形率高于ZrO2、SiO2、Al2O3坩埚。采用SiO2坩埚冶炼时,钢中夹杂物几乎不变形,其SiO2含量大于90%(质量分数,下同)。采用Al2O3坩埚,个别夹杂物Al2O3的含量达到40%左右,不适合冶炼帘线钢。钢中夹杂物成分进入较低熔点区(即不大于1 500℃的区域)的条件为:采用MgO坩埚,顶渣碱度为1.0时,wAl2O3≤3%,或顶渣碱度为0.9时,wAl2O3为9%;采用ZrO2坩埚时,顶渣碱度为1.1～1.2时,wAl2O3为3%。

新型脱氧工艺对帘线钢夹杂物的影响

通过采用新型脱氧工艺和优化精炼渣系方法进行了帘线钢生产的工业试验。实现了对帘线钢生产过程中夹杂物的塑性化控制。结果表明:夹杂物中的镁主要来源于钢包耐火材料;夹杂物中的铝主要来自于精炼过程中所加入的合金和脱氧剂。采用新型脱氧工艺,并将精炼渣碱度控制在适当的范围内,可以将夹杂物控制在塑性区域内。

帘线钢中氧化物夹杂塑性化控制技术研究

为将帘线钢中氧化物夹杂转变为低熔点塑性夹杂物,在实验室开展了夹杂物组成、钢液成分和顶渣组成之间的关系研究,基于研究结果提出了工业生产中实现钢中夹杂物塑性化控制的技术方案,并进行了精炼工艺技术对钢中夹杂物塑性化影响的工业试验,夹杂物成分位于低熔点液相区,实现了夹杂物塑性化控制。制丝过程将Ф1.25 mm的粗丝拉为Ф0.2 mm帘线,2 000 m试验拉拔的全部生产过程未出现断丝,且盘条中夹杂物数量也降低到3个/mm2。工业生产中制丝过程的断丝率为0.47次/t。

顶渣对帘线钢中夹杂物塑性化的控制

以某钢厂生产的帘线钢铸坯试样为原料,使用硅钼棒炉对其进行顶渣熔炼实验,研究顶渣成分对CaOAl2O3-SiO2类夹杂物塑性化的影响。结果表明,在顶渣碱度为0.8~1.2时,随着顶渣中Al2O3质量分数的增加夹杂物中的Al2O3质量分数也随之增加。当顶渣中Al2O3质量分数低于10%时,CaO-Al2O3-SiO2类夹杂物的成分在塑性区范围,对应的此时钢液中的w[Al]s低于8×10-6。通过控制顶渣的成分可以把CaO-Al2O3-SiO2类夹杂物的成分控制在塑性区内。

顶渣成分对夹杂物塑性化的影响

首先采用FactSage热力学软件对CaO-Al2O3-SiO2-MgO（10％）系夹杂物的塑性化控制进行了讨论，并进行了顶渣成分对夹杂物成分影响的实验室和工业试验研究。研究表明：在CaO-Al2O3-Si02-MgO（10％）相图中，当w（CaO）=8％～48％，w（SiO2）=35％～75％，训（AhO3）=0～32％时，夹杂物处于塑性区域。随着顶渣中Al2O3含量的升高，帘线钢夹杂物中的Al2O3含量也随之升高，且夹杂物的分布也随顶渣中w（AhO3）的升高而变得分散。综合实验室试验研究和工业试验生产结果，通过调节顶渣的成分，将顶渣碱度控制在0．7～0．9，w（A1203）=2％～5％时，可控制钢中非金属夹杂物的塑性化，断丝率降低了30％，达到了提高盘条质量的目的。

LF两步造渣工艺对C82DA钢中硫和铝的影响

为了研究工艺对C82DA钢中硫和铝的影响,对帘线钢在LF精炼过程脱硫控铝进行了研究。结果表明,随着精炼碱度的降低脱硫率越来越低,碱度约为1.6时,渣中w((FetO)+(MnO))约为1%,基本达到脱硫的临界值;碱度约为1.2时,随着精炼的进行开始回硫,钢液中w([Als])随着碱度的降低逐渐降低;碱度约为2.2时,w([Als])降幅显著;碱度小于1.6时,对铝的影响不明显。精炼炉采取两步造渣工艺,精炼前期高碱度渣系脱硫,精炼后期降低碱度,钢液中铝含量降低。当碱度从2.2降低至1.2时,钢液中w([S])和w([Als])分别控制在0.011%和0.0016%。

非稳态浇注对帘线钢洁净度的影响

为全面掌握某钢厂帘线钢在非稳态浇注工况下的洁净度水平,为生产制定合理的头尾坯长度以及进行产品分级管理提供依据,对非稳态浇注和稳态浇注工况下的连铸坯分别取样,对比分析其洁净度差异,并通过水力学试验模拟分析了中间包充包过程中的渣-钢界面行为,进而解释了造成铸坯洁净度差异的原因。研究结果表明,非稳态浇注工况下帘线钢铸坯的洁净度明显低于稳态工况,其中T.O质量分数是稳态浇注工况的1.76倍,N质量分数是稳态浇注工况的1.23倍;两种工况下的显微夹杂物分别为52.89个/mm^(2)和26.1个/mm^(2),大型夹杂物分别是11.49 mg/10 kg钢、4.36 mg/10 kg钢。充包时钢液裸露、二次氧化和卷渣是造成非稳态浇注时铸坯洁净度差的主要原因。

南钢转炉流程生产高品质帘线钢的实践

介绍了南钢第二炼钢厂帘线钢NLX82A盘条的工艺情况。通过转炉出钢硅锰复合脱氧、精炼造酸性渣、优化连铸二冷参数,有效控制了钢中非金属夹杂物的含量及塑性转变,缓解了连铸方坯碳偏析。结果表明,铸坯平均总氧质量分数为0.002%,氮质量分数控制在0.004%左右,钢中铝、钛质量分数均低于0.001%,显微夹杂物均符合标准要求,中心碳偏析指数控制在1.1以下,表面无脱碳层,氧化铁皮易于脱离。其综合质量通过了重点用户的专业测评,盘条拉至0.25mm,经捻制合股后完全满足钢帘线使用要求。