铝脱氧含硫钢结瘤现象的分析

对某厂铝脱氧含硫QC40钢的结瘤现象进行了分析研究,取样分析了浸入式水口内壁的结瘤物,并对棒材夹杂物进行了分析。经扫描电镜及能谱分析发现结瘤物分为两层结构,靠近水口内壁层的结瘤物主要是MgO·Al₂O₃、高熔点CaO-Al₂O₃和低熔点CaO-Al₂O₃;第二层的结瘤物主要是MgO·Al₂O₃、高熔点CaO-Al₂O₃和CaS。棒材中的夹杂物主要为MgO·Al₂O₃、高熔点CaO-Al₂O₃和CaS夹杂物。分析认为出现这种结瘤现象的原因是CaS属于高熔点夹杂物,但其和钢水的润湿角为87°（小于90°）,属于和钢水润湿性较好的夹杂物,而MgO·Al₂O₃和高熔点CaO- Al₂O₃与钢水的接触角均大于90°,属于高熔点且与钢水润湿性差的夹杂物,因此出现了CaS夹杂物仅能在第二层结瘤的现象。利用FactSage软件对铝脱氧含硫钢的钙处理工艺进行了理论优化,认为通过优化钙处理工艺,减少二次氧化等措施,能够减少乃至杜绝浸入式水口的结瘤行为。     

精炼渣成分对42CrMo钢洁净度的影响

为了研究不同精炼渣对42CrMo钢中洁净度和夹杂物数量、尺寸的影响,采用渣-钢平衡试验和FactSage热力学理论研究了CaO-Al₂O₃-SiO₂-MgO四元渣系对42CrMo钢中洁净度和夹杂物控制的影响规律。结果表明,当初渣碱度(CaO/SiO₂的质量比)和钙铝比(CaO/Al₂O₃的质量比)分别为5和1.8时,能将钢中T.[O]质量分数降至7.5×10-6,同时夹杂物尺寸控制良好,均小于8 μm,在该渣系条件下,42CrMo钢的精炼效果最好;研究还表明,钢中夹杂物成分受渣系影响较大,特别是钢中夹杂物Al₂O₃含量受渣中Al₂O₃活度影响较大,Al₂O₃活度高的精炼渣渣系去除夹杂物Al₂O₃的能力弱,导致此精炼渣系下钢中夹杂物Al₂O₃含量高。     

Mg对X80管线钢夹杂物和奥氏体晶粒尺寸的影响

在实验室条件下,对X80钢进行了镁处理和热处理试验,分析了镁对钢中夹杂物和奥氏体晶粒尺寸的影响。结果表明,镁处理后,钢中钙铝酸盐类夹杂物含量减少,MgO·Al₂O₃夹杂物含量增加。Mg含量进一步增加,钢中会形成MgO夹杂物,导致MgO·Al₂O₃和Al₂O₃夹杂物含量减少。镁处理对钢中硫化物、碳化物和氮化物的类型和含量影响不大。镁处理可使钢中小尺寸夹杂物数量增加,夹杂物尺寸平均值减小。镁处理X80钢热处理后,钢中夹杂物主要为尺寸小于1 μm的MgO·Al₂O₃,具有钉扎晶界的作用,从而使镁处理后试样的奥氏体晶粒尺寸明显减小。     

保温时间对U75V重轨钢中夹杂物的影响

通过真空感应炉冶炼U75V重轨钢,在箱式电阻炉中将试样加热到1100 ℃,分别保温30、60、90 min,使用扫描电镜对夹杂物进行分析。结果表明,未经热处理的试验钢中,夹杂物类型主要有3种,分别为MnS、Al₂O₃及MnS-Al₂O₃夹杂物。长条状MnS夹杂物随保温时间的延长有分裂趋势,保温90 min时,MnS夹杂物平均圆形度为1.86,与未经热处理的试样相比,圆形度降低了1.52。Al₂O₃夹杂物在保温30、60 min时,形态、大小变化不大,但数量减少,保温90 min时,部分Al₂O₃夹杂物尖锐棱角发生钝化,圆形度略微减小。试样经1100 ℃均热处理后,复合夹杂物增多,随着保温时间的延长,MnS-Al₂O₃夹杂物中MnS和Al₂O₃成分分布发生变化,外层的Al₂O₃有向内部运动的趋势,保温90 min时,夹杂物内部Al₂O₃富集,外包裹层中Al₂O₃含量极低,MnS-Al₂O₃夹杂物逐渐形成以Al₂O₃为核心,MnS外层包裹的复合型夹杂物,从而减小了对钢基体的损伤。     

取向硅钢夹杂物控制

取向硅钢夹杂物的类型、含量和尺寸对磁性能有重要影响,针对在转炉出钢过程加入硅铁进行合金化的工艺,在转炉出钢、RH精炼全过程取样,对钢中的夹杂物进行了分析。转炉出钢脱氧合金化后形成的夹杂物主要是氧化铝和硅酸铝,尺寸约为20 μm。保持RH炉渣碱度为1.4~1.6,使炉渣处于低熔点区。RH处理后钢中全氧质量分数平均值降低到0.001 2%。取向硅钢热轧板中夹杂物主要为凝固过程中析出的MnS,MnS与Al₂O₃的球状或短棒状的复合夹杂物,尺寸为1~2 μm,对磁性能影响较小。     

结晶器电磁搅拌电流对铝镇静钢中夹杂物去除的影响

针对超低碳铝镇静钢的不同处理阶段,即从精炼、中间包、结晶器到铸坯不同位置进行在线取样。采用扫描电子显微镜和能谱仪分析试样中夹杂物的类型及尺寸,结合钢包顶渣变化及连铸生产情况分析夹杂物的来源。对比分析了结晶器电磁搅拌的电流（400和500 A）对铝镇静钢中夹杂物去除的影响。研究表明：精炼处理后夹杂物以脱氧产物Al₂O₃为主,并伴有CaO夹杂,CaO来源于钢包顶渣与钢液中[Al]_sol的反应。中间包内夹杂物仍以Al₂O₃为主,复合少量MgO,后者源自中间包衬的侵蚀。与400 A搅拌电流相比,500 A搅拌电流下弯月面卷渣较多,但大尺寸的Al₂O₃夹杂物减少。     

转炉生产齿轮钢氧化物夹杂控制的工艺优化

为了降低转炉生产齿轮钢夹杂物水平,本钢采用转炉→炉外精炼(LF＋RH)→矩形坯连铸的生产工艺流程。对转炉复吹、精炼LF白渣操作、RH真空循环及钙处理来降低钢中[w(T.O)]及夹杂物的过程变化进行了研究。通过工艺优化控制,本钢转炉生产齿轮钢[w(T.O)]平均为10×10－6以下,小于15×10－6以下的占95%以上。     

国内外耐磨钢夹杂物控制水平分析

耐磨钢中夹杂物是影响耐磨钢强度、韧性的重要因素，为了分析国内外耐磨钢中夹杂物的控制水平，对日本和国内两厂的耐磨钢进行夹杂物大小、分布、成分，以及钢基体的硬度进行分析。结果表明，国内A厂通过Ca处理后与日本耐磨钢的夹杂物尺寸接近，但数量密度较大，洁净度略低于日本耐磨钢。对钢中夹杂物成分进行检测：日本耐磨钢中的夹杂物类型主要为CaO、CaO-Al₂O₃、MgO-Al₂O₃、MgO-Al₂O₃-CaO和TiN、Ti(C,N)夹杂；国内A厂通过Ca处理技术，降低了钢中MnS析出量，夹杂物中CaS、CaO含量增加；未经过Ca处理的国内B厂耐磨钢中发现Mn S析出，经过轧制后呈长条状。对各厂的硬度进行分析，日本耐磨钢基体平均硬度为447 HV，且钢基体组织硬度分布均匀，国内A厂和B厂略低于日本耐磨钢，硬度均匀性波动较大，组织控制水平与日本产品尚有差距。     

镀锡板夹杂缺陷分析及控制

针对镀锡板冷轧工序表面缺陷,在冷轧镀锡板取样并结合电镜进行分析,得出铸坯卷渣(Al-Ca-Mg-Na-O复合夹杂)及铸坯中Al₂O₃夹杂物是镀锡板冷轧板点/线状缺陷产生的主要原因。通过研究某厂镀锡板转炉-精炼-连铸全流程生产中夹杂缺陷产生原因,采取了控制转炉出钢氧、保证RH循环时间及降低吹氧量、优化连铸工艺如浸入式水口插入深度、氩气流量、结晶器保护渣等技术措施,有效控制了镀锡板夹杂类缺陷,对应冷轧工序改判率由之前2%~3%下降至控制后0.5%以下。     

应用极值分析法推测车轮钢中最大夹杂物尺寸

随着钢纯净度的提高,钢中大尺寸脆性非金属夹杂物出现概率逐渐降低,常规的夹杂物检测方法很难捕捉到,但这些大尺寸脆性夹杂物对其疲劳寿命有重要影响。介绍了一种钢中最大夹杂物尺寸的分析方法——极值分析法,采用该方法推测车轮钢中的最大脆性夹杂物尺寸,并用能谱仪分析了大尺寸脆性夹杂物的元素成分。结果表明：基于Gumbel分布函数的极值分析法可以作为估计车轮钢中最大夹杂物尺寸的一种方法;当该方法用在实际大生产检验中,应注意累积分布概率F(x)的选取,即样本总量对评估结果影响较大;车轮钢中大尺寸B类夹杂物的化学成分一般为CaO+Al₂O₃。     

含ZrO2类Ds夹杂物的来源及控制分析

对某厂产品中发现的含ZrO2类Ds夹杂物Ds类夹杂物来源进行了系统性的分析和研究,研究结果表明含ZrO2类Ds夹杂物产生的直接原因在于含Zr浸入式水口发生脱碳,脱碳通道内CaO-Al2O3-SiO2(-MgO)相中的SiO2将被钢液中的Al还原,最终成为CaO-Al2O3(-MgO)相,ZrO2仅起到了类似示踪剂的作用。     

稀土Y对TWIP钢力学性能的影响机理

利用GNT系万能试验机和Sigma 300场发射扫描电镜研究了稀土Y对TWIP钢(22Mn-1.5Al-0.6C)力学性能及夹杂物的影响。结果表明,添加稀土Y后,试验TWIP钢的强度和韧性均有提高,抗拉强度由725 MPa提高到752 MPa,屈服强度由290 MPa提高到312 MPa,冲击吸收能量由178.9 J提高到207.7 J,而硬度和断后伸长率则小幅降低。稀土Y细化了TWIP钢晶粒,且钢中MnS、Al₂O₃以及MnS+AlN复合夹杂改性成Y₂S₃、Y₂S₃+Y₂O₃、AlN+Y₂S₃夹杂。夹杂物分析结果显示,大部分夹杂物的数量和尺寸都有明显的减小,有利于试验钢综合力学性能的提高。     

高铝钢用保护渣结晶行为

结晶特性是保护渣最重要的理化指标之一,直接影响着连铸坯表面质量和连铸顺行。以高铝钢用传统低碱度CaO-SiO₂系和新型CaO-Al₂O₃系保护渣为对象,采用单丝热电偶技术和扫描电镜对保护渣液相结晶/玻璃相结晶的结晶温度、演变过程和微观形貌进行了研究。结果表明,液相结晶过程中CaO-Al₂O₃系保护渣更容易结晶,而玻璃相结晶过程中CaO-SiO₂系保护渣更容易析出晶体。此外,上述两种保护渣均具有较快的液相结晶速度,且液相结晶与玻璃相结晶的生长方式和形貌存在明显差异。     

Q195热轧带钢凝固冷却过程非金属夹杂物生成热力学及工业实践

为了控制Q195钢中非金属夹杂物在凝固冷却过程的转变,采用ASPEX自动扫描电镜研究了实际生产凝固冷却过程夹杂物的转变,并用FactSage软件理论计算了这一过程夹杂物转变的热力学原理。研究结果表明:Si-Mn-Al复合脱氧Q195热轧带钢中间包内夹杂物主要成分为SiO2-MnO-Al2O3,连铸坯中硫化物夹杂质量分数急剧升高,氧化物夹杂中SiO2质量分数升高,MnO质量分数下降。钢中夹杂物成分与尺寸有明显对应关系,中间包内夹杂物尺寸越大,Al2O3质量分数越多,SiO2质量分数越低;铸坯中夹杂物尺寸越小,MnS质量分数越高,氧化物夹杂尺寸越小,SiO2质量分数越高。FactSage热力学计算表明,在钢凝固冷却过程,钢中会析出SiO2相、Mn2Al4Si5O18相和MnS相,析出相尺寸一般较小,使小尺寸夹杂物中SiO2和MnS质量分数升高,热力学理论计算可以较好地解释夹杂物成分在凝固冷却过程的转变。