高钛钢专用连铸保护渣研究现状及展望

随着钢铁业的不断发展,机械、建筑、汽车、航空、机车等行业也取得长足进步,同时对钢铁材料的使用要求和服役条件也越来越苛刻,钢材性能逐步向高强化、高韧性、耐磨耐热耐蚀、易焊接等方面扩展。低成本、高附加值的高钛钢越来越受到重视。将Ti以微合金元素或合金元素加入钢中,Ti与C、N、S有极强的亲合力,可细化晶粒,提高韧性、耐磨性能及晶间抗腐蚀能力。但同时Ti为易氧化元素,连铸过程中容易与保护渣反应生成TiN、Ti(CN)、TiO_(2)等高熔点化合物,严重恶化了保护渣冶金性能,同时结晶器钢液面形成“结鱼”,阻碍了坯壳与结晶器之间的保护渣流入通道,使得高钛钢难以实现多炉连浇,铸坯出现凹陷、裂纹、夹渣等一系列表面缺陷,甚至引起粘结漏钢。本文归纳了高钛钢保护渣的研究进展,分别对高钛钢浇注过程中结晶器钢渣界面上Ti的反应行为与Ti进入保护渣后对保护渣性能的影响规律进行介绍,提出借鉴高铝钢低(非)反应性CaO-Al_(2)O_(3)基专用保护渣的经验,同时充分利用Ti在保护渣中的作用,将TiO_(2)作为氟的替代组元,开发无氟保护渣。以期为开发高钛钢专用无氟保护渣提供重要的基础数据和理论支持,加快保护渣绿色环保的工业化进程,推动我国高钛钢生产工艺领域的技术进步和技术创新。

提高高品质钢洁净度及稳定性的研究

针对高品质钢洁净度波动的情况,通过示踪法进行了钢中夹杂物行为研究,分析了钢中T[O]、[N]、大型夹杂物、显微夹杂物的来源、种类、特性、数量及分布,统计出了影响铸坯洁净度波动的因素。提出除了正常工艺控制外,只有把各个非稳态因素,尤其是狭义非稳态因素都控制在一定的范围内,才能把一个企业产品质量的稳定性提高。

易切削钢用高黏度连铸保护渣的研究与应用

针对国内某钢厂浇注易切削钢时铸坯表面出现夹渣、振痕较深等缺陷,建议采用高黏度保护渣。从振痕形成机制和保护渣作用机制的角度出发,并结合热力学和ANSYS模拟软件分析,对保护渣应具有的高黏度特性进行了系统研究。最后根据生产实际,对专用保护渣的理化性能进行了优化,工业试验效果较好,消除了铸坯缺陷,获得了质量合格的铸坯。

高强度汽车板特殊钢连铸过程中夹杂物来源及成分研究

研究了特殊钢RH精炼、连铸中间包和连铸结晶器过程中夹杂物的来源及成分,分析夹杂物对连铸过程的影响,并提出了建议。研究表明,RH深脱碳后氧含量过高,尽管能提高钢液脱碳效果,但是造成后续脱氧负担加重;中间包非稳态时期开浇液面波动大、易卷渣,开浇过程存在着严重的二次氧化,造成头坯氧氮含量过高,影响铸坯质量。

210t钢包底吹气过程传输现象的水模型研究

通过建立1∶5水模型对某厂210 t钢包底吹过程流场、混匀时间和渣眼分布进行了研究,讨论对比了不同钢包底部吹气流量、吹气位置和吹气孔夹角的影响。结果表明,吹气孔径向位置越靠近壁面,钢包内流体流动速度越大。混匀时间整体上随着吹气流量的增大而减小,并且在小吹气流量情况下混匀时间下降幅度较大,而在大吹气流量情况下混匀时间下降幅度较小;吹气孔间夹角不变时,混匀时间随着吹气位置离钢包中心的距离增加而减小;大吹气流量下吹气孔间的夹角的变化对钢包内流体混匀时间影响较小;通过不同吹气孔径向位置及夹角流场PIV测量及混匀时间试验得出的最佳吹气分布位置为(0.80 R,0.80 R,110°)。相较于吹气孔位置的影响,吹气流量是决定渣眼面积大小的关键因素。渣眼面积随着吹气流量的增大而增大,但当吹气流量大于12.6 L/min后,渣眼面积的变化趋于平缓。

DH36高强船板钢CCT曲线及针状铁素体形成研究

采用Linseie L78 RITA淬火/相变热膨胀仪测定了DH36高强度船板钢的相变点,绘制了连续冷却转变曲线。通过光学显微镜和显微硬度法分析了冷却速率对相变组织演变规律及对针状铁素体形成的影响。结果表明:冷却速率0.5~3℃/s时,转变产物为多边形铁素体和珠光体;冷却速率5~10℃/s时,转变产物为大量针状铁素体和少量贝氏体,珠光体消失;冷却速率15~100℃/s时,转变产物主要由粒状贝氏体和铁素体组成,并开始形成板条马氏体,随冷速的增加其显微硬度呈增大趋势。5~7℃/s的冷却速率范围是获得针状铁素体的最佳冷速区间,在7℃/s冷速下,观察到了Al-Si-Ti-O-S-Mn系复合夹杂物所诱发的呈发散状多维形核的晶内针状铁素体。

镁处理船板钢热循环过程中组织的细化机制研究

为了研究镁处理船板钢在热循环过程中组织细化的机制以及第二相粒子析出的规律,采用高温激光共聚焦显微镜(CLSM)对镁处理船板钢的热循环过程中显微组织的变化进行动态原位观察,并通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和金相显微镜(OM)研究不同冷却速率下诱发IAF的夹杂物演变规律。并从错配度的角度,分析IAF在夹杂物上的形核机制。结果表明:试验条件下,镁处理试验钢中的钉扎粒子能够有效抑制奥氏体晶粒的粗化,并且在降温阶段,钢中夹杂物能够诱发出IAF,有效细化组织。对于试验钢而言,降温速率为5℃/s时,夹杂物对IAF的诱发效果最佳。能够诱发IAF的夹杂物的核心是在钢液脱氧合金化过程中形成,夹杂物表面的MnS是在焊接热循环过程中二次析出附着于复合夹杂物表面,这也从理论上验证了夹杂物的扫描电镜分析结果。

IF钢连铸坯夹杂物示踪试验研究

通过工业示踪试验,采用大样电解试验方法,利用扫描电镜及能谱分析,分析了IF钢铸坯中大型夹杂物的类型、数量、尺寸及来源。结果表明,铸坯大型夹杂物平均含量为28.6 mg/10 kg,波动范围为23.8~41.4 mg/10 kg。粒度大于300μm的大型夹杂物占总量的26.7%。大型夹杂物几乎全部含有示踪熔渣元素,其中含K、Na元素的结晶器保护渣特征的夹杂物约占正常坯总量的60%,含La元素的钢包渣特征的夹杂物约占正常坯总量的30%。此外,还有小部分夹杂物来自脱氧产物聚集、中间包渣及耐火材料。

LX82A钢连铸保护渣冶金性能的优化研究

结合LX82A凝固特性以及连铸保护渣应满足的基本条件,分析了铸坯表面产生裂纹及凹坑的原因。对现行保护渣的成分和理化性能进行分析。结果表明,铸坯缺陷产生主要是由于保护渣理化性能不合理而导致铸坯润滑不良引起的。阐明了保护渣理化性能优化方向和思路,提出了适宜的保护渣熔点、粘度、熔速及碱度。对优化后的保护渣进行现场使用,工业效果良好,使铸坯表面质量得到明显改善。

CaO-Al_2O_3基高铝高锰钢保护渣理化性能研究

以L25(65)正交试验为基础配置CaO-Al_2O_3基保护渣,研究了不同组分对高铝高锰钢保护渣理化性能的影响。结果表明,不同组分对CaO-Al_2O_3基连铸保护渣熔化温度的影响均是随其含量的增加,熔化温度降低,对熔化温度影响的主次顺序为Li_2O>Na_2O>B_2O_3>BaO>CaF_2>MgO;各不同组分在一定含量范围内,对CaO-Al_2O_3基连铸保护渣黏度整体上均有降低的作用;结晶难易程度由难到易的顺序依次为3#、4#、23#、19#、20#及5#保护渣;利用热力学软件计算得到冷却析出物质中,大部分都含Ca_3B_2O_6,而该物质熔点比较低,且玻璃形态好,不易结晶,可以满足部分高铝高锰钢连铸使用要求。

无缝钢管内表面缺陷的成因分析

圆坯经过穿孔、轧管加工的无缝钢管内表面存在缺陷,在手掌大小的区域内看到四处形貌不同的缺陷。利用金相显微镜、扫描电子显微镜和能谱分析仪对缺陷部位的表面样品和横、纵截面样品进行观察。在四个缺陷处均观察到高温氧化铁和高温氧化源,可以确定钢管内表面缺陷是在连铸的过程中产生的。通过对表面形貌的观察分析和纵截面缺陷深度的测量,确定形成缺陷的原因为连铸坯中心裂纹、中心缩孔和缩松,是经轧制变形所引起的。四个缺陷处都存在Na、Mg、Al、Si、P、K、Ca等元素,为穿孔过程中使用磷酸钠润滑剂的残留物。

不同黏度保护渣在Q235B钢连铸中的应用研究

利用旋转黏度计、熔速测定仪等对Q235B钢连铸保护渣性能进行了测试,并研究了结合黏温曲线。结果表明,不同保护渣的黏度相差较大。低黏度保护渣可用于高拉速情况,润滑效果好,有利于改善铸坯表面质量;高黏度保护渣黏度梯度小,适用于低拉速浇铸条件,与低黏度保护渣的润滑效果差别不大。

CaO-Al2O3基高铝高锰钢连铸保护渣成分设计与分析

采用热力学计算及热力学软件FactSage进行分析,用Al2O3取代SiO2,构建CaO-Al2O3基保护渣,并将B2O3添加到CaO-Al2O3基保护渣中作为基础组分构成CaO-Al2O3-B2O3渣系。根据氧势图和热力学分析,Na2O、CaF2、MgO、Li2O、BaO可以作为溶剂加入到CaO-Al2O3-B2O3渣系,最终CaO-Al2O3基高铝高锰钢连铸保护渣组分为B2O3的含量控制在4%~6%,W(CaO)/W(Al2O3)约为0.996,Na2O、CaF2、MgO、Li2O和BaO等含量控制范围为8.0%~14.0%、4.0%~8.0%、2.0%~6.0%、3.0%~7.0%、0.0%~4.0%时,可满足高铝高锰钢连铸要求。

脉冲磁场细晶化技术的研究现状

综述了脉冲磁场细化金属Al、Mg、Cu及其合金等凝固组织的研究进展,从振荡效应、焦耳热效应以及能量起伏三个方面论述了脉冲磁场细化晶粒的机理,并分析了脉冲磁场强度、频率、作用时间对晶粒细化效果的影响。针对目前脉冲磁场细化晶粒的研究现状,指出了未来脉冲磁场细晶技术领域应进一步研究和解决的关键问题。

连铸板坯二维纵向切片热力耦合模型研究

采用纵向切片法建立板坯二维热力耦合模型,利用有限元分析软件ANSYS对板坯的传热和鼓肚行为进行模拟,分析了连铸工艺参数对D36铸坯凝固和变形的影响。结果表明,随着拉速及浇铸温度提高和比水量下降,铸坯的表面温度升高,坯壳凝固减缓,而鼓肚量逐渐增加。与浇铸温度和比水量相比,拉速对铸坯凝固和变形的影响更加显著。

脉冲磁场细化钢材凝固组织的研究进展

综述了脉冲磁场对中碳45钢和低碳微合金钢DH36、O5汽车板钢夹杂物尺寸、分布以及凝固组织的影响,对脉冲磁场的作用特性、脉冲磁场对钢中夹杂物析出行为的控制,以及脉冲磁场细化晶粒的作用机理进行了初步分析。对将脉冲磁场施加于氧化物冶金过程中协同细化凝固组织的工业生产应用前景进行了探讨。

基于二冷配水优化的65Mn板坯内部品质控制研究

针对某厂生产65Mn板坯存在的中间裂纹、三角区裂纹等品质缺陷,利用ANSYS软件模拟其在实际工况下的运行状态,上述质量问题主要由冷却过程中铸坯温度场分布不合理进而引起应力场不均所导致。基于此,对65Mn板坯的二冷配水进行了优化,实际生产铸坯的低倍检测表明,优化后铸坯的品质得到明显改善。

Q235钢中显微夹杂物行为研究

系统分析了我国北方某钢厂采用120 t BOF→Ar Blowing→CC工艺生产的Q235钢中氧氮含量、钢中显微夹杂物类型、尺寸、数量及分布的变化历程。结果表明,铸坯中w(T[O])平均为78.6×10^(-6),w([N])平均为52.1×10^(-6),显微夹杂物数量为11.2个/mm^2;显微夹杂物以SiO_2-Al_2O_3-MnO-TiO_2-MnS复合夹杂为主,粒度在2.5~15μm之间,其中0~5μm的夹杂约占25.01%,5~10μm的夹杂约占43.69%,10~15μm的夹杂约占9.47%;显微夹杂物在距内外弧1/3~1/4处含量最高,边部及中心部位夹杂物较少;铸坯中含钢包渣污染物的夹杂占41.2%,含中间包渣污染物的占23.3%。钢包渣、中间包渣对夹杂物的吸附能力明显不足,出钢过程中应加钙铝酸盐基渣洗料对钢包顶渣进行改质,从而降低钢中夹杂物数量。

Q195钢中显微夹杂物行为研究

通过示踪追踪等方法,系统分析了北方某钢厂采用160吨BOF→Ar Blowing→CC生产工艺生产的Q195钢中氧、氮和非金属夹杂物类型、尺寸、数量、分布、变化历程的变化。结果表明,铸坯平均T[O]为118×10^(-5),[N]为35×10^(-5),显微夹杂平均含量为18.49个/mm^2,以CaO-SiO_2-Al_2O_3-MnO-TiO_2为复合夹杂为主,尺寸在2.5~10.0μm之间;所有夹杂物中含钢包渣污染物的约占41%,含中间包渣污染物的约占33%,含结晶器保护渣污染物的约占18%。钢包顶渣、中间包渣吸附夹杂能力不够,出钢过程中应加钙铝酸盐基渣洗料对钢包顶渣改质,增强其吸附夹杂物的能力,并将脱氧合金化后的2 min氩气大吹去掉,避免钢液面裸露,同时将8 min的静吹时间延长为10~12 min,促进夹杂物的上浮。

硅锰镇静钢中非金属夹杂物三维全尺寸形貌分析研究

结合Si-Mn镇静钢中非金属夹杂物的组成及相关化学特性，构建了以有机电解液为核心、辅以直流稳压电源的夹杂物三维原貌电解装置，并以Q235钢为代表，利用体视显微镜和扫描电镜对其内部夹杂物的基本形貌和成分进行了系统的分析研究。结果表明实验方法能有效得到Si-Mn镇静钢中夹杂物的真实三维形貌。对于Si-Mn镇静钢的全尺寸电解，其最佳电解液配比为体积比为1：1的溴水、乙醇混合溶液作为缓冲溶液，200g／LNaCl溶液作为电解质，且NaCl溶液占电解液的1O％（体积分数）；电解电流控制在O．1O～O．15A之间，电解时间控制在2O～40min。与此同时，Q235钢的电解分析结果表明，其夹杂物种类主要为Si02-A1203-MnO-TixOy复合夹杂，夹杂物类型以透明和不透明的球形为主，同时还有少量的立方体形、棒状、椭球型和不规则形，部分夹杂物尺寸超过200μm。