文献综述钙处理.pptx

标题文本,正文级别 1,正文级别 2,正文级别 3,正文级别 4,正文级别 5,#,钢中,Al,2,O,3,夹杂物的钙处理改性,储万熠 冶金,1302 41321058,1,问题描述,钢中存在氧化铝夹杂物,Al,2,O,3,夹杂物熔点高，变形性差，对钢的轧制性能有不好的影响,。,Al,2,O,3,夹杂物多为枝晶形态，会在钢内部产生许多应力集中的点，影响钢的强度。,钢水,中的,Al,2,O,3,夹杂物在连铸的时候会附着在水口附近的耐火材料上，积累过多造成水口结瘤。,张立,峰等,.,钢中夹杂物系统分析技术及应用,J.,钢铁,2014,49(2):,1-28,2,Tundish nozzle after,five,heats of continuous casting steel.,Shengping,et al,He.Morphology Control for Al2O3 Inclusion Without Ca Treatment in High-Aluminum SteelJ.Metallurgical and Materials Transactions B,2015,46(2):585-594,3,问题原因,钢中氧化铝夹杂物的来源,金属铝是炉外精炼中非常重要的脱氧剂，可以将钢中溶解氧降至,2-3ppm,。,使用金属铝脱氧后会生成大量,Al,2,O,3,夹杂物，这也是氧化铝的主要来源。,当铝与渣中,FeO,MnO,SiO,2,或,耐火材料作用时,都有可能生成再氧化,产物。,耐火材料既可能剥落,进入,钢液,形成大颗粒夹杂,物。,4,Al,脱氧平衡曲线,Shengping,He et al.,Morphology Control for Al2O3 Inclusion Without Ca Treatment in High-Aluminum SteelJ.Metallurgical and Materials Transactions B,2015,46(2):585-594,5,解决办法,钙处理工艺,钙处理的主要机理是利用喂入的钙对高熔点的,Al,2,O,3,进行变质处理即形成液态低熔点的,12CaO7Al,2,O,3,和,3CaOAl,2,O,3,。,钙处理可将,MnS,，,Al,2,O,3,类,夹杂变成球形钙铝酸盐或,CaO-CaS-Al,2,O,3,夹杂。,钢,中其他元素（如,Mn,）对夹杂物成分的低熔点区也有影响。,6,Ca-Al-O,相图中存在的低熔点区,7,RH-,钙处理后夹杂物在,Al2O3-CaO-MgO,相图中的分布,林,路等,.,RH-,喂线钙处理的管线钢,X80,非金属夹杂物变性效果分析,J.,特殊钢,2010,31(5):,51-54,8,Mn,元素对,MnO-SiO,2,-Al,2,O,3,系夹杂物液相区的影响,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):,919-926,9,钙处理后典型夹杂物扫描照片,孙彦辉和方忠强,.,钙处理中间产物的形成及其对氧化铝夹杂的改性,J.,北京科技大学学报,2014,36(12):1615-1625,10,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,Modification route of modification of alumina inclusions by calcium,as illustrated by inclusions exposed by bromine-methanol solution,11,赵东伟等,.,钙处理对铝镇静钢中非金属夹杂物变性效果的影响,J.,北京科技大学学报,2013,35(9):1138-1143,CaO(CaS)-,MgO-Al,2,O,3,类,夹杂物演变规律示意图,12,新的问题,钙处理中存在的问题,钙的加入量需要多少,钙,处理的时间,如何防止钙在加入钢液前的氧化,防止钢液的二次氧化,13,新的问题,钙的加入量需要多少,并不是所有的钙铝酸盐熔点都低，所以钙的加入量对夹杂物形态的控制影响很大。,当,%,Al,在,时，,Ca,的加入量可在,区间内。,当,%Al,在,时，,Ca,的加入量只可在,之间。,Ying Ren et al.Detection of Non-metallic Inclusions in Steel Continuous Casting BilletsJ.Metallurgical and Materials Transactions B,2014,45(4):,1291-1303,Calculated stability diagram of Al-Ca-O system in the,molten,steel,at 2146 K(1873 C).,14,新的问题,钙处理的时间,Ca,加入后,Ca,元素有这样的存在形式：,Ca,(s),Ca,(g),Ca+S=(CaS),夹杂物中的,CaS,需要一定的时间释放。,15,新的问题,如何防止钙在加入钢液前的氧化,Ca,作为一种很活泼的金属，在加入钢包中之前要做好保护措施，防止其氧化。,Ca,加入的种类，钙粉填充的钙线还是实心钙线。,Ca,线喂入的方法,16,新的,问题,某种喂钙线的设备示意图,17,新的问题,钙线的种类,钙铁线是用粉末状填充的,比较软,喂人钢水中较浅,;,如果钢水上面的渣层过厚或结块,钙铁线就喂不进去一漂浮在渣层上造成浪费,。,实,芯纯钙线采用,是厚,壳包芯线,内芯是,采用高压拉拔成丝的高密度,实芯,纯钙棒,喂,线时不会带人其他氧化物而污染钢,液。厚,的外钢壳和高密度的,实芯纯,钙棒可以将钙喂人,钢水,的更深,部位,并在临界深度以下停留较长,的时间,从而得到较高的钙收得,率,。,18,张宝等,.,实芯纯钙线在,LF,精炼过程中的应用,J.,特殊钢,2011,32(5):44-46,CaFe,线、实芯纯钙线和钢水量对钢中钙含量,(a),、钙收得率,(b),和吨钢钙消耗量,(c),的影响,19,新的问题,钙线喂入的方法,上文说到“厚,的外钢壳和高密度的,实芯纯,钙棒可以将钙喂人,钢水,的更深,部位,并在临界深度以下停留较长,的时间,从而得到较高的钙收得,率。”,但是使用实芯纯钙线的成本必定很高，是否可以从喂入方法上解决钙收得率的问题？,20,新的问题,深枪喂线工艺,在喷枪喂线工艺中,耐火材料喷枪,插入,离钢液面,约,1.83m,的,深度。惰性气体,(,通常,是氩气,),从枪孔喷射出,.,农钢包,内形成一种环流状态,。,然后借助于机械,方式把用钢皮包住的钙线,以,30.5m/min,到,3,05m/min,的,速度通过喷枪孔射入钢包,直到,进入,钢液中约,1s,后,溶解,。,第二代喂线技术的开发集中在吹,入气体,量的降低上,所需气体量用于保,持枪孔,的畅通并不粘钢。枪孔几何形状的改进已减小了气体量,它约是第一代喷枪喂,线技术,气体需要量的,50%,。,现在,该气体,流量,与流经钢包多孔透气砖的变量相当,作用,于钢包内的搅拌能也大大降低。此外,对,钢水的钙处理效率更高,甚至几乎不,与大气接触。,21,深枪喂线工艺示意图,Mark J Engel.,采用先进的深枪喂钙线钢包处理法改进工艺控制及提高钢质量,J.,钢铁钒钛,1993,14(1):63-68,采用不同,Pferrocal,工艺钙的收得,率,22,新的问题,防止钢液的二次氧化,二次,氧化主要是指钢水中的合金元素与空气中的,氧、炉渣、耐火材料,中的氧化物发生化学发应,!,生成新的氧化物相而污染,钢水。,二次氧化控制不好，造成钢水中夹杂物含量增多，精炼及钙处理成果浪费。,23,新的,问题,开浇阶段,SPA-H,钢中夹杂物的组成分布,24,开浇阶段,SPA-H,钢中夹杂物的组成,分布,开浇,前，钙,铝酸盐夹杂物,中,CaO,含量较高。这,是由于钙处理时喂入了过量的,钙，绝大多数夹杂,物成分偏离了低熔点,区。,开,浇,后，受,二次氧,化的影响，夹杂,物,中,Al,2,O,3,含量升高。有,一部分,夹杂物,进入低熔点,区，但,大部分夹杂物因过高,的,Al,2,O,3,和,CaO,含量,仍处于低熔点区,之外。,尔后，浇注过程逐渐平稳，大部分,夹杂物分布在低熔点区,附近,，,但,CaO,含量,仍,较高。,25,不同观点,低熔点夹杂物是否有利,主要来说，钙处理,是为了钙处理的主要机理是利用喂入的钙对高熔点的,Al,2,O,3,进行变质处理即形成液态低熔点的,12CaO7Al,2,O,3,和,3CaOAl,2,O,3,。,但在某一些文献中发现了不一样的观点,:,低,熔点夹杂物在连铸过程中，会聚集成较大尺寸的夹杂物，轧制过程中变形为大型条串状夹杂物。,所以在钙处理时，应将夹杂物控制在高熔点。,26,不同,观点,采用新工艺后不同工序阶段夹杂物组成,分布,(a)After RH(b)After Ca treatment(c)plate,王,新华等,.,X80,管线钢板中条串状,CaO-Al2O3,系非金属夹杂物的控制,J.,金属学报,2013,49(5):553-561,27,不同观点,低熔点夹杂物是否有利,对,X80,管线钢板,B,类夹杂物采用了新的,控制策略,。,将,控制重点由以往侧重在钢液钙处理后去除低,熔点,CaO,一,A12O3,系夹杂物,改为在钙处理前强化去除钢液,中夹杂,物、尤其是较大尺寸夹杂,物。,为此,将,RH,精炼时间,增加,了一倍采取新控制策略后,RH,精炼后夹杂物数量大幅度降低,钙处理效果显著,提高。,钢板,中检测到的夹杂,物全部,为高熔点,CaO,一,CaS,系夹杂,B,类夹杂物检验,绝大多数,为,0,级。,28,参考文献,1.,徐匡迪,.,关于洁净钢的若干基本问题,J.,金属学报,2009,45(3):,257-269,2.,赵东,伟等,.,钙处理对铝镇静钢中非金属夹杂物变性效果的影响,J.,北京科技大学学报,2013,35(9):,1138-1143,3.,张立,峰,等,.,钢中夹杂物系统分析技术及应用,J.,钢铁,2014,49(2,):,1-28,4.,林,路等,.,RH-,喂线钙处理的管线钢,X80,非金属夹杂物变性效果分析,J.,特殊钢,2010,31(5):,51-54,5.,孙彦辉和方忠强,.,钙处理中间产物的形成及其对氧化铝夹杂的改,性,J.,北京科技大学学报,2014,36(12):1615-1625,6.,Shengping He et al.,Morphology Control for Al2O3 Inclusion Without Ca Treatment in High-Aluminum SteelJ.Metallurgical and Materials Transactions B,2015,46(2):585-594,7.,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):,720-729,29,参考文献,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):,919-926,9.Ying,Ren et al.Detection of Non-metallic Inclusions in Steel Continuous Casting BilletsJ.Metallurgical and Materials Transactions B,2014,45(4):,1291-1303,10.,张宝等,.,实芯纯钙线在,LF,精炼过程中的应用,J.,特殊钢,2011,32(5,):44-46,11.,Mark J Engel.,采用先进的深枪喂钙线钢包处理法改进工艺控制及提高钢质量,J.,钢铁钒钛,1993,14(1):,63-68,12.,王,新华等,.,X80,管线钢板中条串状,CaO-Al2O3,系非金属夹杂物的控制,J.,金属学报,2013,49(5):553-561,30,