重轨钢铸坯中MnS夹杂物的析出与长大

铸坯中MnS夹杂物的形貌及尺寸对钢的性能影响显著，因此了解并调控其析出长大过程具有重要意义。采用连铸坯枝晶生长热模拟试验，观测了U78CrV重轨钢铸坯凝固过程中MnS夹杂的形貌及尺寸变化规律，结合热力学和动力学计算，分析了重轨钢铸坯中MnS夹杂的析出长大行为。热模拟试验表明，重轨钢铸坯中MnS主要在凝固末期析出，多分布于枝晶间隙。其中，柱状晶区中MnS主要呈球形、椭圆形及短棒状，平均等效半径为2.42μm,最大等效半径为4.19μm;等轴晶区中MnS多呈不规则形状，平均等效半径为4.01μm,最大等效半径为7.58μm。热力学计算表明，柱状晶区MnS析出凝固分数为0.97,析出温度为1 663 K,高于固相线9 K;等轴晶区MnS析出凝固分数为0.95,析出温度为1 623 K,高于固相线20 K。动力学分析表明，柱状晶区MnS理论长大半径为2.74μm,等轴晶区MnS理论长大半径为5.98μm,计算结果与试验结果较为吻合。通过比较柱状晶区与等轴晶区MnS的析出时间，讨论了等轴晶区MnS尺寸明显大于柱状晶区的原因。通过降低初始硫含量、减轻铸坯芯部硫元素的偏析以及提高冷却速率，可以有效降...     

Ce-Mg合金加入对GCr15轴承钢夹杂物和凝固组织的影响

研究了加Ce(0～0.32%)-Mg(0～0.04%)合金对GCr15轴承钢的铸态夹杂物和凝固组织的影响。结果表明：添加Ce-Mg合金，能够促使夹杂物改性，生成大量的形状较规则，尺寸细小，分布弥散的Ce、Mg夹杂物；并且当0.016%[Ce]、0.002%[Mg]时，夹杂物更为细小弥散。在凝固组织方面，随着Ce-Mg合金的增加，钢的铸态组织碳化物分布更为均匀，网状碳化物的网状结构变得更加纤薄，当0.016%[Ce]、0.002%[Mg]时，珠光体片层更为纤薄，片层间距更小。Ce-Mg合金的添加能够显著减弱钢中C和Cr在枝晶间与枝晶干的合金元素偏析，减少枝晶间距，阻碍枝晶的粗化。     

薄厚度板坯连铸机非稳态连铸坯中夹杂物分布

针对鞍钢股份有限公司薄厚度(200 mm)板坯连铸机生产的非稳态铸坯中夹杂物分布进行了研究。Factsage热力学计算结果表明,铸坯中的夹杂物类型主要为Al_2O_3、TiN、Ti_2S_3、MnS,及其复合夹杂物,该计算结果与夹杂物分析结果相符。在铸坯厚度方向上,内弧近表面侧的夹杂物类型主要为TiN,Ti_2S_3和Al_2O_3+TiN复合夹杂物,且数量密度最大,这是由于内弧近表面侧铸坯冷却速度较快,这些夹杂物均质形核析出所致。铸坯宽度方向上,宽度1/2处夹杂物的主要类型为Ti_2S_3,(Ti, Mn)S,TiN和TiN+(Ti, Mn)S,并且数量密度最大,这主要是因为S和N元素在铸坯宽度1/2更容易偏析富集所致。由于尺寸不小于5μm夹杂物的数量密度按照头坯、过渡坯、正常坯、尾坯依次减少,所以研究中铸坯洁净度较好顺序是尾坯正常坯过渡坯头坯。这与开浇初期中间包流动状态不稳定、夹杂去除条件差、存在二次氧化,大包交换过程中的拉速变动、结晶器液面波动加大等因素有关。铸坯中存在较多大于50μm的球形和不规则形"Al_2O_3+气泡"气泡型夹杂,意味着更大尺寸的"Al_2O_3+气泡"气泡型夹杂发生概率较大,这容易造成热镀锌汽车外板表面线状缺陷的发生,因此应该更加严格地控制浸入式水口吹氩流量。     

Ti-IF钢凝固过程中TiN的析出机理和规律

结合冶金热力学和凝固偏析模型分析了Ti-IF钢凝固过程中TiN的析出特点.Ti-IF钢凝固前期钢液中TiN夹杂无法生成,固相中TiN源自低温固相析出;凝固固相分数达到0.64时,Ti、N组元在凝固前沿富集程度增加,凝固前沿固相中开始有TiN析出;凝固末期,Ti和N的富集程度进一步增大,固液相中均能有TiN析出.采用扫描电镜分析了TiN在铸坯中的分布,从铸坯表层到中心TiN数量和尺寸存在显著变化:从铸坯表层向中心方向TiN尺寸不断增大,平均尺寸从1-2μm增大到5μm,在距离表层70-80 mm处尺寸达到最大;在铸坯厚度中间位置,TiN尺寸较大,平均尺寸为5μm左右;在铸坯中心TiN尺寸又有所变小,平均尺寸为3μm左右;在铸坯表层TiN密集程度较高,在铸坯中间和中心TiN数量密集程度显著降低.IF钢铸坯中TiN析出时机及其尺寸和数量与Ti、N组元偏析和凝固冷却速度关系密切.      

取向硅钢连铸坯中夹杂物和析出相的形貌特征

通过多角度分析取向电工钢铸坯中夹杂物和析出相的形貌特征,得到了铸坯中典型夹杂物主要由氮化物和硫化物的复合夹杂物、硫化物、少量Al2O3和TiN所组成。经金相法可以推断出,铸坯中二维夹杂物主要为不规则的复合夹杂物,尺寸为1～2μm。试样经过硝酸酒精侵蚀后的夹杂物和析出相可以清晰看出Al-Cu-Ti-Mn-N-S复合夹杂物的不规则形貌和尺寸为1～2μm。采用电解法可以无损地展现出三维夹杂物和析出相,氮化物和硫化物的复合夹杂物主要是由Al-Cu-Ti-Mn-N-S组成,呈现边部圆润和锯齿状的不规则形状及花瓣状。硫化物主要是Mn-Cu-Ti-S,呈现矩形和圆片状。同时还有少量的四边形Al2O3和多边形TiN。     

20CrMnTi齿轮钢中TiN夹杂物的特征与分布

为了研究含钛齿轮钢中TiN夹杂物的析出与控制,利用扫描电镜对20CrMnTi齿轮钢两个端淬试样中TiN夹杂的分布与形貌进行了观察,通过夹杂物自动分析系统统计了试样中TiN夹杂的尺寸、数量,建立了数学模型,对试样中TiN夹杂的析出与长大进行了计算。结果表明,较高钛含量的试样凝固过程中TiN析出更早,析出量也更大,由于析出了更多数量的TiN夹杂,从而使得析出TiN夹杂的最终尺寸更小,当TiN夹杂的数量密度由37.28增加为58.65个/mm2时,TiN平均尺寸由2.33减小为1.49 μm。通过在凝固过程中为TiN夹杂提供充足数量的氧化物颗粒作为析出核心,提高异质形核率,从而增大TiN的析出数量,就可以降低析出TiN的整体尺寸,这为含钛齿轮钢中TiN夹杂物的控制提供了一种新的思路。     

氧含量对超低碳钢炼钢连铸过程夹杂物演变的影响

针对不同氧含量超低碳钢的炼钢和连铸过程,分析了钢中夹杂物的演变规律及其原因。钢中最常见的夹杂物从转炉终点的Al_2O_3-CaO-MgO-SiO_2复合夹杂物,变为RH进站和脱碳终点的Al_2O_3-MnO,再变为铝脱氧后和RH出站的Al_2O_3。由于连铸坯的冷却速度较慢,有利于TiN的充分析出,所以在中间包钢样中的TiN尺寸一般小于2μm,而在连铸坯中的TiN尺寸一般大于2μm;在中间包中常发现Al_2O_3-MnS复合夹杂,而在连铸坯中常发现Al_2O_3-MnS-TiN复合夹杂。中心夹杂物Al_2O_3尺寸较大时,Al_2O_3-TiN复合夹杂物的形状不规则;当Al_2O_3尺寸较小时,该复合夹杂的形状规则。因为大包钢水量为100 t时O31炉次中间包钢液氧质量分数(31×10~(-6))高于O22炉次(22×10~(-6)),所以大包钢水量为100 t和50 t时O31炉次中间包含Al_2O_3夹杂物的数量高于O22炉次。因为铸坯中心最后凝固,S、Mn、Ti、N等元素的偏析造成大量细小的MnS、TiN和TiN-MnS析出物的生成,所以铸坯宽度1/2处的夹杂物数量密度最多。     

304不锈钢连铸坯中的非金属夹杂物数量分布

为研究304不锈钢连铸坯中夹杂物的数量分布,用金相检验法对铸坯中的夹杂物数量进行了统计分析.结果显示,铸坯中由外向内非金属夹杂物数量增加.304不锈钢铸坯表层中绝大多数5 μm以上夹杂物为球状或近似球状的硅酸盐夹杂物.但随着凝固的进行,在铸坯内部会新生大量氧化铝、镁铝尖晶石、氮化物等点状夹杂物和不规则夹杂物.铸坯心部10 μm以上的大颗粒夹杂物数量较多.     

非调质钢铸坯中夹杂物的分布

在非调质钢铸坯上不同位置取样,用SEM-EDS和Aspex对试样中夹杂物进行分析统计,并用FactSage软件计算了夹杂物的析出情况,通过分析主要得出以下结论:从铸坯边部到中心,夹杂物的平均尺寸和平均面积逐渐增加,夹杂物密度逐渐减小,氧化物尺寸变化不大,硫化物尺寸逐渐增加。含硫非调质钢中夹杂物类型主要是硫化物和少量的氧化物。氧化物的析出温度为1 400～1 600℃,成分均在三元相图的固态区,不易聚合长大;MnS在1 450℃时析出数量逐渐增多,在1 350℃时开始大量析出;在铸坯凝固过程中,MnS以氧化物为核心形核析出。     

Q345B钢直装轧制厚板冷弯裂纹分析

某钢厂Q345B钢供厚板轧制铸坯改直装轧制工艺后,轧制后钢板出现冷弯裂纹。通过对热装、直装轧制工艺的钢板金相组织、夹杂物、析出物进行研究,发现直装轧制工艺的钢板内的带状组织、MnS夹杂是冷弯裂纹产生的主要原因。另外直装轧制工艺钢板内析出物较少,不能充分发挥微合金元素的强化作用。带状组织产生的根本原因是连铸坯在凝固过程中碳和其他元素一起产生枝晶偏析,轧制过程中枝晶偏析逐渐转变成中间坯和成品钢板的带状偏析。硫化锰夹杂是在钢液凝固过程产生的,根据化学成分和硫化锰的形貌推断,这种均质呈带状分布的硫化锰夹杂是形成于用铝脱氧但又无其他过多合金元素的镇静钢中。通过控制硫含量、电磁搅拌、钢种成分微调等研究工作,目前直装轧制钢板内的条带状硫化锰夹杂已经减少,铸坯成分偏析也得到相应改善。     

Genetic Analysis for Large TiN Inclusions in Wire Rod for Tire Cord Steel of SWRH82A

The law of element segregation of Ti, N, Mn and S, and the sequence of selective precipitation of TiN and MnS inclusions during solidification of molten steel of SWRH82A are studied on the basis of thermodynamics. The origin of large TiN inclusions which affect the titanium inclusions point penalty in SWRH82A wire rod is analyzed based on the research on the distribution characteristics of MnS and large size of TiN inclusions observed on metallographic specimen of SWRH82A steel wire rod. The solidification segregation ratio of Ti is far more than that of N, and the solidification segregation ratio of S is far more than that of Mn. In the range of cooling rate of the continuous casting production, the cooling rate of solidification has little effect on the segregation ratios of Ti, N, Mn and S. MnS inclusions will precipitate earlier than TiN inclusions during solidification of the molten steel of SWRH82A. The large TiN inclusion which is wrapped by MnS in the SWRH82A wire rod may be foreign inclusions and it is not precipitated product during solidification in the molten steel of SWRH82A.     

SWRH 92A帘线钢中异相形核TiN复合夹杂析出机制

摘要：高碳帘线钢中析出的非金属夹杂物如钛夹杂,对钢材疲劳强度影响巨大。系统分析过共析帘线钢中钛夹杂的析出行为对控制夹杂物形成及产品质量提升尤为重要。结合形核理论以及热力学耦合模型,对SWRH 92A帘线钢盘条存在的Al2O3 TiN复合夹杂物的形成机制进行了研究。结果表明：TiN夹杂在钢液凝固进程凝固分数约为0.866(温度为1457K)时开始析出;凝固前期Ti、N偏析比基本相当,然而当凝固接近结束时Ti的偏析比明显大于N,分别为6.059和2.367×10-6。TiN夹杂物形成过程中,其异相形核功小于均相形核功,异相形核半径大于均相形核半径,并且形核功与形核半径变化曲线在1457K时均达峰值。呈球形形态的Al2O3夹杂在TiN析出之前就已经析出,并且尺寸较小的Al2O3将被推动至凝固前沿被TiN捕获并以此为核心析出长大最终形成Al2O3 TiN复合夹杂。     

GCr15轴承钢中TiN(C)析出行为热力学分析和研究

通过对TiN(C)生成热力学和动力学计算,分析研究了GCr15轴承钢(0.97％C、1.45％ Cr)凝固过程中TiN(C)夹杂的析出规律以及夹杂物长大的影响因素.研究表明,液相线温度以上,TiN不会析出,只有在液相线至固相线温度之间,当凝固百分数fs≥0.4～0.5,1694～1703 K时TiN析出;整个凝固过程中,TiC在凝固末端有少量析出,当fs≥0.87 ～0.92,1 633～1 643 K时,降低Ti、N含量能够显著降低TiN的析出温度和尺寸.冷却速率不会影响TiN的析出温度,但对夹杂长大也有较为明显的影响.控制析出TiN夹杂的条件为:[Ti]/％≤0.006、[N]/％≤0.004和较大冷却速率.     

过共析帘线钢中Ti夹杂的析出热力学与形成机制

过共析帘线钢中析出的含Ti夹杂对钢丝拉拔性能产生有害影响,研究钢中Ti夹杂的析出行为对夹杂物性质控制以及钢材质量提高具有重要意义.考虑夹杂物析出对凝固前沿溶质浓度和温度影响下,基于传统Ohnaka模型建立了相应的耦合模型并以此计算了92级过共析帘线钢中TiN夹杂的析出热力学.结果表明,耦合模型条件下TiN夹杂的析出时间...     

帘线钢中氮含量对TiN析出的影响

 研究了攀钢新钢钒公司生产帘线钢72A过程中钢中氮含量变化对钢中TiN夹杂析出的影响。研究发现,随着钢中氮含量的升高,钢中析出的TiN夹杂数量变多,尺寸变大。热力学研究表明,在帘线钢中TiN一般只能在固相区形成,考虑元素偏析对凝固前沿元素富集的影响,凝固过程中TiN能在固液两相区析出。在帘线钢生产过程中,为了控制钢中TiN的析出,除了控制钛含量,控制钢中氮含量及氮偏析更加重要。理论计算结果表明,当钢中钛的质量分数控制在0.0003%~0.0005%区间时,将钢中氮的质量分数控制在0.0017%~0.0029%区间内能显著降低乃至杜绝帘线钢中TiN的析出。攀钢将帘线钢中钛、氮的质量分数分别控制在0.0005%以下和0.002%以下,显著减少了钢中TiN的析出,个别炉次中没有发现尺寸大于2μm的TiN夹杂。     

Ni30Cr20合金中氮化钛的析出行为

试验用Ni30Cr20合金(/%:0.035～0.045C、0.28～0.30Si、0.73～0.75Mn、0.005～0.007P、0.001～0.002S、19.40～19.93Cr、29.75～30.35Ni、0.30～0.36Al、0.03～0.88 Ti、0.005 7～0.020 5N)由150 kg真空感应炉熔炼,铸锭尺寸(mm)120×230×500。对Ni30Cr20合金凝固过程中TiN析出的热力学条件进行了计算,并利用金相显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪分析了该合金铸锭试样中TiN的数量、尺寸和分布。结果表明,部分氮化钛在液相合金中已有析出,包括含芯和不含芯两种类型的TiN,其中含芯TiN的核心主要是MgO·Al₂O₃、MgO和TiO₂等。在铸锭试样中,TiN的数量从边部到中心逐渐减少,尺寸却逐渐增大。计算结果表明,控制合金的氮钛积低于3.70×10^-4,有利于控制TiN的析出数量和尺寸,而降低合金中的氮含量是降低氮化钛析出数量和尺寸的有效措施。     

Precipitation behaviour and control of TiN inclusions in rail steels

This paper studied the precipitation behaviour and the control of TiN inclusions in rail steels by thermodynamic calculation and industrial experiments. The results showed that TiN inclusions could not precipitate in molten steel at present condition owing to low [Ti] and [N] content in rail steels; but when solid fraction exceeded 0.87 in mushy zone during solidification process, TiN inclusions could precipitate because of the separation–crystallisation of [Ti] and [N], and even long strip inclusions were formed around grain boundaries. Two types of TiN inclusions, including long strip type with size ranging 20–30?μm and block type with size below 10?μm, could be found in rail steels. The formation of TiN inclusions could be affected by the content of [Ti] and [N], the superheat of liquid steel, secondary cooling intensity and the intensity of strand electromagnetic stirring. The metallurgical process III was conducive to the control of TiN inclusions precipitated and grown up. The results of thermodynamic analysis were consistent with those of the metallurgical process tests.     

镁对GH3625合金一次碳化物析出的影响

 GH3625合金中碳的质量分数约为0.05%,由于含有较高的铌、钼和铬元素,合金中会形成 MC型、M₆C型和M₂₃C₆型碳化物,在冶炼凝固过程中由于选分结晶的原因,易产生碳化物偏聚问题。因为碳化物回溶温度偏高,在其可锻温度区间内很难消除,所以会导致合金棒材中存在碳化物条带状聚集的问题,对其服役性能影响较大。利用Thermal-calc热力学软件计算分析了GH3625合金平衡析出相及一次碳化物的析出规律,利用金相显微镜、扫描电镜等研究了镁对GH3625合金一次碳化物形貌、尺寸及分布的影响。结果表明,GH3625合金的基体为单一的奥氏体相,MC型碳化物作为一种高温析出相,直接从液相析出,其富含铌元素,其次还有少量的钛、钼等元素。而随着凝固温度的降低,铌质量分数逐渐升高;未加镁时,GH3625合金在二次枝晶间析出了大量长条状的一次碳化物,其平均直径和面积较大;加入质量分数为0.014%的镁后,镁通过改变碳化物相与基体相的比界面能关系,不仅有效地改善了合金枝晶间和晶界碳化物的分布及形貌,还减小了一次碳化物的尺寸;当镁质量分数增加到0.037%时,一次碳化物分布更加均匀弥散,此时镁细化、球化碳化物的效果最好;同时,试验合金在水冷和空冷的条件下,由于冷却速率比炉冷时更大,一次碳化物析出尺寸也相对更细小。