含铝冷镦钢的冶炼工艺及质量优化

论文摘要

针对宣钢开发铝镇静冷镦钢过程中产生的中间包水口堵塞事故,在分析试验工艺和生产过程的基础上,采用实验研究和理论分析方法研究中间包水口堵塞事故原因,提出优化措施,保证冷镦钢的生产工艺流程顺行。为了改善冷镦钢的质量和性能,通过现场取样和实验检测等方法,分析铸坯中夹杂物类型、数量和分布,对冷镦样和盘条样的表面质量、金相组织和夹杂物进行了研究。结果表明:Al2O3在中间包水口上部积聚是导致水口堵塞的主要原因。采用能谱对中间包水口内残留钢样表面的粘结物和钢中夹杂物进行分析,发现均存在大量Al2O3,而Ca含量和S含量较低。试验炉次经过LF精炼和钙处理后,在钢包和中间包浇注初期钢水中Ca元素含量较高,Ca/Al达到0.15,钢水中的Al2O3应该得到了充分变性。在连铸过程中,中间包液面仅采用了炭化稻壳保温,没有使用中间包碱性覆盖剂。碳化稻壳隔绝空气能力较差,导致中间包钢水液面二次氧化,生成大量Al2O3。此时生成的Al2O3无法得到变性,随着浇注进行,在中间包不断积聚,最终导致水口堵塞。在连铸坯中,硅锰镇静钢35K和铝镇静钢22A的夹杂物分布规律基本相同。在铸坯内外弧方向,在距离内弧侧1/4厚度位置上出现明显的夹杂物积聚现象,对冷镦工艺形成潜在威胁。35K钢夹杂物以硅酸盐为主,含量较高;22A钢中夹杂物以钙铝酸盐为主,含量较少。其中,钙铝夹杂物多呈现球形,钙含量明显增加,表明钙处理效果较好,Al2O3夹杂充分变性形成了液态夹杂物,防止了中间包水口堵塞。盘条的金相组织为铁素体加珠光体,铁素体呈块状,铁素体占37%~50%,未发现贝氏体和魏氏体组织;盘条的晶粒度普遍较高,会导致抗拉强度提高,冷镦性能变差。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 文献综述
• 1.1 冷镦钢概述
• 1.1.1 冷镦钢的生产特点
• 1.1.2 冷镦工艺的优点
• 1.1.3 不同冷镦用钢钢种
• 1.2 冷镦钢的发展及生产流程
• 1.2.1 国内外冷镦技术的发展
• 1.2.2 国内外各厂冷镦钢生产流程
• 1.3 冷镦钢化学成分控制
• 1.3.1 碳含量
• 1.3.2 硅含量
• 1.3.3 锰含量
• 1.3.4 硫含量
• 1.3.5 磷含量
• 1.3.6 铝含量
• 1.4 工艺控制
• 1.4.1 铁水脱硫
• 1.4.2 转炉冶炼
• 1.4.3 LF 精炼
• 1.4.4 连铸
• 1.5 影响冷镦性能的因素
• 1.5.1 夹杂物
• 1.5.2 表面质量
• 1.5.3 金相组织
• 1.5.4 晶粒度
• 1.5.5 晶粒均匀性
• 1.6 加铝后遇到的问题
• 1.6.1 加铝工艺
• 1.6.2 水口堵塞
• 1.6.3 夹杂物的形成和传递
• 1.6.4 钙处理
• 1.7 钢水可浇性
• 1.7.1 钢水成分的影响
• 1.7.2 钙处理工艺
• 1.7.3 保护浇注
• 1.7.4 中间包水口直径
• 2 研究内容及方案
• 2.1 研究目的
• 2.2 研究内容
• 2.3 研究方案
• 2.4 试验及检测
• 2.4.1 生产工艺
• 2.4.2 试样及加工方法
• 2.4.3 检测方法
• 3 连铸水口堵塞分析
• 3.1 中间包水口堵塞概括
• 3.2 试验情况
• 3.2.1 转炉冶炼
• 3.2.2 LF 处理
• 3.2.3 连铸过程
• 3.3 工艺分析
• 3.3.1 生产情况分析
• 3.3.2 其它厂家经验
• 3.3.3 CaS 析出的热力学分析
• 3.4 试样检验分析
• 3.4.1 试样分析
• 3.4.2 水口残留钢样能谱分析
• 3.4.3 结果分析
• 3.5 分析讨论
• 3.6 小结
• 4 连铸坯显微夹杂物
• 4.1 连铸坯显微夹杂含量
• 4.2 铸坯中夹杂物分布
• 4.2.1 硅锰镇静钢
• 4.2.2 铝镇静钢
• 4.3 钢中的氯元素
• 4.3.1 钢中氯元素的发现及来源分析
• 4.3.2 氯元素的来源
• 4.3.3 氯元素对钢铁生产的影响
• 4.4 小结
• 5 冷镦性能的研究
• 5.1 试验检测
• 5.1.1 试样表面形貌
• 5.1.2 夹杂物
• 5.1.3 晶粒度
• 5.1.4 金相组织
• 5.2 小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 导师简介
• 作者简介
• 学位论文数据集