超声与吹氩处理对钢液中夹杂物去除效果的对比研究

为提高钢的洁净度,减少钢中夹杂物含量,采用超声波工具头直接插入高温钢液进行处理的方法,对比研究了超声波处理和吹氩处理去除钢液中夹杂物的效果.结果表明:超声波单独处理可以减少钢液中Al2O3夹杂物,但去除率较低,约为4%～12%;随着超声处理时间的增加和超声波功率的减小,夹杂物去除率提高.吹氩单独处理时,钢液中夹杂物去除率较高,为29%～41%;随氩气流量的增加,夹杂物去除率呈升高的趋势.     

钢中非金属夹杂物形态对其去除行为的影响

采用物理模拟手段研究球形、立方体、圆柱体、树枝状、团簇状等钢中常见形状夹杂物形状修正系数的差异性,并分析粒子表面形貌和运动取向对形状修正系数的影响.粒子的形状修正系数与阻力系数满足线性正相关,可以用形状修正系数评价粒子的上浮去除能力;在体积相同情况下,同类型夹杂物粒子的去除能力依次为树枝状(垂直)＜粗糙球形＜立方体＜圆柱(半经6mm)＜圆柱(半经4mm)＜树枝状(水平)＜团簇状(水平)＜光滑球形;粗糙表面的球形其表面积约为光滑球形的2倍,其形状修正系数同时增加2.1倍.简单粒子的形状修正系数受运动取向影响较小,复杂粒子则受运动取向影响较大,树枝状颗粒垂直上浮时的形状修正系数约为水平上浮时的2倍.     

“零夹杂”超级纯净钢精炼理论与工艺探讨

通过热力学计算，分析“零夹杂”超级纯净钢精炼过程中防止氧化物夹杂析出的工艺条件和在真空精炼过程中氧化物夹杂被碳还原气化的热力学条件，以及钢液中氮化钛析出的热力学条件。指出在真空条件下钢液中氧化物 夹杂被还原气的反应受反应动力学条件的限制，同时提出“零夹杂”超级纯净钢精炼工艺的要点。     

RH精炼过程循环流量及夹杂去除的水模型研究

以某钢厂120tRH真空精炼炉为原型建立水模型,研究不同工艺参数对RH精炼过程钢液循环流量和夹杂去除率的影响。结果表明,钢液循环流量随着驱动气体流量、浸入深度、真空度、气孔数的增大而增大,随处理量的增大而减小,实验室循环流量最佳工艺参数为:气体流量2.8m3/h,浸入深度150mm,真空度3614Pa,气孔数12个;夹杂去除率随驱动气体流量、浸入深度、真空度和气孔数的变化均不是单调的,而是存在一个最佳值使夹杂去除率最高,实验室去除夹杂的合理工艺条件为:气体流量2.2m3/h,浸入深度125mm,真空度为3500Pa,气孔数8个。     

帘线钢凝固过程中夹杂物析出

为了充分了解帘线钢中夹杂物,对钢液凝固过程析出夹杂物进行了分析. 结果发现:Al2O3夹杂物在凝固过程中先析出,且Al2O3夹杂物长大的限制性环节为[Al]在钢液中的扩散;当凝固分数为0.44时SiO2开始析出,且SiO2长大的限制性环节为[O]在钢液中的扩散;析出夹杂物的半径随着冷却强度的增大而减小;当冷却速度为100 K·min-1时,凝固末期析出Al2O3夹杂物的半径为2.5 μm,析出复合Al2O3-SiO2夹杂物的半径为4.7 μm;随着凝固的进行,夹杂物中SiO2含量增加,Al2O3含量下降.     

洁净钢中夹杂物快速检测技术

介绍了利用光谱仪分析钢中夹杂物技术的原理. 通过对光谱仪原始脉冲强度的研究,建立了Al2O3光谱强度与化学分析含量的工作曲线,确定了光谱强度与夹杂物粒径的关系,实现了Al2O3含量和粒径分布的快速分析. 与化学分析相比,分析误差平均为3×10-6,夹杂物含量和粒径的分析时间由2～5 d缩短到5 min,为炼钢及精炼过程夹杂物控制提供了有效技术手段.     

RH精炼过程中IF钢洁净度控制

为了优化RH处理工艺、提高RH精炼后的IF钢水洁净度,通过分析T[O]含量的变化研究了RH纯循环时间、镇静时间、钢包顶渣氧化性对IF钢洁净度的影响.实验结果表明:适当延长纯循环时间有利于钢液洁净度的提高,加TiFe后保证纯循环时间6～8min以上可使RH真空处理结束后钢液T[O]降至30×10-6以下;随着RH真空处理结束后镇静时间的延长,中间包钢水T[O]含量总体呈下降趋势,镇静时间大于30 min的炉次,T[O]可控制在35×10-6以下;RH结束后渣中T.Fe每提高1%,平均Al、Ti总损失会增加1.05×10-6 min-1,其中Al损失率0.40×10-6 min-1,Ti损失率0.65×10-6 min-1.     

超声波对流动液体中夹杂物去除效果的实验研究

针对利用超声波去除流动液体中夹杂物的效果进行了实验研究·分别以高密度聚乙烯和普通水、高密度聚乙烯和脱气软化水的超声分离作为研究体系,探索了超声波输入电功率、液体流量对夹杂物总去除率、上浮去除率以及粘附去除率的影响·实验结果表明,超声波对不同含气量液体中夹杂物去除均有明显的效果,但是机理不同,尚需进一步研究·     

电渣重熔对42 CrMo 钢中夹杂物的影响及 CCT 曲线研究

采用BX51M型金相显微镜和和Image Pro-Plus软件研究电渣重熔后优化成分的42CrMo钢中非金属夹杂物情况,并在Gleeble3000热模拟机上测定其连续冷却相转变( CCT)曲线.研究结果表明：电渣重熔后明显减少钢中夹杂物的数目,改善钢中夹杂物的尺寸,夹杂物去除率达到71.90%;同时根据热膨胀曲线和金相组织绘制出42CrMo钢的CCT曲线,冷却速度较低时组织为铁素体、珠光体和贝氏体,冷却速度较大时组织为马氏体和少量贝氏体.     

连铸生产焊接气瓶钢中夹杂物

对转炉－ＲＨ真空处理－连铸生产焊接气瓶钢各个工艺阶段钢中非金属夹杂物的形貌、尺寸,组成及来源等进行了系统的研究,结果发现钢包渣与钢液作用而生成的夹杂物在烧注过程中可以从钢液中上浮去除,尺寸小于４０μｍ的角状和蔟群状的Ａｌ２Ｏ３夹杂物则难以完全从钢液中排出而滞留在钢中,从而构成铸坯中非金属夹杂物的主要来源,铸坯中Ｔ「Ｏ」（１４－１６）ｘ１０＾－６之间,非金属夹杂物含量为０．０９－０．１５ｍｇ／ｋｇ,表明所生产的铸坯具有较高的洁净度。     

连铸钢水快速精炼工艺实践

通过在吹Ar合金微调站加入Al脱氧和SiCa对夹杂物变性,选择合适的造渣剂CaO-SiO2-CaC2以及软吹Ar工艺,可以在不影响连铸机匹配的条件下(18min内)使钢水中活度氧降低到20×10-6以下,渣中的FeO MnO<3%,而连铸浇注时不会发生水口堵塞现象.满足了马鞍山钢铁公司第三钢轧总厂从美国新引进的使用油润滑浇铸的小异形坯连铸机对钢水质量和生产匹配的要求.     

RH-MFB精炼过程中钢水温度预测模型

建立了RH-MFB精炼过程中钢水温度的数学模型,通过Delphi程序计算了精炼过程中钢水的温度.结果表明,RH-MFB精炼开始阶段,钢水温度急剧下降,前10 min降温速率约为3℃·min-1,加Al吹氧、加合金和真空室内壁初始温度对钢水温度影响较大.采用该模型预测了精炼结束时刻的钢水温度,与生产中钢水温度平均误差在±5℃以内的占80%.     

钢液中气泡和夹杂物的去除

熔池中钢液的流动、气泡以及夹杂物的大小都影响着钢液中夹杂物的去除率.研究表明,向上流动的钢液有利于夹杂物的上浮,几乎所有的夹杂物都能在钢液上升流中上浮.向下流动的钢液对夹杂物和气泡的上浮有阻碍作用,当气泡的直径小于1mm时其在钢液中将无法上浮.在钢包精炼吹氩过程中,应使用较小的吹氩量,一方面避免产生过大的气泡而降低底吹气体的利用效率,另一方面减小熔池内的钢液流速,促进气泡和夹杂物的上浮.但吹氩量也不宜过小,必须使气泡保持一定的尺寸来保证其充分上浮.在钢包精炼过程中选择吹氩量时,应综合考虑钢液流速和气泡大小的影响.     

LF精炼过程中SAE8620钢所含MgO复合夹杂物分析

采用非水溶液电解的方法,萃取分离出SAE8620齿轮钢中含MgO复合夹杂物,利用扫描电镜、能谱分析仪对夹杂物的组成、类型和形貌特征进行分析。结果表明,SAE8620齿轮钢在LF精炼过程中,含MgO复合夹杂物中MgO、CaO含量逐渐增加,SiO2含量逐渐减少,Al2O3含量呈先上升后下降的趋势;夹杂物的形貌多不规则,呈块状且棱角分明;夹杂物类型主要为SiO2-Al2O3-MgO、SiO2-MgO、SiO2-Al2O3-CaO-MgO等,此类夹杂物的尺寸较大、熔点较高,直接影响钢材的质量和使用性能。     

钢液中夹杂物的碰撞长大及去除率

结合酒泉钢铁集团公司实际生产参数,通过理论分析和计算,研究了钢液中夹杂物碰撞长大的影响因素及去除率.增加搅拌能,升高钢液温度都有利于促进夹杂物间的碰撞.在夹杂物碰撞过程中,湍流碰撞起主要作用.适合于碰撞去除的夹杂物半径在1～13μm之间,其去除率为41.2%～87.8%.     

BOF-LF-CSP工艺低碳铝镇静钢精炼过程的夹杂物变化

对BOF-LF-CSP工艺生产低碳铝镇静钢精炼过程连续密集取样,运用ASPEX扫描电镜统计分析了夹杂物成分、尺寸分布和数量变化.发现喂铝线后夹杂物数密度和面积分数都急剧增加.精炼20 min至钙处理前软吹期间,夹杂物数密度变化不大,但夹杂物面积分数却明显下降.精炼结束时主要为含有少量CaO的MgO-Al2O3尖晶石类夹杂.钙处理后,夹杂物数密度和面积分数都有增加,主要为钙铝酸盐和由于喂入过量钙生成的CaS夹杂.     

重轨钢采用RH和VD精炼的对比研究

在其他工艺相同条件下,对钢中全氧、Al含量、H含量、夹杂物成分、炉渣等进行了对比分析。在真空时间相同的情况下,RH脱氢能力优于VD,VD脱氧能力优于RH,但VD精炼后钢中Al含量偏高,炉渣碱度偏大,夹杂物易偏离塑性区。 RH精炼后渣中MgO含量明显升高,夹杂物成分也比较分散,可能是耐火材料尤其是插入管喷补料脱落导致外来夹杂物增多,而VD精炼后渣中MgO含量变化不大,夹杂物成分相对集中。建议采用RH精炼时,应提高耐火材料质量,减少插入管喷补次数,采用VD精炼时,应适当减少石灰加入量,降低渣中碱度并延长真空处理时间。     

LF-RH工艺生产超低硫钢钢水温度预报模型

根据LF-RH精炼超低硫钢的工艺流程,基于冶金热力学、传热和热量平衡等原理,同时考虑钢包的热状态,建立出钢至浇注过程中的钢水温度预报模型。通过该模型可以得到不同时刻钢水温度和钢包内衬温度的分布曲线。实例验证结果显示,模型计算值与实测值的平均误差为5.6℃,误差在±8℃以内的占87.5%。另外,运用该模型分析了钢包热状态、出钢过程、传运时间、RH真空室内壁温度等因素对钢水温度的影响规律,可为超低硫钢精炼工艺的优化提供参考。     

精炼渣成分对高强度低合金钢中非金属夹杂物影响

采用渣钢平衡的实验方法研究了1600℃下不同碱度和不同Al2O3含量的强还原性精炼渣对高强度低合金钢中非金属夹杂物的影响.结果表明:渣钢反应平衡后,炉渣中CaO和SiO2的质量比为1.9～4.5、Al2O3质量分数为21%～33%,钢中夹杂物主要为球状的CaO-MgO-Al2O3-SiO2系,尺寸在5μm以下,炉渣成分对夹杂物的成分影响很大.夹杂物主要分布在SiO2含量一定的CaO-MgO-Al2O3-SiO2伪三元相图中1 400～1 500℃的低熔点区,随着炉渣碱度的提高和Al2O3含量的降低,部分夹杂物逐渐偏离低熔点区域,夹杂物的总数量逐渐减小.当渣中Al2O3质量分数为21.22%、碱度为3.27时,有大量夹杂物分布在高熔点区域,夹杂物的总数量最小.     

无取向硅钢RH精炼过程中夹杂物行为研究

针对无取向硅钢RH精炼工艺各阶段现场取样,系统研究了钢中夹杂物数量、尺寸及成分的演变规律及钢水的洁净度变化。结果表明,钢中夹杂物主要是Al_2O_3及其复合夹杂,尺寸大部分集中在0～2μm,形状以球形和椭球形为主。从RH进站到RH出站,钢中夹杂物数量不断减少,共减少了9.63个/mm2,而尺寸小于1μm的夹杂物仅仅减少了0.85个/mm~2,可见细小夹杂物去除效果不明显。加Al脱氧一个循环时,夹杂物体积百分数下降最快,平均去除率为71.6%,钢中平均总氧含量下降了70%,钢液的洁净度明显提高。但铝脱氧后生成大量细小夹杂物,且随着加Al循环的进行有明显长大的趋势。适当延长铝脱氧的净循环时间,可能是促进细小夹杂物充分长大去除的有效途径。