保护渣和精炼渣资料(东北大学)

-4-
1.1.1 高碱度渣精炼 在研究钢液二次精炼的脱硫、脱磷的处理方法时，提高了高纯度钢的精炼效果。这 时所使用的工业熔剂是 CaO 系，由于钢液用铝脱氧，实际上生成了 CaO—Al2O3 渣系。 近年来，LF 法率先使用这种炉渣精炼高纯度钢。CaO—Al2O3 系熔渣在还原气氛下使 用，首先考虑脱硫反应，测定了 CaO—Al2O3 中溶解耐火材料的 CaO—Al2O3--MgO 和 混入炼钢炉渣的 CaO—Al2O3—SiO2 系熔渣的硫容量。实验用渣系的成份及其硫含量见 表 1.。 表 1 CaO—Al2O3 渣系的试验结果 熔炼 炉次
55-Cl 55-1 55-4 60-Cl 60-2 60-4 65-Cl 65-2 65-3
温度 /K
1823 1822 1823 1867 1867 1867 1928 1922 1922
接触气体的分压（室温） /Pa Pco Pco2 Pso2 PAr
0.250 5 ×10 0.248 5 ×10 0.167 5 ×10 0.251 5 ×10 0.249 5 ×10 0.166 5 ×10 0.168 5 ×10 0.249 5 ×10 0.250 5 ×10 0.249 5 ×10 0.247 5 ×10 0.166 5 ×10 0.250 5 ×10 0.248 5 ×10 0.166 5 ×10 0.167 5 ×10 0.248 5 ×10 0.249 5 ×10 0.010 5 ×10 0.010 5 ×10 0.013 5 ×10 0.010 5 ×10 0.010 5 ×10 0.013 5 ×10 0.013 5 ×10 0.010 5 ×10 0.010 5 ×10 0.489 5 ×10 0.485 5 ×10 0.652 5 ×10 0.490 5 ×10 0.485 5 ×10 0.652 5 ×10 0.658 5 ×10 0.488 5 ×10 0.490 5 ×10
MgO
0.14 0.04 0.04 0.02 0.03 0.02
S
0.526 0.365 0.019 0.426 0.107 0.019 0.326
0.05 1.49
0.076 0.033
对于 CaO--Al2O3--SiO2 渣系而言，NCaO/Nsio2 一定时，NAl2O3 减少，硫容量 Cs 都呈单 调增加，当 NAl O 一定时，NCaO/Nsio2 减小，即 CaO--Al2O3 渣中的 CaO 用 SiO2 置换，则硫
LF 炉精炼渣对 GCr15 非金属夹杂物影响的研究 .................................... 13 LF 炉精炼渣的冶金特性研究 ................................................................ 14 精炼渣的脱硫特性 ............................................................................ 14 精炼渣的脱氧特性 ............................................................................ 15 精炼渣碱度对脱氧和脱硫的影响 ................................................... 18 LF 精炼合成渣的研究及精炼工艺的优化 ........................................... 19 精炼合成渣的成份选择 .................................................................... 20 精炼合成渣的配制 ............................................................................ 26 1.1.2 LF 炉精炼工艺的优化 ............................................................. 29 1.2 高碱度精炼渣冶炼轴承钢中夹杂物的研究 .................................. 31 1.2.1 研究方法的确定 ...................................................................... 31 1.2.2 显微夹杂物的数量和尺寸 ..................................................... 32 1.2.3 显微夹杂物的类型 .................................................................. 33 1.2.4 精炼炉渣对轴承钢中夹杂物的影响 ..................................... 36 2 洁净钢连铸工艺的研究............................................................................. 37 2.1.1 中间包覆盖剂 .......................................................................... 37 2.2 GCr15 大方坯结晶器保护渣的研究 ................................................. 38 2.2.1 保护渣的粘度对大方坯表面质量的影响 ............................ 38 2.2.2 保护渣熔化温度对大方坯表面质量的影响 ........................ 39 2.2.3 保护渣熔速对大方坯表面质量的影响................................. 40
2 3
容量 Cs 的减小倾向比 CaO—Al2O3—MgO 更加严重。 硫容量与温度有关，温度越高，硫容量越大。渣中 CaO 浓度越大，硫容量越大； 当 NAl O 一定时，CaO—Al2O3 渣中的 CaO 用 MgO 置换，硫容量减小。用 SiO2 置换 CaO，硫
2 3
容量更加减小；当 NCaO/ NAl O 时，混入 MgO 也不会减小 CaO--Al2O3 渣系的脱硫能力。然
炉渣成份（质量分数）/% CaO
58.17 .16 38.36 59.48 48.38 36.84 57.61 48.65 41.71
-lgCs
2.238 2.399 3.748 2.050 2.648 3.479 1.869 2.440 2.808
Al2O3
39.93 41.86 58.21 39.65 50.39 61.18 37.03 46.13 54.71
2 3 2
50 分钟，再经 RH 真空循环脱气处理 20—30 分钟。所以，含高 CaO 的精炼渣处理轴 承钢液，带来两个主要结果。一是脱硫效率高，钢中硫含量降到如此之低的程度； 二是在精炼过程中 CaO 被还原，钢中含钙量增加，至使不变形的球状夹杂物升高。 表 2 日本山阳 LF 炉精炼渣的化学成份（%） CaO 57.8 酸性渣处理 在改善夹杂物性质和形态方面，碱性炉衬下冶炼的钢液，经酸性渣处理能够得 到很好的效果。渣料的熔点不大于钢的熔点，密度也小于钢的密度，形成的渣实际 上不含有钙和镁，它们和钢中所有的夹杂发生作用，一部分夹杂上浮到钢液表面， 其余则转化为可塑性加工的夹杂物。 酸性合成渣料当 MnO 约 60%，SiO2 约 40%（质量比 MnO：SiO2=3：2）时，存在一个 低熔点区，这个低熔点区相当狭小，其成份范围相应为 MnO 约 45%--75%，SiO2 约为 55%--25%。如果除 MnO 和 SiO2 外还含有其它组元，如 Al2O3，则低熔点区可以扩大到含 MnO 约 10%—90%，SiO2 约 90%--10%（MnO：SiO2=1：9—9：1，特别适用的混合渣的成份 在图 1 的 A—B—C—D 点的范围内，这些点的三角座标上的位置为： A 点：MnO 60%，SiO2 10%，Al2O3 0%，相当于质量比 MnO ：SiO2 ：Al2O3 =9：1：0； B 点：MnO 50%，SiO2 10%，Al2O3 40%，相当于质量比 MnO ：SiO2 ：Al2O3 =5：1：4； C 点：MnO 10%，SiO2 50%，Al2O3 40%，相当于质量比 MnO ：SiO2 ：Al2O3 =1：5：4； SiO2 13.3 Al2O3 15.8 MgO 4.3 MnO < 0.1 TFe 0.6 Cr2O3 < 0.1 P2O5 < 0.1 CaF2 7.8 S 1.1
-3-
摘
要
开发出了轴承钢高碱度精炼渣，R=3.5—4.0；合理地运用了钢包吹氩技术，有效地 控制了钢内夹杂物；特别是在连铸工艺上自主开发了大容量中间包覆盖剂，达到了一定 的碱度，具有吸附夹杂物的能力。将上述技术组合以及无氧化保护技术的应用，达到了 100%无氧化浇钢。使轴承钢在浇钢过程中增氧在 2—3ppm 以下。 与国际发达国家相比，我国钢铁工业目前存在的主要差距为： 1）关键钢材的品种不足，质量水平不高。 2）技术经济水平不高。 3）污染严重资源综合利用率不高。 迎接二十一世纪世界钢铁工业新的挑战 具体特点如下： 1）调整企业结构，实现专业化生产 2）建立洁净钢生产体系，提高产品质量 精炼炉渣对轴承钢夹杂物的影响 在传统的炼钢方法中，有所谓酸性钢和碱性之分。二者的组织性能和可塑性都 不尽相同。瑞典 SKF 公司生产的轴承钢及其轴承以其质量优异而闻名于世，究其原 因在于生产方法。长期以来，SKF 公司采用酸性平炉生产轴承钢，一直延续到 70 年 代后期。由于酸性平炉不能去除硫、磷等杂质，对原材料要求极为苛刻，且生产效 率低、成本高，该公司从 60 年代中期就开始研究碱性电弧炉精炼工艺，开发出了 SKFMR 法，取代了酸性平炉工艺。 如何改变碱性炼钢生产效率低的特点，提高碱性钢的性能是国内外冶金者长期 努力的方向[57]。即：既降低钢中的氧含量，又要改善夹杂物的性质和形态。因 此，轴承钢的炉外精炼承担着完成两项任务的使命：一是要减少夹杂物的数量，特 别是减少氧化物夹杂物的数量；二是改善夹杂物的形态和性质（提高塑性夹杂物的 比例，最大限度地减少或消除 CaO 型的球状夹杂物）。降低氧化物夹杂的数量也就 是降低了钢中的氧含量，改善夹杂物的性质和形态主要取决于精炼渣的化学成份。 国内外的生产实践证实，各种炉外精炼方法（真空的或非真空的）加强了对钢液的 搅拌，就能够有效地将氧含量降到很低的程度。这里，氧化物夹杂的数量主要是指 Al2O3 夹杂的数量大大减少。然而要有效降低 A 类夹杂物和 D 类夹杂物的数量则主要 依赖于精炼渣的化学成份。