金属铁熔融过程中镁脱氧产物的特性

在高温钼丝炉内向铁液中分别加入NiMg和SiMg合金进行脱氧,分析过程中溶解氧、全氧、残镁量及夹杂物随时间的变化,并与铝脱氧进行对比。结果表明:加入0.05%的SiMg合金处理后,铁液中溶解氧含量(质量分数)为1.5×10-6,全氧含量为1.9×10-5;经SiMg与NiMg合金处理的试样中夹杂物变化基本相同;加入镁合金并保温15min后凝固试样中夹杂物尺寸明显减小,约为2μm,其成分由Mn-Si-Al复合氧化物转变为Mg-Al尖晶石类夹杂物;加入Al并保温15min后,凝固试样中夹杂物尺寸较大,约为5μm,成分为纯Al2O3夹杂物;SiMg合金处理的试样中单位面积上夹杂物数量最少,钢中夹杂物最为细小、分散。     

球墨铸铁件磁粉探伤缺陷及预防措施

对高速铁路机车上的球铁件机座进行磁粉探伤,并对其缺陷进行分析,然后对这些缺陷的形成机制和预防措施进行了初步探讨.结果表明:球铁件磁粉探伤缺陷主要是夹渣,是由SiO2、MgO、FeS2、C和Fe等夹杂物组成,不同的夹渣中还有MnO、Al2O3、TiO2等其他夹杂物,这些夹杂物主要来自铁液内部.通过提高熔炼质量、浇注质量和合理的浇注系统设计可防止夹渣缺陷的出现.具体包括:控制熔炼温度在1500～1550℃,浇注温度在1352～1420℃,浇注平稳,在横浇道上放置泡沫过滤片,将浇注系统设计成完全开放式,在铸件的流场末端设置溢流棒或溢流冒口等措施.     

铁液净化理论

铸铁在熔炼和铸造过程中．各种金属元素与非金属元素发生化学反应而产生各种氧化物和硫化物。以及铁液与金属炉料表面砂粒、铁锈、焦炭中的灰分以及与炉衬、浇包等接触后发生的相互作用．都会产生固体难熔的非金属夹杂物。这些夹杂悬浮于铁液中，影响铁液的流动性，液相小粒非金属夹杂物则混熔于铁液中，大大降低铸件的力学性能，并导致夹渣、气孔和皮下气孔等铸造缺陷。     

钢液夹杂物粒径与上浮时间关系研究

基于单个球形夹杂物为研究对象,忽略夹杂物间及对流等因素的影响,对比计算了钢液中夹杂物的匀速及加速上浮时间,并分析了密度条件和夹杂物尺寸对上浮时间的影响。结果表明,上浮时间与匀速处理时相对误差较小,可以将夹杂物的上浮按照匀速过程处理;浇铸前钢液进行5~10 min镇静处理,可使钢液中密度为2 700~3 100 kg/m3的尺寸较大夹杂物(dФ50μm)完全上浮,有效避免铸钢件上表面或铸锭上部产生夹渣或夹杂类缺陷,减少轧材或轧板的表面缺陷。随夹杂物颗粒密度增大,其上浮时间将延长。而夹杂物尺寸的减小,上浮时间急剧上升,正比于1/r2。     

球墨铸铁件中夹杂物的来源与状态的研究

采用扫描电镜及EDS对原铁液试样、球化处理后浇注的试样和铸件附铸试块3种试样中夹杂物的形态、分布和元素组成进行了观察和分析,研究了不同种类夹杂物的变化规律、球铁件中夹杂物的来源以及对材料性能的影响。结果表明:(1)球化处理后浇注的试样和附铸试块中的夹杂物主要沿晶界分布;(2)球墨铸铁件中夹杂物主要是Si、Mg等元素的氧化夹杂物,且大部分夹杂物来源于球化处理过程;(3)经过除渣与浇注之后,铸件中夹杂物总量减少了约1.1%,断后伸长率提高了1.2%,常温冲击吸收功提高了17.9%。     

消失模铸件夹砂和夹渣缺陷的成因及对策

由于在消失模铸造生产过程中涂料层的剥落、开裂和裂纹以及浇注系统封闭不严密等原因将导致砂粒、涂料和夹杂物随着液体金属进入铸件,是造成铸件夹砂和夹渣缺陷的主要原因。指出提高涂料的强度、耐火度,精心装箱操作,采用正确的负压浇注工艺参数,集渣挡渣撇渣技术以及铁液过滤、净化技术等,可以减少和消除夹砂、夹渣缺陷。     

42CrMoA曲轴钢中CaO-SiO2-Al2O3系夹杂物的塑性化控制

为了减少42CrMoA曲轴钢精炼过程中CaO-SiO2-Al2O3系夹杂物对其基体损伤的影响,利用Factsage软件计算了42CrMoA曲轴钢中CaO-SiO2-Al2O3系低熔点夹杂物的成分,并根据钢液-夹杂物,钢液-精炼渣之间的平衡,计算分析了CaO-SiO2-Al2O3系夹杂物控制在塑性区域内所需的钢液成分及对精炼渣的要求.结果表明:CaO-SiO2-Al2O3系夹杂物存在两个变形良好的控制区域.区域1对应的精炼渣成分由于碱度过低在生产中受到极大限制,区域2要求的精炼渣成分往往会发生偏离.建议向精炼渣中配加适量的CaF2和MgO,以将CaO-SiO2-Al2O3三元系夹杂物转变为四元或多元系夹杂物.     

薄壁铸件不明夹杂物缺陷成因的微观分析

通过扫描电镜分析了薄壁铸件不明夹杂物缺陷的成因.分析结果表明,夹杂物为涂料夹杂和氧化夹渣.提出采用优质涂料、适当减小涂层厚度、降低锰合金粒度等措施,铸件夹杂物缺陷已大幅度减少.     

球墨铸铁中含Ti夹杂物的研究

借助扫描电镜观察球铁中夹杂物并对其进行能谱分析,结合热力学计算结果研究了球铁中钛元素的热力学、动力学行为和含Ti夹杂物的组成、形貌、尺寸及分布状态.结果表明:在1 373～1 873 K,球铁中能够形成TiC、TiN、TiS、TiO2、Ti2O3和Ti3O5夹杂物,其中氧化物最易形成,其次为硫化物、氮化物和碳化物;球铁中存在TiC单相夹杂物,Ti-La-Ce-Mg-C-N-S稀土复相夹杂物和Ti-Mg-Si-C-N、 Ti-V-Si-C等复相夹杂物,夹杂物以多边形为主,尺寸在1～3 μm,分布在珠光体与铁索体基体中,少量夹杂物分布在晶界处.在钛与稀土元素的中和反应和含钛氧化物与碳的还原反应共同作用下,球铁中能形成大量富集稀土元素的含Ti复相夹杂物.     

铸造过程中DP590钢大型夹杂物研究

采用大样电解的方法,分析了DP590钢中大型夹杂物的类型、形貌、来源、组成及数量。结果表明,连铸坯中的大型夹杂物主要有简单的CaO-Al_2O_3型夹杂和含Na、Mn、Mg、Ti、As及S的CaO-Al_2O_3复合夹杂物,其主要来自于Ca处理后的脱氧产物及脱氧产物上浮到结晶器液面的卷渣。大型夹杂物的形状均呈不规则形状,以角状和颗粒状为主,少部分呈球状,粒径均在50~700μm之间。稳态坯中大型夹杂物含量为30 mg/10 kg,处于正常水平。头坯中大型夹杂物的数量比稳态坯高36.7%。混浇坯中大型夹杂物的数量比稳态坯高13.3%。尾坯中大型夹杂物的数量比稳态坯高16.7%。头坯中粒径大于300μm夹杂物占头坯中所有大型夹杂物的50%。稳态坯、混浇坯和尾坯中各粒度大型夹杂物所占铸坯类型的比重相差不大。     

球铁轧辊辊面质量的控制

1 球铁大轧辊生产中存在的问题 球铁大轧辊是某公司的定型产品，质量较稳定。但在一段时间里，辊身在加工至精车尺寸时，经常出现夹杂缺陷，初步分析产生夹杂的原因有：①浇注前铁液不纯净，在冶炼及球化过程中存在一次、二次渣；②型腔不干净，存在夹杂物，浇注过程中上浮。为此，在包内加入0．5％的碱面，以增强脱硫去渣能力，并对铁液进行高温静置，以利于一次夹渣上浮，使铁液进一步净化。此方案实施后，共生产11炉19支，有两支存在夹杂，发生率11％，其余轧辊辊面质量良好，取得一定效果。但在其后生产轧辊12炉21支，其中有6支辊身仍存在明显的夹杂，发生率28．6％。     

42CrMoA钢主轴内部夹杂缺陷分析与控制

42CrMoA钢主轴在锻造后无损检测时发现内部有缺陷。采用宏观分析、扫描电镜观察、能谱分析、金相分析、化学成分分析、力学性能分析等方法对主轴缺陷的性质、成因和对主轴的影响进行了分析。结果表明：主轴内部缺陷为外来夹杂物,主要包含Al、Si、Ti、Ca、Mg、Na、K等元素的氧化物,主要为钢液或渣液冲刷熔蚀脱落的耐火材料形成的复合夹杂物,以及少量保护渣、炉渣,这些外来夹杂物集中分布在主轴的心部,其他位置的化学成分、内生夹杂物、金相组织、力学性能检测结果正常。通过优化浇铸工艺、挡渣设计等措施可以减少外来夹杂物。     

微量元素偏析对厚大断面球铁石墨形态的影响

分析了厚大断面球铁件石墨畸变的形成原因及影响因素,浇注了400mm×400mm×450mm的试块研究微量元素偏析对石墨形态的影响。结果表明：开花状石墨的中心部存在Mg、Al、La、Ca、S等元素的富集,这些元素的富集破坏了石墨生长的稳定性;而晶界上V、Ti的偏析和球化元素Mg或RE等氧化形成的氧化夹杂,破坏了奥氏体壳的稳定性,造成石墨畸变;在铁液中添加微量Sb,凝固过程中Sb偏析于石墨—奥氏体界面上,可有效抑制或减缓C向石墨球扩散,限制石墨球生长,抑制石墨球畸变。     

145吨吹氩钢包内渣-金界面卷混及夹杂物去除行为的物理模拟研究

基于相似原理,利用物理模拟方法研究了145吨吹氩钢包内的渣-金界面卷混行为及夹杂物的去除行为。选择煤油和真空泵油的混合物来模拟钢包渣,考察了吹气量对渣-金卷混的影响;选择乳状液滴作为模拟夹杂物,考察了时间、吹气量对夹杂物去除行为的影响规律。结果表明:存在一个发生钢包渣卷入钢液中的临界气量,吹气量一旦超过该气量,钢包发生卷渣的频率随气量增加而增大;大多数夹杂物通过吹氩处理8 min可去除;夹杂物的去除率随气量增加先增大后减小,且0.379 NL·min-1的气量为最优的去夹杂气量。     

转炉-连铸工序生产低碳铝镇静钢中夹杂物的研究

采用添加示踪剂的方法对转炉-CAS-连铸工艺生产低碳铝镇静钢中的夹杂物进行了研究,结果表明:出钢或CAS精炼过程中炉渣与钢液作用生成的夹杂物,尺寸在30 μm以下的夹杂物很难从钢液中完全上浮排出.铸坯中的主要夹杂物为来源于钢包渣与钢液作用生成的球状夹杂物、块状Al 2O 3夹杂物.连铸坯中的全氧含量在(38～53)×10 -6之间,夹杂物的含量在 2.3 mg/kg左右,表明该工艺可以生产较高纯净度的低碳铝镇静钢坯.     

非金属夹杂物引起铸钢制动盘早期裂纹的研究

介绍了疲劳裂纹形成的机理,通过试验分析和工艺改进,得出以下结论:(1)非金属夹杂物的成分、数量、形状、分布以及在基体中的空间分布等影响铸钢件的性能;(2)非金属夹杂物对铸钢件的强度影响相对较小,但塑性、韧性和断裂韧性随着夹杂物数量增加而大幅度下降;(3)制动盘摩擦面早期裂纹是由于非金属夹杂物数量超标、不合适的形态及分布引起的;(4)采用Ca和RE进行脱氧处理,可使非金属夹杂物球化,球形的表面积最小,且不会产生应力集中的效应,从而提高钢的塑性、韧性和断裂韧性,防止制动盘产生早期裂纹。     

灰铁缸体表面突发锈斑的原因分析

对HT250缸体铸件突发锈斑进行了金相、能谱及化学分析,结果表明:锈斑是因铸件浅表面存在CaO和CaS夹渣所致:在铸件存放过程中,由于CaO和CaS渣有较强的吸水能力,使夹渣区域产生电化学反应而生成锈斑并不断扩展.排查发现,采用w(Ca)＞1％的高效随流孕育剂是导致出现夹渣的主要原因.指出在铁液充型比较平稳的情况下,不宜选用高钙孕育剂作薄壁灰铁件的随流孕育剂.     

船板钢铸坯中大型夹杂物的分析

为了解船板钢铸坯中夹杂物含量、尺寸及来源,采用大样电解法提取B、D船板钢铸坯中的大型夹杂物,利用扫描电镜和能谱仪对夹杂物的形貌和组成进行分析,并对尺寸大于50 μm的夹杂物的来源进行了分析。试验结果表明,在铸坯宽度1/4处夹杂物含量最高。铸坯中尺寸大于50 μm的大型夹杂物主要来源于浇铸过程的卷渣,其余为LF精炼过程对钢中夹杂物进行钙处理的产物、浸入式水口及耐火材料侵蚀产物、钢液二次氧化产物。     

非金属夹杂物引起铸钢制动盘早期裂纹的研究

介绍了疲劳裂纹形成的机理,通过试验分析和工艺改进,得出以下结论:(1)非金属夹杂物的成分、数量、形状、分布以及在基体中的空间分布等影响铸钢件的性能;(2)非金属夹杂物对铸钢件的强度影响相对较小,但对塑性、韧性和断裂韧性随着夹杂物数量增加而大幅度下降;(3)制动盘摩擦面早期裂纹是由于非金属夹杂物数量超标、不合适的形态及分布引起的;(4)采用Ca和RE进行脱O处理,可使非金属夹杂物球化,球形的表面积最小,且不会产生应力集中的效应,从而提高钢的塑性、韧性和断裂韧性,防止制动盘产生早期裂纹。     

电弧焊熔滴金属中夹杂物形成的冶金机制

以实验室自行制作的两种氧化物渣系烧结焊剂对电弧焊熔滴金属中夹杂物形成机制开展研究.作者通过设计出熔滴金属快速提取的试验方法,对提取出的熔滴金属用LECO氧氮分析仪进行氧含量测试、用镶嵌熔滴法分析夹杂物分布及尺寸特征、用扫描电镜配合能谱仪观察分析夹杂物微区形貌及成分.结果表明,熔滴金属内部夹杂物随焊渣碱度的增大呈细小均匀分布规律,构成夹杂物的元素与焊渣成分具有异同的成分特征,主要由Si,Mn,O元素组成.夹杂物形成机制主要通过钢-渣界面冶金化学反应及内部体扩散形成内生夹杂物.利用夹杂物诱发针状铁素体形核(可通过控制焊渣碱度大小进而有效地控制夹杂物尺寸),使其对焊缝固态相变产生积极的影响.