轧辊钢脱氧及夹杂物控制技术研究

论文摘要

随着轧钢工业迅速发展,轧机速度和自动化程度不断提高,对轧辊质量提出了更高的要求,如何提高轧辊的使用寿命以适应轧机的需要是轧辊研制者面临的新课题。近年来我国冶金行业使用的重要耐磨件轧辊的生产工艺水平虽有较大提高,但与发达国家相比,仍有相当大的差距。中钢邢台机械轧辊厂目前是国内生产规模最大、品种规格最全的轧辊专业生产企业。课题针对其铸钢厂LF-VD精炼工艺进行系统分析研究,进一步提高钢水质量。轧辊钢中含有一定量的合金元素,不同程度的含有各种类型的夹杂物,给钢材的性能的提升带来不利的影响。本文从冶金热力学计算角度出发,对现行冶炼工艺和制度下生产轧辊钢时的夹杂物种类和生成条件进行了预测；在轧辊钢生产过程中进行了取样,对钢样中非金属夹杂物进行扫描电镜和显微镜观察,对其形貌、成分、大小等性质方面进行定性分析,阐明各精炼环节对其生成的影响；通过使用不同的脱氧剂,对现行工艺脱氧制度进行改进,进一步提高冶炼过程中的去气水平,尤其是进一步降低钢水中溶解氧和全氧含量。全文结论如下：（1）在冶炼过程中,生成的主要夹杂物为氧化物、硫化物以及两者的复合夹杂；浇注后的凝固过程中有少量氮化物的生成和析出。成品钢中夹杂物平均直径小于3μm,钢中95%以上的夹杂物小于10gm,仅有个别夹杂物尺寸大于10μm；（2）使用铝脱氧可以获得很低的溶解氧水平,且极易生成Al2O3夹杂,但当氧含量降低到2×10-6之后,继续使用铝脱氧效果将不明显；同时会产生一定量的MgO和镁铝尖晶石夹杂；（3）精炼过程中,冶炼阶段的含Ti夹杂物主要是少量的Ti0（s）；在钢液浇注后的凝固过程中由于温度的下降和元素的偏析引起氮、钛、钒在液相中的富集,从而析出TiN、TiC和VN等夹杂物；（4）喂线过程、终脱氧处理、真空操作中脱氧效果较好,合金化过程出现较大的增氧情况；软吹环节的增加和软吹时间的延长有利于夹杂物的上浮和排除,但必须控制好惰性气体的喷吹流量,以防止钢液的二次氧化；（5）工艺改进阶段使用Al代替硅铝钡进行沉淀脱氧降低了钢液中的初始溶解氧含量,很好的控制了冶炼过程中的氧含量,全氧含量有明显的下降趋势,且有效的降低了精炼过程的用渣量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景与意义
• 1.2 本课题的研究内容和目的
• 第二章 文献综述
• 2.1 轧辊的发展
• 2.1.1 冷轧辊的发展历程
• 2.1.2 轧辊的成分及其分类
• 2.1.3 冷轧辊的主要性能
• 2.1.4 冷轧辊的国家标准
• 2.1.5 冷轧辊的生产工艺
• 2.2 夹杂物
• 2.2.1 夹杂物的来源
• 2.2.2 夹杂物的分类
• 2.2.3 夹杂物对轧辊钢性能的影响
• 2.2.4 减少夹杂物的途经
• 第三章 轧辊钢夹杂物生成的热力学分析
• 3.1 轧辊钢夹杂物生成热力学分析
• 3.1.1 主要元素活度系数的确定
• 3.1.2 铝脱氧热力学分析
• 3.1.3 镁铝尖晶石夹杂物生成热力学分析
• 3.1.4 含Ti杂生成的热力学
• 3.1.5 含Cr夹杂物生成的热力学
• 3.1.6 含V夹杂物生成的热力学
• 3.2 凝固过程含Ti、V夹杂物的热力学分析
• 3.2.1 TiN在钢液凝固过程的热力学分析
• 3.2.2 VC、VN在钢液凝固过程的热力学分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 邢机钢的脱氧和夹杂物控制技术研究
• 4.1 工艺概况
• 4.1.1 工艺参数
• 4.1.2 取样过程
• 4.2 钢中夹杂物的检测
• 4.2.1 精炼过程中夹杂物尺寸分布情况
• 4.2.2 试样中典型夹杂物的形貌分析
• 4.2.3 精炼过程夹杂物分析
• 4.3 典型钢种冶炼过程气体分析
• 4.3.1 全氧含量分析
• 4.3.2 氮含量
• 4.3.3 氢含量
• 4.4 工业精炼试验
• 4.4.1 精炼工艺方案
• 4.4.2 精炼工艺试验对比数据
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 论文包含图、表、公式及文献