【摘 要】
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非调质钢中硫化物的形态和分布对产品性能,尤其是磁痕缺陷的产生有重要影响.利用碲改质技术对非调质钢中硫化物的形态进行调控,并将碲改质后的非调钢与国内外产品进行对比,结果表明:在钢中添加碲时,能够有效改善硫化物形态,非调质钢中硫化物长宽比在1～3的硫化物占比达95％ 以上;按照GB/T 10561—2005评级,含碲非调质钢硫化物满足细系≤2.5级,粗系≤2.0级,按照法标NF A04-108评级为C级,优于国内两厂,与国外控制水平相当,有效地解决了磁痕缺陷问题,在满足力学性能的同时,碲改质非调钢的硫化物控制
【机 构】
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上海大学材料科学与工程学院先进凝固技术中心,省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室,上海200444;南京钢铁股份有限公司,江苏南京210000
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非调质钢中硫化物的形态和分布对产品性能,尤其是磁痕缺陷的产生有重要影响.利用碲改质技术对非调质钢中硫化物的形态进行调控,并将碲改质后的非调钢与国内外产品进行对比,结果表明:在钢中添加碲时,能够有效改善硫化物形态,非调质钢中硫化物长宽比在1～3的硫化物占比达95％ 以上;按照GB/T 10561—2005评级,含碲非调质钢硫化物满足细系≤2.5级,粗系≤2.0级,按照法标NF A04-108评级为C级,优于国内两厂,与国外控制水平相当,有效地解决了磁痕缺陷问题,在满足力学性能的同时,碲改质非调钢的硫化物控制水平显著优于未改质的同类产品.目前,该含碲非调质钢已大批量在重型卡车曲轴中服役.
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针对马鞍山钢铁股份有限公司某厂120 t转炉炉型特点和冶炼工艺情况,对原有氧枪4孔喷头参数进行了优化设计.对氧枪喷孔数、喷孔偏转角、工况压力、喉口直径、出口直径和扩张段长度等都进行了适当调整,优化后的氧枪喷头马赫数由1.98提高到2.05.结合该厂生产实践表明,优化后的氧枪5孔喷头可增加转炉供氧强度,优化转炉内动力学反应条件,吹氧时间平均缩短128 s,脱磷率提高4.65％,终渣w(TFe)由18.59％ 降低到15.84％,铁水消耗降低22 kg/t,不仅有利于转炉提高废钢比,还可以提高金属收得率.
转炉脱磷工艺利用了转炉容积大的特点,可以实现转炉前期快速高效低碱度脱磷.脱碳渣的循环利用降低了石灰等辅料消耗和渣量.在低温低碱度转炉脱磷的条件下,低温在热力学上有利于脱磷,但温度过低会使渣过于粘稠而影响动力学条件并使倒渣困难;适当提高碱度,脱磷效果较好.随着渣中氧化铁含量的上升,脱磷效果先上升后下降.转炉脱磷渣中固液两相共存,其中的富磷相固溶体具有很好的富磷作用.双联法由于脱磷后渣钢完全分离,能有效提高脱磷率,适合生产超低磷钢;但由于该工艺需要两个转炉,转炉利用效率低,同时中间出钢热损失大.双渣法转炉脱磷
溅渣是提高转炉炉龄最有效的技术,但由于钒渣与钢渣成分差异较大,溅渣护炉技术尚未在提钒转炉上得到应用.为解决提钒转炉炉衬侵蚀严重的问题,对改性钒渣溅渣进行了研究.结果表明,通过改性可以达到调整钒渣状态的目的.改性后的钒渣具有良好的溅渣性能,溅渣后炉厚增加10 mm以上.改性钒渣中w(CaO)可控制在3％ 以下,对钒渣和半钢的质量影响不明显,渣中TFe含量大大降低,有利于降低提钒过程中的铁损.
为了研究转炉底吹氧气和石灰粉的冶炼工艺,进行了冷态和热态模拟试验.冷态模拟试验通过改变气源压力的方法,基本实现了对石灰粉流量的控制.喷粉罐的中路气流和下路气流发挥了主要作用.在内径6mm的输粉管和喷粉枪内径5mm的条件下实现了5min之内喷吹石灰粉6～9kg的目标.平均粉气比为11.2～23.3 kg/m3,输粉气平均流速达到34.4～113.0 m/s.热模拟试验发现仅靠底吹石灰粉及11.44％ ～27.22％ 氧量,就可以实现15.8％ ～50％ 的脱磷率.通过减少底吹枪环缝宽度及增大冷却气甲烷流量等
气化脱磷能够有效地去除熔渣中部分P2O5,扩大其磷容量.在实验室进行了焦炭还原转炉渣气化脱磷热态试验,热力学计算研究结果表明,在1540℃下焦炭会优先还原P2 O5,还原产物为可能的P2,而P2 O5的实际还原率与理论计算值基本一致.通过SEM-EDS对还原前后炉渣形貌进行分析,转炉终渣主要由C2 S相、RO相、钙铁橄榄石和钙镁橄榄石构成,并且P存在于高Ca和高Si含量的硅酸盐相微区,可推断C2 S相是P的富集相;经气化脱磷后,转炉熔渣中的FeO被焦炭还原成亮白色大直径颗粒状单质Fe相,此相会吸附逸出的P
采用高温激光共聚焦显微镜对低硫钢试样抛光表面的MnS夹杂物析出进行了观察,利用高温激光共聚焦观察结果进行了控温轧制M nS析出试验,用SEM-EDS和ASPEX分析了析出物的成分.结果表明,MnS在表面的首次析出发生在1067℃并伴随有表面变形,在859.7℃当界面能随表面变形释放后停止,MnS的第二次析出发生在790℃,析出的MnS为1～2μm的微颗粒.通过样品表面和皮下的MnS夹杂的对比,发现在特定的温度范围内,表面能可以促进MnS在表面的析出.采用可逆轧机在800～950℃对低硫钢样品进行控温轧制,
使用不同内径尺寸的RH浸渍管进行工业生产试验,试验结果表明:浸渍管内径越大,钢液脱碳、脱氢速率越高、浸渍管耐材侵蚀率降低、洁净度提高.浸渍管内径由450 mm扩大到510 mm,钢液初始碳质量分数0.05％ 经过RH深脱碳至0.01％ 以下,时间缩短了8 min,效率提高了61.5％;经过真空循环脱气后,钢液氢质量分数降到0.00010％ 以内,使用内径510 mm的浸渍管相比内径为450 mm的浸渍管脱氢时间缩短10 min;浸渍管内径扩大后,RH真空处理过程中钢流稳定,对耐材的冲刷量减少,耐材侵蚀速率
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总结了除硝纳滤膜的管理经验:测试单支膜的过滤效果,避免整套膜组件更换造成的浪费,达到最佳经济目标.