文獻(xiàn)綜述鈣處理

1、鋼中AL2O3夾雜物的鈣處理改性儲(chǔ)萬(wàn)熠 冶金1302 41321058問題描述鋼中存在氧化鋁夾雜物Al2O3夾雜物熔點(diǎn)高，變形性差，對(duì)鋼的軋制性能有不好的影響。Al2O3夾雜物多為枝晶形態(tài)，會(huì)在鋼內(nèi)部產(chǎn)生許多應(yīng)力集中的點(diǎn)，影響鋼的強(qiáng)度。鋼水中的Al2O3夾雜物在連鑄的時(shí)候會(huì)附著在水口附近的耐火材料上，積累過多造成水口結(jié)瘤。張立峰等. 鋼中夾雜物系統(tǒng)分析技術(shù)及應(yīng)用J. 鋼鐵, 2014, 49(2): 1-28Tundish nozzle after five heats of continuous casting steel.Shengping et al, He. Morphology Co

2、ntrol for Al2O3 Inclusion Without Ca Treatment in High-Aluminum SteelJ. Metallurgical and Materials Transactions B, 2015, 46(2): 585-594問題原因鋼中氧化鋁夾雜物的來源金屬鋁是爐外精煉中非常重要的脫氧劑，可以將鋼中溶解氧降至2-3ppm。使用金屬鋁脫氧后會(huì)生成大量Al2O3夾雜物，這也是氧化鋁的主要來源。當(dāng)鋁與渣中FeO,MnO,SiO2或耐火材料作用時(shí),都有可能生成再氧化產(chǎn)物。耐火材料既可能剝落進(jìn)入鋼液,形成大顆粒夾雜物。Al脫氧平衡曲線Shengping H

3、e et al. Morphology Control for Al2O3 Inclusion Without Ca Treatment in High-Aluminum SteelJ. Metallurgical and Materials Transactions B, 2015, 46(2): 585-594解決辦法鈣處理工藝鈣處理的主要機(jī)理是利用喂入的鈣對(duì)高熔點(diǎn)的Al2O3進(jìn)行變質(zhì)處理即形成液態(tài)低熔點(diǎn)的12CaO7Al2O3 和3CaOAl2O3。鈣處理可將MnS，Al2O3類夾雜變成球形鈣鋁酸鹽或CaO-CaS-Al2O3夾雜。鋼中其他元素（如Mn）對(duì)夾雜物成分的低熔點(diǎn)區(qū)也有影響。C

4、a-Al-O相圖中存在的低熔點(diǎn)區(qū)RH-鈣處理后夾雜物在Al2O3-CaO-MgO相圖中的分布林路等. RH-喂線鈣處理的管線鋼X80非金屬夾雜物變性效果分析J. 特殊鋼, 2010, 31(5): 51-54Mn元素對(duì)MnO-SiO2-Al2O3系夾雜物液相區(qū)的影響Xiaofei He et al. Research on Transformation Mechanism of Oxide Inclusion in Tire Cord SteelJ. Transactions of the Indian Institute of Metals, 2014, 67(6): 919-926鈣處理后

5、典型夾雜物掃描照片孫彥輝和方忠強(qiáng).鈣處理中間產(chǎn)物的形成及其對(duì)氧化鋁夾雜的改性J. 北京科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2014, 36(12): 1615-1625N Verma et al. Transient Inclusion Evolution During Modification of Alumina Inclusions by Calcium in Liquid Steel: Part II. Results and DiscussionJ. Metallurgical and Materials Transactions B, 2011, 42(4): 720-729Modification

6、route of modification of alumina inclusions by calcium, as illustrated by inclusions exposed by bromine-methanol solution趙東偉等. 鈣處理對(duì)鋁鎮(zhèn)靜鋼中非金屬夾雜物變性效果的影響J. 北京科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2013, 35(9): 1138-1143CaO(CaS)-MgO-Al2O3類夾雜物演變規(guī)律示意圖新的問題鈣處理中存在的問題鈣的加入量需要多少鈣處理的時(shí)間如何防止鈣在加入鋼液前的氧化防止鋼液的二次氧化新的問題鈣的加入量需要多少Ying Ren et al. Detecti

7、on of Non-metallic Inclusions in Steel Continuous Casting BilletsJ. Metallurgical and Materials Transactions B, 2014, 45(4): 1291-1303Calculated stability diagram of Al-Ca-O system in the molten steel at 2146 K (1873 C).新的問題鈣處理的時(shí)間Ca加入后Ca元素有這樣的存在形式：Ca(s) Ca(g) Ca+S=(CaS)夾雜物中的CaS需要一定的時(shí)間釋放。新的問題如何防止鈣在加入

8、鋼液前的氧化Ca作為一種很活潑的金屬，在加入鋼包中之前要做好保護(hù)措施，防止其氧化。Ca加入的種類，鈣粉填充的鈣線還是實(shí)心鈣線。Ca線喂入的方法新的問題某種喂鈣線的設(shè)備示意圖新的問題鈣線的種類鈣鐵線是用粉末狀填充的,比較軟,喂人鋼水中較淺;如果鋼水上面的渣層過厚或結(jié)塊,鈣鐵線就喂不進(jìn)去一漂浮在渣層上造成浪費(fèi)。實(shí)芯純鈣線采用是厚殼包芯線,內(nèi)芯是采用高壓拉拔成絲的高密度實(shí)芯純鈣棒,喂線時(shí)不會(huì)帶人其他氧化物而污染鋼液。厚的外鋼殼和高密度的實(shí)芯純鈣棒可以將鈣喂人鋼水的更深部位,并在臨界深度以下停留較長(zhǎng)的時(shí)間,從而得到較高的鈣收得率。張寶等. 實(shí)芯純鈣線在LF精煉過程中的應(yīng)用J. 特殊鋼, 2011, 3

9、2(5): 44-46CaFe線、實(shí)芯純鈣線和鋼水量對(duì)鋼中鈣含量(a)、鈣收得率(b)和噸鋼鈣消耗量(c)的影響新的問題鈣線喂入的方法上文說到“厚的外鋼殼和高密度的實(shí)芯純鈣棒可以將鈣喂人鋼水的更深部位,并在臨界深度以下停留較長(zhǎng)的時(shí)間,從而得到較高的鈣收得率?！钡鞘褂脤?shí)芯純鈣線的成本必定很高，是否可以從喂入方法上解決鈣收得率的問題？新的問題深槍喂線工藝在噴槍喂線工藝中,耐火材料噴槍插入離鋼液面約1.83m的深度。惰性氣體(通常是氬氣)從槍孔噴射出.農(nóng)鋼包內(nèi)形成一種環(huán)流狀態(tài)。然后借助于機(jī)械方式把用鋼皮包住的鈣線以30.5m/min到305m/min的速度通過噴槍孔射入鋼包,直到進(jìn)入鋼液中約1s后

10、溶解。第二代喂線技術(shù)的開發(fā)集中在吹入氣體量的降低上,所需氣體量用于保持槍孔的暢通并不粘鋼。槍孔幾何形狀的改進(jìn)已減小了氣體量,它約是第一代噴槍喂線技術(shù)氣體需要量的50%?，F(xiàn)在,該氣體流量與流經(jīng)鋼包多孔透氣磚的變量相當(dāng),作用于鋼包內(nèi)的攪拌能也大大降低。此外,對(duì)鋼水的鈣處理效率更高,甚至幾乎不與大氣接觸。深槍喂線工藝示意圖Mark J Engel. 采用先進(jìn)的深槍喂鈣線鋼包處理法改進(jìn)工藝控制及提高鋼質(zhì)量J. 鋼鐵釩鈦, 1993, 14(1): 63-68采用不同Pferrocal工藝鈣的收得率新的問題防止鋼液的二次氧化二次氧化主要是指鋼水中的合金元素與空氣中的氧、爐渣、耐火材料中的氧化物發(fā)生化學(xué)發(fā)

11、應(yīng)!生成新的氧化物相而污染鋼水。二次氧化控制不好，造成鋼水中夾雜物含量增多，精煉及鈣處理成果浪費(fèi)。新的問題開澆階段SPA-H鋼中夾雜物的組成分布開澆階段SPA-H鋼中夾雜物的組成分布開澆前，鈣鋁酸鹽夾雜物中CaO含量較高。這是由于鈣處理時(shí)喂入了過量的鈣，絕大多數(shù)夾雜物成分偏離了低熔點(diǎn)區(qū)。開澆后，受二次氧化的影響，夾雜物中Al2O3含量升高。有一部分夾雜物進(jìn)入低熔點(diǎn)區(qū)，但大部分夾雜物因過高的Al2O3和CaO含量仍處于低熔點(diǎn)區(qū)之外。爾后，澆注過程逐漸平穩(wěn)，大部分夾雜物分布在低熔點(diǎn)區(qū)附近，但CaO含量仍較高。不同觀點(diǎn)低熔點(diǎn)夾雜物是否有利主要來說，鈣處理是為了鈣處理的主要機(jī)理是利用喂入的鈣對(duì)高熔點(diǎn)的

12、Al2O3進(jìn)行變質(zhì)處理即形成液態(tài)低熔點(diǎn)的12CaO7Al2O3 和3CaOAl2O3。但在某一些文獻(xiàn)中發(fā)現(xiàn)了不一樣的觀點(diǎn):低熔點(diǎn)夾雜物在連鑄過程中，會(huì)聚集成較大尺寸的夾雜物，軋制過程中變形為大型條串狀?yuàn)A雜物。所以在鈣處理時(shí)，應(yīng)將夾雜物控制在高熔點(diǎn)。不同觀點(diǎn)采用新工藝后不同工序階段夾雜物組成分布(a) After RH (b) After Ca treatment (c) plate王新華等. X80管線鋼板中條串狀CaO-Al2O3系非金屬夾雜物的控制J. 金屬學(xué)報(bào), 2013, 49(5): 553-561不同觀點(diǎn)低熔點(diǎn)夾雜物是否有利對(duì)X80管線鋼板B類夾雜物采用了新的控制策略。將控制重點(diǎn)由

13、以往側(cè)重在鋼液鈣處理后去除低熔點(diǎn)CaO一A12O3系夾雜物,改為在鈣處理前強(qiáng)化去除鋼液中夾雜物、尤其是較大尺寸夾雜物。為此將RH精煉時(shí)間增加了一倍采取新控制策略后,RH精煉后夾雜物數(shù)量大幅度降低,鈣處理效果顯著提高。鋼板中檢測(cè)到的夾雜物全部為高熔點(diǎn)CaO一CaS系夾雜,B類夾雜物檢驗(yàn)絕大多數(shù)為0級(jí)。參考文獻(xiàn)1.徐匡迪. 關(guān)于潔凈鋼的若干基本問題J. 金屬學(xué)報(bào), 2009, 45(3): 257-2692.趙東偉等. 鈣處理對(duì)鋁鎮(zhèn)靜鋼中非金屬夾雜物變性效果的影響J. 北京科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2013, 35(9): 1138-11433.張立峰等. 鋼中夾雜物系統(tǒng)分析技術(shù)及應(yīng)用J. 鋼鐵, 2014

14、, 49(2): 1-284.林路等. RH-喂線鈣處理的管線鋼X80非金屬夾雜物變性效果分析J. 特殊鋼, 2010, 31(5): 51-545.孫彥輝和方忠強(qiáng).鈣處理中間產(chǎn)物的形成及其對(duì)氧化鋁夾雜的改性J. 北京科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2014, 36(12): 1615-16256. Shengping He et al. Morphology Control for Al2O3 Inclusion Without Ca Treatment in High-Aluminum SteelJ. Metallurgical and Materials Transactions B, 2015, 46

15、(2): 585-5947. N Verma et al. Transient Inclusion Evolution During Modification of Alumina Inclusions by Calcium in Liquid Steel: Part II. Results and DiscussionJ. Metallurgical and Materials Transactions B, 2011, 42(4): 720-729參考文獻(xiàn)8. Xiaofei He et al. Research on Transformation Mechanism of Oxide Inclusion in Tire Cord SteelJ. Transactions of the Indian Institute of Metals, 2014, 67(6): 919-9269. Ying Ren et al. Detection of Non-metallic Inclusions in Steel Continuous Casting BilletsJ. Metallurg