钙处理38CrMoAl高铝钢的实验研究

发布时间：2020-05-11 14:15

【摘要】：随着冶金技术的发展,钙处理在钢铁企业的生产中扮演的角色越来越重要。虽然钙处理技术很早就投入了实用,但对于在实际生产中如何做到更精确地控制,却是一个值得冶金工作者探究的问题;于此同时,目前关于加压下易挥发元素钙在钢液精炼过程中的行为尚处于萌芽阶段,钙处理对38CrMoAl高铝钢中镁铝尖晶石夹杂物变性机理,尚无明确解释,相关研究工作者并未达成一致观点。本课题主要通过对38CrMoAl高铝钢进行不同压力下钙处理实验研究,结合热力学计算,对比分析了常压和2.0 MPa下38CrMoAl高铝钢钙处理夹杂物变性的效果,进一步探讨了钙处理对镁铝尖晶石夹杂物变性的机理,确定了 38CrMoAl高铝钢最佳钙处理工艺以及探究了压力对易挥发元素钙溶解特性的影响。研究得到如下结论:通过热力学计算发现,当钢液中w[Al]=0.70%,38CrMoAl高铝钢中溶解钙范围为0.0469%～0.1580%时,钢液中Al2O3夹杂物才可能变性成液态钙铝酸盐;当钢液中w[S]≤0.0009%时,钢液中不会生成纯CaS夹杂。随着冶炼压力的增加,钙的收得率基本上呈现出增加的趋势,当压力为2.0 MPa时,钙在铁液中收得率最高为14.6%,在钢液中收得率为17.3%,而常压下钙在铁液中收得率仅为3.57%,在钢液中收得率为2.23%,因此表明加压可以提高钙收得率。通过对比常压和2.0 MPa下钙处理38CrMoAl高铝钢的效果,发现随着钙量的增加,相对于未进行钙处理钢样中,夹杂物平均直径均增加,而单位面积夹杂物的数量减少;在CaO-MgO-Al2O3和CaO-Al2O3-CaS三元相图中发现,常压下钢液中溶解钙为0.050%和2.0 MPa下钢液中溶解钙为0.052%时,钢中大部分夹杂物变性成液态的CaO-Al2O3复合夹杂物。通过分析实验中典型夹杂物面扫描结果和热力学计算,探讨了钙处理镁铝尖晶石夹杂物的变性机理,得出钢液中溶解钙会优先与镁铝尖晶石中Al2O3发生如下反应:[Ca]+(x+1/3)(MgO.Al2O3)=(CaO.xAl2O3.yMgO)+(x-y+1/3)(MgO)+2/3[Al]当钢液中溶解一定量的钙和在足够长的反应时间条件下,钢液中溶解的钙可以将镁铝尖晶石夹杂物最终变性成均相的CaO-Al2O3或CaO-MgO-Al2O3夹杂物;但当钢液中钙量过多时,夹杂物最终又会变性成均相的CaO-MgO类型夹杂物,其熔点为2370℃,在钢液中呈固态,因而,在对钢液中夹杂物进行钙处理时,应该合理的控制加入钙量,以达到理想的钙处理效果。
【图文】：

逦（ｂ）喂＾＾逡逑肉逡逑图２．２钙处理工艺方法示意图逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｃａｌｃｉｕｉｎ邋ｔｒｅａｔｍｅｎｔ逡逑上述两种方法，通过不同的方式将含Ｃａ的粉剂注入钢液，可以极大的提高丫丨效接触逡逑面积从而提高Ｃａ的收得率。图２．２邋（ａ）所示的方法可以在采川成木＋邋Ａ的石灰系的炉济逡逑条件下很有效的脱除Ｓ，比较不理想的方Ｉ丨Ｉ丨足会较大损失温度；（ｂ）所示的方法＋会损逡逑失很大的温度，相对的设备投入产出比更小，在＋较人改动现打Ｘ艺状态的条ｆｌ邋Ｋ，，更逡逑容易进行技术引入，而且该收得率更高，这种方法在微调成分和火杂物控制上的效果１逡逑好｜２８１。而本文在试验中主要也都采用类似于阁（ｂ）中的加入方式。逡逑－９－逡逑

第２章文献综述逡逑钙的合金块逡逑ｆｆｌ逡逑图２．１初期钙处理工艺示意图逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｅａｒｌｙ邋ｃａｌｃｉｕｍ邋ｔｒｅａｔｍｅｎｔ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑随着工艺的发展进步，结合一些炉外精炼手段，进而衍生出比较普遍的两种Ｃａ处理逡逑方法，如阁２．２所示的喷粉法和喂线法。图屮（ａ）是通过惰性气体喷吹的方式将含Ｃａ粉逡逑剂注入钢液，称之为喷粉法；图中（ｂ）足现在普及程度最高的喂线法，用一些低碳的逡逑铁皮将含Ｃａ的粉剂包制成钙线，再迎过喂线机把包芯线注入钢液。逡逑⑻粉逦（ｂ）喂＾＾逡逑肉逡逑图２．２钙处理工艺方法示意图逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｃａｌｃｉｕｉｎ邋ｔｒｅａｔｍｅｎｔ逡逑上述两种方法，通过不同的方式将含Ｃａ的粉剂注入钢液，可以极大的提高丫丨效接触逡逑面积从而提高Ｃａ的收得率。图２．２邋（ａ）所示的方法可以在采川成木＋邋Ａ的石灰系的炉济逡逑条件下很有效的脱除Ｓ，比较不理想的方Ｉ丨Ｉ丨足会较大损失温度；（ｂ）所示的方法＋会损逡逑失很大的温度，相对的设备投入产出比更小，在＋较人改动现打Ｘ艺状态的条ｆｌ邋Ｋ，更逡逑容易进行技术引入
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TF76

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本文编号：2658577