Зонд из Zr-фольги меняет подход к очистке расплавленной стали и онлайн-мониторингу

В черной металлургии процесс раскисления всегда был основой, определяющей стальную продукцию. С тех пор промышленность привыкла к окончательному раскислению путем добавления алюминия или кремния в конце процесса рафинирования ковша (LF-печи) или вакуумной дегазации (RH), а затем с использованием зонда для определения кислорода (то есть того, что мы обычно называем «зондом концентрации кислорода» или «чашкой для быстрого отбора проб») для определения активности кислорода и определения наличия раскисления.

Однако есть огромная логическая проблема: зонд для определения кислорода-может только «найти проблему» и не может «решить проблему». Когда тест показывает, что содержание кислорода превышает стандарт, оператору часто остается только повторно подать алюминиевую или кремний-кальциевую проволоку. Этот тип реакции "измерение-расчет -присоединение" не только имеет проблемы с задержкой по времени и нестабильным выходом-, но также и потому, что в дополнительный сплав очень легко вводить новые включения, попадая в порочный круг "раскисления-тиона-включения-переокисления".

Недавно, благодаря прорыву в технологии материалов из специальных сплавов,-была разработана новая технология обнаружения и обработки расплавленной стали, названная-само-реактивной.циркониевая фольгаЗонд раскисления" незаметно-появляется в сфере высокотехнологичной-специальной металлургии. Эта технология объединяет в себе "обнаружение" и "обработку" и использует уникальные-ультра-высокотемпературные термодинамические характеристики элемента цирко-ния (Zr) для достижения "точного раскисления на месте" в момент отбора пробы.

Технологическая инновация: «четыре-два комплекта килограмма» одного грамма циркониевой фольги.

Хотя раскисление алюминия имеет высокую эффективность и низкую стоимость, включения Al ₂ O ㎡ легко накапливаются и распыляются. Даже если последующая обработка кальцием модифицировала его до низкой температуры плавления 12CaO · 7 Al ₂ O ₂, полностью удалить его все равно было сложно.

Итак, почему стоит выбрать цирконий?

По словам корреспондента "Металлургии сегодня", в профильной лаборатории материалов стало известно, что цирконий (Zr), как редкий металл группы IVB, обладает сильной раскисляющей способностью. При температуре 1600 градусов сродство циркония к кислороду даже выше, чем у алюминия. Но что действительно выделяет «зонд из циркониевой фольги», так это не просто «быстрый взлет», а «искусный взлет».

1. Чудо «распространения» продуктов

После добавления раскислителя (например, алюминия) в расплавленную сталь образующееся окисление часто бывает большим и неравномерным. Новая технология зондов превращает чистый цирконий в чрезвычайно тонкую фольгу, которая является основным компонентом стального зонда для проб. Когда зонд погружается в расплавленную сталь,циркониевая фольгабыстро тает и высвобождается равномерно.

Исследования показали, что частицы ZrO₂, полученные раскислением циркония, чрезвычайно мелкие. Эксперименты по моделированию Северо-Восточного университета подтвердили, что размер этого мелкого включения Zr-O можно контролировать в пределах 0,2 ~ 1 мкм, и под микроскопом с высокой-силой микроскопа оно представляет собой состояние распределения с очень высокой дисперсией. Это означает, что раскисление циркония не только удаляет кислород, но также обеспечивает гетерогенное ядро ​​зародышеобразования для последующего измельчения зерна стали за счет образования чрезвычайно мелких частиц оксида.

2. «Адсорбция», а не «реакция».

Еще одной уникальностью циркония является его морфологический контроль над сульфидами. В процессе затвердевания расплавленной стали MnS (сульфид марганца) очень легко выпадает в осадок с помощью этого диспергированного ZrO ₂ в качестве ядра, образуя композиционные включения ZrO ₂ · MnS. Эта структура не только позволяет избежать образования вредных длинных полосок MnS, но также вызывает образование большого количества игольчатых ферритов из-за «области с низким содержанием марганца», образующейся на ее поверхности.

Технический директор скандинавского завода специальной стали- прокомментировал: «Это не простое раскисление, это использование логики «добавок» для «очистки». Слой циркониевой фольги в зонде на самом деле предназначен для окончательной ткани стали «вакцинации».

Сценарии применения: от «Будь мудрее после события» до «Будь мудрее до события»

В новостях независимой отрасли мы часто видим статические отчеты о характеристиках стали, а появление зондов из циркониевой фольги подрывает логику управления динамической плавкой на-площадке.

Сценарий 1. Решение проблемы раскисления «мертвой зоны» высоколегированной стали.

Для нержавеющей стали или жаропрочной-стали с высоким содержанием хрома и никеля раскисление алюминия легко провалить из-за изменения коэффициента активности алюминия. Химическое сродство циркония к кислороду в расплавленной стали меньше нарушается другими легирующими элементами. В момент погружения зонда на локальном участке поверхности расплавленной стали формируется предельно низкое парциальное давление кислорода, что эффективно решает проблему раскисления высоколегированной стали.

Сценарий 2. Прекращение образования узелков на сопле.

Для тонкой катанки, стали холодной высадки и других марок стали, требующих чрезвычайно высокой чистоты, образование узелков на сопле сопла, вызванное Al ₂ O ㎡, является постоянной проблемой в отрасли. Температура плавления продукта раскисления циркония ZrO ₂ чрезвычайно высока (около 2700 градусов), а тенденция нахождения в «жидком» или «полу-расплавленном» состоянии в расплавленной стали намного ниже, чем у Al ₂ O ₂, и его нелегко прилипнуть к стенке сопла, что значительно продлевает время работы печи непрерывной разливки.

Перспектива отрасли: диалектическое единство экономического счета и счета результатов деятельности

Хотя цена на цирконий намного выше, чем на алюминий и ферросилиций, почему промышленность желает опробовать этот «дорогой» зонд в условиях сегодняшней все более скудной прибыли в сфере высокотехнологичного-производства?

Ответ кроется в «комплексной стоимости».

Технологическая цепочка «кормление шелком + обработка кальцием» длинная, а скорость восстановления кальция крайне нестабильна. Зонд из циркониевой фольги фактически добавляет количество раскислителя с точностью до «граммов». Поскольку зонд воздействует непосредственно на ограниченную площадь расплавленной стали, можно избежать чрезмерного добавления сплавов в сталь во всей печи.

Что еще более важно, при использовании обработки цирконием усталостная прочность стали (особенно зона многоцикловой усталости кривой S-N) значительно улучшается. Для производителей автозапчастей, крепежа для ветроэнергетических установок и-производителей пружинной стали для высокоскоростных рельсов это означает более высокие премии за продукцию и безопасность.