VD精炼技术的研究进展

VD(Vacuum degassing)精炼在真空气氛下有强烈的渣-钢反应,具有脱气、脱硫以及控制非金属夹杂物等功能,是生产高品质洁净钢的重要精炼方式。介绍了VD精炼技术的发展历程和工业应用,详细阐述了在脱气、脱硫、夹杂物控制等方面的研究和生产应用情况,并对VD工艺提出了建议。VD精炼中真空脱气(O、N、H)的研究主要集中在优化工艺参数和提升设备性能方面,能将钢中氢质量分数控制在(1~2)×10^(-6),氮质量分数控制在(40~60)×10^(-6),且VD真空脱氮具有一定的优势。脱硫方面,VD精炼有良好的热力学和动力学条件,能将钢中硫含量控制在很低水平。夹杂物控制方面,通过优化炉渣成分和工艺参数,VD精炼可以减少夹杂物数量、对夹杂物进行改性。相关的研究结果对VD精炼的研究与生产具有一定的指导意义,为降低钢中杂质元素含量、控制非金属夹杂物、提高钢的洁净度提供了有益的参考。

连续退火工艺下退火温度对DP1180钢组织性能的影响

采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和拉伸实验等研究了退火温度(750、770、790、810、830和850℃)对DP1180钢微观结构演变和力学性能的影响。结果表明:经不同温度退火处理后,DP1180钢显微组织主要由铁素体(F)和马氏体(M)组成。随着退火温度的升高,实验钢中的铁素体和马氏体晶粒尺寸增加,马氏体由岛状变为板条状,抗拉强度和伸长率先增加后降低,而屈服强度则逐渐下降。在试验参数范围内,退火温度为790℃和过时效温度为270℃时,实验钢的综合力学性能最佳,抗拉强度为1255 MPa,伸长率为11.39%,强塑积达到14.29 GPa·%。通过对DP1180钢进行不同变形量的拉伸试验,发现在拉伸过程中微裂纹主要萌生于F/M界面处,随着应变的增加,裂纹在铁素体基体内扩展,裂纹尺寸增加,拉伸后断口形貌既有韧窝区域,又有解理和准解理区域的混合特征区。

高锰高强IF钢转炉-连铸过程中夹杂物演变与控制

为了摸索高锰高强IF钢钢液洁净度及夹杂物演变规律,采用Thermofisher Explorer 4全自动夹杂物分析仪对转炉-连铸过程中夹杂物进行分析和研究。结果表明:高锰高强IF钢RH结束、中间包和铸坯中全氧含量依次降低,铸坯全氧随着宽度方向由边部向中心位置移动而逐渐增加。高锰高强IF钢RH进站时主要夹杂物为椭球状或球状含有P_(2)O_(5)的FeO-MnO夹杂,加铝脱氧后主要夹杂物转变为Al_(2)O_(3)夹杂,RH结束、中间包Al_(2)O_(3)主要类型为小型块状和不规则形状。铸坯中主要夹杂物为块状、棒状、不规则形状Al_(2)O_(3),尺寸多在10μm以下,边部位置TiN、MnS析出物较少,中心位置MnS析出物进一步增加,也存在少量TiN析出。热力学计算普通IF钢、高锰高强IF钢TiN析出温度分别为1745、1589 K,MnS析出温度分别为1450、1675 K。通过增加铝钛间隔时间、降低脱氧前氧、进行钢包渣改质,高锰高强IF钢钢液洁净度得到显著改善。

首钢京唐1420 mm电镀锡机组工艺装备特点

首钢京唐1 420 mm电镀锡机组装备水平和工艺设计达到了当今世界一流水平,是我国目前运行速度最快的高速电镀锡机组。介绍了首钢京唐公司1 420 mm电镀锡机组的工艺流程,前处理段和后处理段的工艺特点;着重分析了MSA电镀锡工艺绿色环保、锡泥含量低、电耗低、操作窗口宽的特点;对比分析了可溶性阳极和不可溶阳极的优缺点,以及其采用全感应软熔工艺的优点。目前,该机组已成功生产出DR材、K板等高端产品。

高炉铁水中硫加速炉缸炭砖侵蚀机理及对策

为了延缓炉缸炭砖侵蚀,分析了炉缸铁水硫含量变化趋势,研究了硫元素加速炉缸炭砖侵蚀机理,提出了现代大型高炉脱硫技术措施。结果表明:高炉-铁水预处理联合脱硫、使用高比例球团是炉缸铁水硫含量升高的主要原因;炉缸炭砖与碳含量欠饱和的铁水接触是炭砖侵蚀的直接原因,硫含量升高使铁水表面张力下降、黏度下降,提高了界面反应速率,增大了铁水中碳的传质系数,加速了炭砖侵蚀。在低渣比条件下,控制炉渣碱度在1.12~1.18,MgO含量在9%~12%,Al_(2)O_(3)含量在13.5%~15.5%,并提高铁水中碳、硅、磷元素含量,降低锰、钛元素含量,采用控制炉渣成分和铁水成分的协同脱硫技术,是现代大型高炉脱硫的有效措施。

基板粗糙度对奶粉罐用镀锡板表面质量的影响

利用扫描电镜、接触角测量仪、粗糙度仪等研究了基板粗糙度对于奶粉罐用镀锡板表面质量的影响,并对最优粗糙度下镀锡板的表面质量进行了评价。结果表明,镀后粗糙度与基板粗糙度相比有所衰减;粗糙度的提升可以改善带钢表面黑灰情况,当镀锡量为2.8 g/m^(2)时,随着粗糙度的提升,镀锡板表面接触角减小,润湿性提升;粗糙度的提升在一定程度上还可以改善涂层附着力。

DP980高强钢静动态拉伸性能及本构模型构建

为了研究DP980高强钢的静态和动态拉伸性能,分别进行了室温准静态拉伸实验和高应变速率拉伸实验,并对不同应变速率下的材料力学性能和应变速率敏感性进行了系统性研究。结果表明,在准静态条件下,当应变速率从0.001 s^(-1)增加到0.1 s^(-1)时,材料的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率变化不明显。而在高应变速率条件下,当应变速率从1156 s^(-1)增加到3721 s^(-1)时,材料的上述力学性能随应变速率的提高而大幅提升。高应变速率下材料的屈服强度、抗拉强度和断后伸长率最大可分别达到1002.44 MPa、1321.97 MPa和38.12%,与准静态相比,最大增幅分别为30.51%、23.95%和20.67%,即出现了明显的增强增塑现象。同时,基于实验结果构建了Johnson-Cook本构模型并进行了模型修正。修正后的Johnson-Cook本构模型的可决系数R 2值大于0.95,说明修正后的模型与实验结果的拟合效果更好。

基于机器学习的热轧带钢力学性能预测模型及应用

以所收集380CL和SPA-H两个钢种的热连轧工业生产大数据为样本,采用多元线性回归、BP神经元网络、随机森林与XGBoost这4种机器学习算法建立带钢力学性能预测模型,并对预测结果的偏差进行了比较。结果表明,随机森林算法的预测精度高于其它算法,屈服强度、抗拉强度和伸长率的预测偏差的标准差分别为15 MPa、12 MPa和2.3%。以样本性能均值为基数,满足±3σ标准要求的预测相对误差分别可以达到15%、7%和22%。该算法可以应用于热轧带钢在线性能预测模型中,作为监控、分析带钢力学性能及优化工艺的有效工具。基于随机森林算法开发的热轧带钢力学性能在线预测模型已经在首钢京唐钢铁联合有限责任公司2250热轧生产线上得到实际应用。

连续退火均热时间对Q&P钢Mn元素分布及加工硬化的影响

采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、电子探针(EPMA)等研究了连续退火均热时间(3、5、8和10 min)对Q&P980钢微观结构演变和力学性能的影响。结果表明:经过均热处理后,Q&P980显微组织主要由铁素体、块/板条状马氏体和少量残留奥氏体组成。随着均热时间的延长,试验钢的板条状马氏体比例升高;残留奥氏体含量先降低再升高,抗拉强度先升高后下降,伸长率与残留奥氏体含量变化趋势一致。均热时间的延长引起加工硬化指数(n)开始迅速升高,5 min后趋于平稳。当均热时间为5 min时,加工硬化指数为0.23,在此条件下,塑性变形过程中残留奥氏体有序、均匀地发生相变诱发塑性(TRIP)效应。均热保温时间初始阶段,Mn元素呈不均匀分布,富集效应明显;随着均热时间的延长,Mn元素分布趋于均匀化;然而,当均热时间为10 min时,Mn元素分布又呈现聚集状态。在试验参数范围内,均热时间为5 min时试验钢的性能最优,抗拉强度为1052.40 MPa,伸长率为22.92%,强塑积为24121.01 MPa·%;合理的均热时间范围为3~6.9 min。

热镀锌薄带钢穿带堆钢的原因及控制

采用某1700 mm热镀锌连续机组生产薄规格带钢时,在开卷后的穿带过程中频繁发生堆钢。为此,对原料带钢的板形、表面粗糙度和表面残油量及穿带导板的表面结构等影响带钢堆钢的因素进行了分析。结果表明:原料带钢头尾板形不良、表面粗糙度低和表面残油量高,以及在运行过程中与穿带导板之间发生局部黏合,是导致热镀锌机组带钢堆钢的主要原因。通过调整原料带钢的头尾板形幅值、表面粗糙度和表面残油量,改造穿带导板的表面构造,并增加预警装置,基本解决了热镀锌薄规格带钢的穿带堆钢问题。

基板形貌对0.5 g/m^(2)镀层电镀锡板耐蚀性的影响

为了开发具备一定耐蚀能力的低锡铁,通过实验室模拟电镀和生产线工业试验,研究了基板形貌对0.5 g/m^(2)镀层镀锡板耐蚀性的影响。结果表明:轧制纹路模糊、无较深凹坑、表面平缓的基板电镀后镀层分布更均匀,耐蚀性更好;对于低锡铁,三维轮廓参数峰度Sku、偏斜度Ssk相比R a更适用于评价基板的表面形貌。

基于智能算法的平整延伸率系统辨识与控制

鉴于平整延伸率控制系统具有非线性、大时滞和时变性等特点,通过分析平整延伸率控制系统的机理模型,利用BP神经网络算法对模型结构参数进行系统辨识。结合生物免疫系统的调节作用和模糊推理逻辑对非线性函数的可逼近特性,将免疫反馈机理和模糊控制理论与传统PID控制结合,设计了一种模糊免疫PID控制方法,提高了平整延伸率的控制精度。仿真结果表明,该控制策略具有超调量小,响应速度快,抗干扰能力和鲁棒性强等优点,控制效果优于传统控制方法。

基于生产大数据的薄带钢平整机轧制力设定计算模型

基于镀锌线平整机生产大数据,进行了神经网络模型、回归分析模型、网络模型与回归分析模型相结合的混合算法模型的平整机轧制力预测模型的分析与比较。结果表明,与BP神经网络模型和基于径向基函数RBF神经网络模型相比,广义回归GRNN神经网络模型最优,预测结果相对偏差的标准差在12%左右。神经元网络与数学模型结合的混合算法模型的预测精度比单纯网络模型或回归模型的低。多元线性回归模型优于偏最小二乘回归法模型,除少数钢种外,其预测结果相对偏差的标准差在13%以下,且易于实现,适用性强。将多元线性回归参数的数学模型在平整机上进行了初步应用,结果表明该模型具有一定的应用前景。

低渣比条件下高炉渣脱硫能力及其机理

利用双层石墨坩埚,模拟高温条件下铁液穿过熔渣的过程,研究了炉渣成分不同时炉渣脱硫能力及其机理,探索低渣比条件下提高炉渣脱硫能力的途径。结果表明:随着碱度的升高,炉渣脱硫能力先升高后降低;炉渣脱硫能力随MgO含量和MnO含量的增加总体上呈上升趋势;随着Al_(2)O_(3)含量和TiO_(2)含量的增加,炉渣脱硫能力呈下降的趋势。在低渣比条件下,碱度保持在1.17,MgO的质量分数保持在12%,Al_(2)O_(3)含量保持在14.5%,升高炉渣中MnO含量,降低炉渣中TiO_(2)的含量可以增强炉渣脱硫能力。

碳强化型超低碳钢组织性能及强化机理

为了探索碳含量对超低碳钢力学性能的影响,在实验室冶炼了3种碳质量分数分别为0.002%、0.005%、0.008%的超低碳钢,将其轧制成热轧板,并分析碳含量和热轧卷取温度对钢板的力学性能、显微组织和第二相析出的影响。结果表明,随着碳质量分数由0.002%增加至0.008%,钢的屈服强度、抗拉强度明显增加,断后伸长率降低;随着碳含量的升高,580℃卷取时的强度变化比730℃卷取时的更显著。试验钢晶粒尺寸由碳质量分数为0.002%、卷取温度为730℃时的22μm减小至碳质量分数为0.008%、卷取温度为580℃时的11μm,第二相TiC粒子平均尺寸半径由碳质量分数为0.002%、卷取温度为730℃的35 nm减小至碳质量分数为0.008%、卷取温度为580℃时的10 nm。在碳质量分数为0.008%、卷取温度为730℃时,钢板的屈服强度达到230 MPa以上,计算得出其细晶强化值为64.5 MPa、析出强化值为56.8 MPa。工业生产数据显示,碳质量分数为0.008%时,超低碳钢的力学性能水平可满足高强IF钢的标准要求。

过时效温度对连续退火制备DP1180钢组织性能的影响

通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和室温拉伸等技术对DP1180钢的微观结构和力学性能进行了表征。结果表明,冷轧退火后钢的微观组织主要由铁素体(F)、马氏体(M)和少量贝氏体组成。在230℃过时效处理时,马氏体主要呈板条状,铁素体呈多边形,粒状贝氏体含量较少。随着过时效温度的升高,板条状马氏体含量减少,粒状贝氏体增加,碳化物明显增加。随过时效温度的不断上升,抗拉强度降低,伸长率增加。过时效温度为270℃时,抗拉强度为1255.0 MPa,伸长率为11.39%,强塑积为14.29 GPa·%,综合力学性能最佳。DP1180钢的合理的过时效温度区间为230~306.8℃。

超细晶铁素体双峰结构及其对中碳钢力学性能的影响

对含碳0.49%的中碳钢在两相区不同温度下淬火,随后冷轧50%并退火,制备中碳钢铁素体双峰结构。通过扫描电镜(SEM)、背散射电子衍射(EBSD)对双峰结构进行表征,并通过室温拉伸试验分析了双峰结构对力学性能的影响。结果表明,随两相区淬火温度的升高,铁素体平均晶粒尺寸减小;当淬火温度为770℃时,试验钢的强度最高,750℃时伸长率最高,760℃时强塑积最高。当亚微米晶比例为31.4%,粗细晶峰值晶粒尺寸为2.51和0.79μm时,试验钢具有较好的强塑性匹配。

退火时间对中碳钢亚温淬火冷轧组织性能的影响

对热轧中碳钢板进行亚温淬火,随后冷轧(变形量50%)并进行不同时间退火,退火温度为550℃。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、背散射电子衍射(EBSD)对退火试样进行显微组织表征,并通过室温拉伸试验分析了双峰结构对力学性能的影响。结果表明,退火处理后的组织由铁素体和渗碳体两相构成,铁素体由细晶区/粗晶区共同组成。随着退火时间的延长,细晶峰值略有增大,但是增长并不明显,粗晶峰值晶粒呈减小趋势。随着退火时间的延长,试样的抗拉强度和屈服强度呈下降趋势,伸长率呈上升趋势,韧窝尺寸增大,深度增加,并且在大尺寸韧窝附近富集小尺寸韧窝。当退火时间为30 min时,力学性能最优。

铁素体轧制Ti-IF钢冲压成形条纹缺陷原因分析与改进措施

针对铁素体轧制工艺生产的Ti-IF带钢冲压后出现条纹缺陷的问题,通过对其力学性能与微观组织分析,并与未出现缺陷的正常批次带钢进行比较,表明冷轧退火后带钢屈服强度偏低、晶粒尺寸与Δr值偏大是导致冲压出现条纹缺陷的主要原因。对生产工艺进行了研究,发现热轧工艺中板坯加热温度、终轧温度与卷取温度偏低,且冷轧退火温度偏高,是导致冷轧退火带钢性能偏低的原因。为此,提出了工艺优化措施:将板坯加热温度由原来的1100℃提高到1130℃,将目标终轧温度按照810℃控制,将冷轧后退火温度由800℃降低到780℃,并将退火缓冷段与快冷段温度分别下调20℃与50℃。工艺优化后提高了带钢屈服强度,减小了Δr值,解决了铁素体轧制Ti-IF钢冲压后出现条纹缺陷的问题。

VD炉氧脱碳工艺生产实践

为了研发MCCR低碳钢种,采用KR→转炉→VD炉→LF炉工艺流程,开发利用VD炉氧脱碳工艺,生产超低碳钢(w([C])小于0.02%)。复吹转炉出钢w([C])小于0.06%,沸腾出钢,出钢过程平均脱碳率为33%;VD炉真空处理保持深真空(小于67Pa),脱碳率达到65%,实现脱碳后平均w([C])为0.006 7%,最低w([C])为0.002 3%。LF炉采用控制增碳深脱硫,完全能够满足MCCR超低碳超低硫钢生产需求。