炼钢

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1. 精炼渣Al₂O₃含量对铝脱氧钢中夹杂物的影响

于会香, 邱光元, 郝丽霞, 赵艳宇, 王新华

炼钢 2023, 39 (2): 18-23.

摘要（92）

PDF（pc）（6317KB）（138）

为研究中等碱度精炼渣中Al₂O₃含量对钢洁净度和夹杂物的影响，在1 873 K温度下用MgO坩埚开展了初始碱度为4、不同Al₂O₃含量的CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO顶渣与铝脱氧钢的平衡试验。结果表明，渣钢反应后，夹杂物类型由反应前的MgO-Al₂O₃-MnS复合类转变为中心为MgO-Al₂O₃，边部为MgO-Al2O3-SiO2-CaO(-MnO)系的包裹体复合类；形貌由边界多棱角的块状和簇群状转变为边界圆滑的类球状。随着渣中Al₂O₃含量的增加，夹杂物中Al₂O₃含量显著增加，MgO含量减少，其他组分含量变化不大；夹杂物尺寸呈现增大的趋势；夹杂物数量密度增大，钢的洁净度降低。该试验条件下，当w(Al₂O₃)≈20 %时，夹杂物数量密度最小，钢液的洁净度最高。基于试验结果，对渣、钢的成分变化和夹杂物转变做了热力学讨论。

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2. 碱度对精炼渣理化性能及磷元素迁移的影响

李倩倩, 吴婷, 杨文, 盛光晔, 廖直友, 王海川

炼钢 2022, 38 (3): 20-25.

摘要（192）

外加电场处理冶金废渣中磷杂质是冶金固废循环利用的重要方式之一。为探究熔渣理化性能对电场强化冶金渣磷元素分离的影响，综合红外光谱、旋转黏度计法、四探针法以及脉冲电场试验，获得不同碱度条件下CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO精炼渣系的结构特征、黏度、电导率，并分析精炼渣理化性能对电场作用下磷迁移效率的影响。结果表明，渣系碱度在2.3~3.2内增加，Si-O和Al-O网络结构呈现解聚-聚合-解聚作用；综合熔渣熔化温度及网络结构影响，熔渣黏度呈现出降低-升高-降低趋势，而综合熔渣阳离子浓度及网络结构影响，熔渣电导率变化趋势与黏度相反；无电场时，综合熔渣网络结构和黏度影响，渣中磷元素迁移率呈现增大-降低-增大趋势，施加电场后，渣钢间原本的平衡态受到破坏，由于熔渣电导率和黏度及网络结构叠加作用，促进了磷元素的进一步迁移，且磷迁移率随碱度增加的变化规律与无电场时呈现的规律一致。

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3. IF钢RH脱碳结束氧含量对钢液洁净度的影响

安超, 李辉, 张普, 李利杰, 杜国峰, 刘晓明

炼钢 2023, 39 (2): 24-27.

摘要（61）

PDF（pc）（5408KB）（123）

以IF钢为研究对象，结合首钢京唐钢铁联合有限责任公司300 t RH生产实际，采用生产密集取样、数据统计、夹杂物扫描电镜等分析手段，对IF钢精炼过程中RH脱碳结束氧含量与脱氧后的夹杂物尺寸、数量等进行了研究。研究发现，RH脱碳结束氧质量分数控制在(290～310)×10^-6时，钢液中产生的Al₂O₃夹杂物最少。基于此，对RH脱碳结束氧含量的控制方法进行研究，发现强制脱碳模式下脱碳结束氧含量命中率高、可控性强，且强制脱碳模式下顶渣氧化性弱于自然脱碳模式，可减少二次氧化导致的Al₂O₃夹杂物的生成。研究并建立吹氧计算模型以保证达到精确控制脱碳结束氧含量，可达到提高钢液洁净度的目的。

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4. 大罐钢12MnNiVR探伤不合原因分析及工艺优化

廖纲, 廖广府, 李建立

炼钢 2022, 38 (3): 69-72.

摘要（137）

根据大罐钢12MnNiVR钢板日常超声波探伤结果，发现探伤不合点集中在钢板厚度1/4处和厚度1/2位置。采用金相显微镜、扫描电镜等检测手段对超声波探伤不合样品进行了检测分析，发现位于厚度 1/4 位置的探伤不合缺陷主要是由宏观非金属夹杂物引起；而位于厚度 1/2位置的探伤不合缺陷是由钢板较严重的中心偏析导致后续轧制组织异常引起。通过优化RH真空处理完毕后喂钙量、降低连铸中间包钢水过热度、增加钢板缓冷等技术措施，有效提高了12MnNiVR钢成品钢板探伤合格率。

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5. 90 t EAF→LF→VD→CCM流程冶炼GCr15轴承钢非金属夹杂物演变

王郢, 王昆鹏, 陈廷军, 徐建飞, 赵阳

炼钢 2022, 38 (3): 58-61.

摘要（173）

对“90t EAF→LF→RH→CC”流程生产轴承钢的全流程夹杂物进行了研究。结果表明，LF精炼结束以CaO-Al₂O₃-CaS和Al₂O₃·MgO尖晶石为主；VD真空处理后，Al₂O₃·MgO尖晶石几乎全部消失，钢中夹杂物以液态钙铝酸盐为主，T.O质量分数由精炼结束的8.6×10^-6降低至破空的4.3×10^-6，夹杂物的去除率达65%。浇铸过程中间包钢水T.O和N含量并未增加，但重新生成了Al₂O₃·MgO尖晶石，重新生成的尖晶石是恶化钢水可浇性的主要原因。

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6. 基于机器学习算法的熔渣液相线温度预测

钟巍, 鲍光达, 王海川, 吴婷, 仇圣桃,

炼钢 2022, 38 (3): 12-19.

摘要（125）

炉渣流动性能是冶金流程高效安全进行的重要因素，由于熔渣成分复杂、高温试验难以精确开展，熔渣液相线温度的准确预测是一个难点。近年来人工智能技术的快速发展，在流程长、工艺复杂的冶金领域得到了广泛应用。通过BP神经网络模型、RBF神经网络模型以及随机森林模型来预测转炉渣CaO-SiO₂-MgO-Fe₂O₃-MnO-P₂O₅-Al₂O₃多元渣系的液相线温度，通过相关误差值评价模型训练效果。结果表明，三个模型的均方根误差分别为6.1141 ℃、8.8340 ℃和5.1115 ℃，所建模型能较好地预测该多元渣系的液相线温度。模型可以在冶金流程中涉及炉渣流动性控制的环节发挥关键作用，为相关工艺优化提供参考，如在转炉智能溅渣护炉控制中，基于随机森林模型预测转炉渣液相线温度，动态改变溅渣护炉工艺参数，为最佳溅渣护炉方案的确定提供理论指导。

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7. 稀土处理无取向电工钢中非金属夹杂物的演变

胡妍, 任强, 张立峰, 胡志远, 程林

炼钢 2022, 38 (3): 48-57.

摘要（52）

使用自动扫描电镜分析了镧铈混合稀土处理无取向电工钢生产全流程钢中夹杂物的形貌、数量和尺寸，采用ICP-MS测量了各个阶段钢中的总镧（TLa）和总铈（TCe）的含量。通过分析可知，在加入稀土前，钢中的氧化物夹杂主要为镁铝尖晶石；加入稀土后，钢中的夹杂物被改性为(RE)₂O₂S、(RE)AlO₃以及它们的复合夹杂物，此外还有少量的(RE)S。随着钢中TLa质量分数从1×10^-6增加到10 ×10^-6， TCe质量分数从5×10^-6增加到18×10^-6，夹杂物的改性规律为：Al₂O₃·MgO→(RE)AlO₃→(RE)₂O₂S、(RE)AlO₃双相夹杂物→(RE)₂O₂S→(RE)S。随着冶炼过程中钢中稀土含量的减少，(RE)₂O₂S、双相夹杂物（(RE)₂O₂S+(RE)AlO₃）数量递减，而尺寸基本维持在2 μm左右；(RE)AlO₃数量先增加后减少，在中间包钢液中达到最大值，此时尺寸在2~5 μm，在连铸坯中尺寸又减小到2 μm左右；中间包钢液中(RE)S数量较少，尺寸在1 μm左右，连铸坯中(RE)S的尺寸增加，在2~3 μm。通过热力学计算得到在1473 K条件下，钢中生成的稀土的夹杂物有(RE)₂O₂S、(RE)AlO₃以及它们的复合夹杂物以及(RE)S。

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8. 连铸圆坯表面网状裂纹特征分析与控制

金友林, 汪国才, 陆强

炼钢 2022, 38 (3): 43-47.

摘要（101）

采用酸浸低倍检测、电子显微镜、电子探针等手段对圆坯表面网状裂纹特征和形成原因进行了分析。研究发现圆坯表面网状裂纹沿粗大奥氏体晶界呈网状分布，存在明显脱碳现象，裂纹内富集As元素。分析表明圆坯表面网状裂纹的形成原因是钢中As元素含量高导致的奥氏体晶界As元素富集和过热度高导致的奥氏体晶粒粗大。据此进行了控制圆坯表面网状裂纹的工艺优化措施，控制钢中As元素质量分数在0.008 %以内、控制钢水过热度在20~35 ℃、降低结晶器保护渣熔点并提高黏度，取得了显著效果。

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9. KR过程铁水包底部倾斜对铁水混匀现象影响的水模型研究

赵艳宇, 蔡新雨, 刘力刚, 董佳鹏, 张立峰

炼钢 2022, 38 (3): 1-5.

摘要（137）

以210 t铁水包为原型建立1∶7的水模型，研究底部倾斜对KR过程铁水混匀现象的影响。研究了铁水包底部倾斜时搅拌桨转速和浸入深度对混匀时间、漩涡、液相中粒子分散和扭矩的影响，并与平底铁水包进行了对比。结果发现，包底倾斜17.5°时，混匀时间较平底时减少30.6 %。搅拌桨转速为110 r/min时，浸入深度增加会导致液相中粒子分散变差，倾底铁水包中粒子分散程度优于平底铁水包。搅拌桨转速为160 r/min时，平底铁水包中粒子分散程度优于倾底铁水包。将平底改为倾底后，同工况下扭矩大幅增加。

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10. 超低碳钢连铸过程中间包覆盖剂结壳机理研究

凌海涛, 吴锦圆, 王海军, 常立忠, 仇圣桃

炼钢 2023, 39 (2): 36-41.

摘要（71）

PDF（pc）（5489KB）（90）

通过工业试验和热力学计算研究了超低碳钢连铸过程中间包覆盖剂成分变化、物相组成以及发生结壳机理。结果表明，RH精炼出站时，钢包顶渣氧化性较高且渣中w(CaO)/w(Al₂O₃)偏低，顶渣成分需要进行改质处理；浇铸过程中由于大包下渣、引流砂的混入以及覆盖剂间相互混合，使得连铸过程中覆盖剂成分发生明显变化；高温下液相中镁铝尖晶石优先生成，促进了钙铝黄长石相和CaO·TiO₂相的形核和长大，进而引起中间包覆盖剂发生结壳。为此，需要严格控制浇铸末期大包下渣，将原始覆盖剂中SiO₂、MgO质量分数分别调整为（10±2.5）%、5.0 %～7.5 %，以抑制钙铝黄长石和镁铝尖晶石相的析出。

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11. 贝氏体钢生产流程中典型夹杂物变化规律

朱君, 杨吉春, 谌智勇, 樊志明, 张立峰

炼钢 2022, 38 (3): 62-68.

摘要（122）

贝氏体钢轨强度高、塑性好，具有优良的抗接触疲劳和耐磨性，被誉为“21世纪的钢轨钢”，但贝氏体钢生产工艺具有一定的特殊性，钢中的夹杂物严重影响钢轨的塑性、韧性以及抗疲劳性能。为了研究贝氏体钢中典型夹杂物的变化规律，以国内某钢厂150t转炉→双150t LF→VD脱气→280mm×380mm方坯连铸生产的贝氏体钢为研究对象，对生产全流程取样，结合氧氮分析、钢液成分分析和非金属夹杂物分析，研究典型夹杂物的来源和形成机理。研究结果表明，贝氏体钢生产过程中氧氮含量持续降低，浇铸末期钢中氧、氮质量分数分别为0.0008%和0.0040%；一次LF化渣后夹杂物为CaO-SiO₂-Al₂O₃，主要是合金、脱氧剂和白灰带入的Ca、Al_s与钢中的氧或氧化物发生反应的脱氧产物；一次LF合金化后，夹杂物为CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO，夹杂物中CaO和MgO含量增加，Al₂O₃含量降低；二次LF进站夹杂物为CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO，夹杂物中SiO₂含量有所降低；二次LF合金化后夹杂物仍为CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO，夹杂物中Al₂O₃含量降低，MgO含量升高；VD精炼至铸坯中夹杂物主要是CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO，VD精炼后成分基本稳定；从铸坯到钢轨夹杂物发生明显转变，MgO和Al₂O₃含量升高，SiO₂和CaO含量降低，钢轨中出现一定比例的镁铝尖晶石夹杂物，判断为冷却过程夹杂物转变所致。

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12. 超细切割钢丝用盘条组织差异性精细表征研究

徐光, 陈常勇, 姜周华

炼钢 2022, 38 (3): 73-84.

摘要（109）

钢帘线和光伏产业用超细切割钢丝被誉为钢丝产品“皇冠上的明珠”，其对纯净度、组织均匀性要求都极为严苛，目前国产盘条与进口盘条相比在质量上还有很大的差距。因此，对国内外3组不同的切割丝用盘条的组织差异进行了全面而深入的研究。结果表明，新日铁盘条与神户制钢的盘条组织差异很小，而国产盘条与这两组相比差距主要体现在以下几个方面：1）全氧含量更高；2）盘条中夹杂物的数量最多，平均直径更大，且大尺寸的夹杂物数量比例更高；3）SiO₂-MnO-Al₂O₃系夹杂物成分主要集中在1300℃的低熔点区，但神户和新日铁盘条中此类夹杂物的成分分布较散乱，甚至有一部分高SiO₂含量的夹杂物存在；4）三组盘条的显微组织差异很小；5）新日铁和国产盘条的硬度、强度、塑性均很接近，而神户制钢盘条的硬度、强度最低。

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13. 低硅钢种LF精炼控硅脱硫技术进展

盖一铭, 杨健

炼钢 2023, 39 (3): 1-15.

摘要（107）

PDF（pc）（16499KB）（82）

对前人开发的低硅钢种控硅脱硫技术的最新进展进行了总结。通过控硅热力学分析，明确了为达到目标Si含量，钢液中Al和Ca的控制目标含量。为防止脱硫过程中回硅，应重点控制转炉下渣量、脱硫LF精炼时间、LF进站铝含量，采用合适的渣系，还应控制钢液中钙含量。由于脱硫要求增加吹氩量以强化钢渣间界面反应，但控硅要求吹氩量不宜过大，所以存在最佳吹氩量。为提高脱硫率，应采用碱度为5.0~8.0的精炼渣，还应控制钢水温度高于1 565 ℃。

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14. SPHC钢LF精炼脱硫工艺实践

郭路召, 赵艳宇, 朱建强, 韩凯峰, 刘春阳, 王建辉

炼钢 2022, 38 (3): 31-36.

摘要（201）

针对低碳低硅钢精炼过程脱硫与增硅问题，通过经典热力学分析了脱硫与增硅的规律。计算表明，当钢中w（Al）≥0.01%，即可将S质量分数降至0.01%以下，继续提高Al含量则增加钢液增硅的趋势。工业实践结果与热力学计算表现出较好的一致性。实际生产中，在钢中的S质量分数低于0.02%的条件下脱硫，钢液的增硅量也将增大，最大的增硅质量分数达到0.0318%；钢液的脱硫量越大，增硅量也越大，当钢中脱除质量分数0.067%的硫时，对应增硅质量分数约0.03%。冶炼中应结合到站Al和S含量综合考虑白灰和铝粒加入量进行造渣，LF精炼结束w（Al）为0.032%~0.038%，精炼渣碱度最适区间为9~11，渣中w（TFe+MnO）为0.6%~0.7%，可同时满足脱硫和减少增硅。

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15. 120 t LF精炼过程钢水吸氮量控制

邓南阳, 孙波, 解养国, 王勇, 孙涛, 刘前芝

炼钢 2023, 39 (3): 44-51.

摘要（63）

PDF（pc）（8202KB）（81）

为了实现低氮钢种的稳定生产，基于氮溶解热力学和动力学理论，在结合某厂生产实践的基础上，分析了LF精炼过程中电弧特性、渣层厚度、埋弧程度、吹氩流量以及原辅料含氮质量分数对钢水增氮的影响。通过采取回收连铸热态铸余钢渣、合理选择加热过程电极档位；精确控制氩气流量、减少钢水裸露；严格控制原辅料中氮质量分数、使用优质增碳剂替代普通增碳剂、优选转炉入炉废钢等措施，钢水增氮质量分数分别从优化前的0.001 44 %、0.001 15 %、0.001 35 %降低至0.000 52 %、0.000 49 %、0.000 11 %，精炼过程钢水总增氮质量分数由优化前0.003 94 %降低到0.001 12 %，LF终点氮质量分数可控制在0.004 50 %以内。

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16. 基于钢包底吹氩的RH真空处理过程中钢水行为及夹杂物分析

刘建伟

炼钢 2022, 38 (3): 26-31.

摘要（196）

钢包底吹氩对钢水的运动、氩气泡在钢水中的迁移及夹杂物去除有重要影响。基于Fluent模拟软件建立了RH真空处理过程中钢包底吹氩的数值计算模型，对RH真空处理过程进行模拟分析，并对此模式下的钢水夹杂物尺寸及分布进行了取样分析。结果表明，RH真空处理过程中钢包底吹氩能有效增加钢包内钢水的流动速度，并减少钢包内部死区占比，同时，在一定程度上促进夹杂物的长大和上浮。另外，过大的钢包底吹氩气流量不但无法促使长大的夹杂物上浮被吸附，甚至还会导致钢水被二次污染。数值模拟及现场取样分析表明， RH真空处理过程中需采用适当的氩气流量钢包底吹氩操作，同等条件下，流量取值以5 m³/h为宜。

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17. 50钢板表面龟裂纹的形成原因与控制

王冠, 郑万, 许博

炼钢 2023, 39 (2): 62-67.

摘要（83）

PDF（pc）（6516KB）（76）

针对50钢200 mm厚连铸坯轧制钢板的严重表面龟裂（发生率7.92 %）问题，采用扫描电镜、光谱分析等方法，研究了表面龟裂的形貌、分布、成分等特征。结果表明，表面龟裂随机出现在钢板上，宽度方向上表面龟裂没有固定位置，裂纹深度较浅，两边呈现高亮度组织和氧化原点特征，光谱分析显示裂纹处碳含量比基体高，增碳质量分数0.2 %～0.3 %。分析认为，连铸过程中铸坯局部增碳，在加热、粗轧过程中热塑性不均匀而导致裂纹及明显的高温氧化特征。根据连铸保护渣增碳机理，优化了结晶器渣线调整模式、铸坯拉速、水口形状、结晶器保护渣成分等连铸工艺参数，有效降低了连铸坯表面局部增碳及钢板龟裂的发生率。

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18. 双通道式电磁感应加热中间包冶金效果研究

余慧, 史志鹏, 王红国, 窦为学, 曾岳飞

炼钢 2022, 38 (3): 37-42.

摘要（95）

双通道式电磁感应加热中间包不仅能够补偿浇铸过程中出现的热量损失，而且具有改善中间包内钢液流动、促进钢液中非金属夹杂物去除的作用。本研究在对双通道式电磁感应加热中间包内的电磁力和流场进行了数值模拟研究的基础上，通过工业试验研究，分析了电磁感应加热中间包通道内钢液流动和夹杂物的去除情况。结果表明，在电磁场作用下，连铸中间包通道内钢液在该电磁力作用下会呈螺旋式前进。随着感应加热时间的延长，夹杂物含量不断降低，夹杂物去除率不断提高，与无感应加热条件相比，在感应加热5、10、15 min时，夹杂物去除率分别达到6.9 %、12.1 %和22.4 %。

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19. 中间包结构对钢液流动及夹杂物去除的数值模拟研究

李中华, 田伟, 吴飞鹏, 陈宏亮, 陈威, 王新东, 张立峰

炼钢 2023, 39 (2): 42-48.

摘要（68）

PDF（pc）（12132KB）（74）

依据河钢集团唐钢新区72 t中间包建立三维数值模型，讨论对比了不同中间包结构包括湍流抑制器、挡墙和挡坝对钢液液位波动、速度分布、停留时间以及夹杂物上浮去除的影响。钢液湍流运动通过求解Realizable k-ε模型实现，钢液停留时间通过求解浓度标量方程（User-Defined Scalar, UDS）实现，夹杂物上浮去除则通过求解离散相模型（Discrete Phase Model，DPM）得到。结果表明，带檐湍流抑制器和开口湍流抑制器下中间包上水口附近的液面波动较大，是不设置湍流抑制器的情况的3～4倍；而带挡板湍流抑制器下钢液在挡板之间形成循环流动，液位波动较小，甚至小于无湍流抑制器的情况；中间包内挡墙和挡坝同时存在时增加了钢液在中间包的移动距离，有利于夹杂物的上浮去除；在目前条件下，挡墙和挡坝分别距离中间包宽度中心1 060 mm和2 000 mm时钢液平均停留时间较长以及夹杂物上浮去除率较高。

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20. 钢液Ca含量控制对Ds夹杂物的影响研究

屈志东, 杨博, 孟晓玲, 贺佳佳, 林俊

炼钢 2023, 39 (3): 79-85.

摘要（82）

PDF（pc）（6351KB）（72）

分析研究了某公司生产的GCr15钢、45钢钢液Ca含量对Ds夹杂物的影响。研究了GCr15钢、45钢在LF精炼过程加入含Ca硅铁合金，钢液增Ca质量分数约（4~5）×10^-6。控制硅铁合金在BOF出钢时加入，同时取消Ca处理，可控制中包钢液w（Ca）≤3×10^-6。GCr15钢、45钢控制硅铁合金全部在BOF出钢过程加入，LF结束时夹杂物均主要为MgO·Al₂O₃；控制硅铁合金全部在LF精炼过程加入，LF结束时夹杂物主要为CaO-Al₂O₃和MgO·Al₂O₃。随钢液Ca含量增加，轧材Ds夹杂物数量密度正比例增加；钢液Ca含量增加，Ds夹杂物极值尺寸并未明显增加。分析了多组不同钢种钢液Ca含量同轧材Ds夹杂物的关系，随钢液Ca含量增加，Ds夹杂物数量密度及极值尺寸均呈增加的趋势，但Ca含量降低Ds夹杂物极值尺寸并非必然降低。控制钢液Ca含量只能减少Ds类夹杂物的数量，但Ds夹杂物尺寸仍不能得到有效控制。

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