硼对低碳铝镇静钢中AlN、MnS析出的影响

通过实验室模拟薄板坯连铸连轧(TSCR)流程实验,研究了向低碳铝镇静钢中加入质量分数为3.0×10-3%的微合金元素B对AlN、MnS在连铸连轧过程中析出的影响.结果表明:微合金元素B可以在高温奥氏体中优先与自由N结合形成粗大BN颗粒,且常与MnS复合析出,抑制了细小AlN的析出,减少了钢中细小AlN的含量.     

硅、铝含量对CSP无取向电工钢热轧板中析出物的影响

对CSP流程生产的W540和W800两个牌号的无取向电工钢热轧板中析出物尺寸在卷取前后的变化进行了研究,并和传统流程生产的W20热轧板的析出物进行了比较.结果表明,CSP流程生产的电工钢在卷取后,析出物尺寸略有减少;随Si Al含量的提高,析出物的平均尺寸没有明显的变化,但类型发生明显的变化,由以AlN为主转变为以MnS为主.不同流程生产的成分相近的电工钢中析出物的平均尺寸差别不大.     

CSP板坯(Q235B)高温力学性能试验研究

采用Gleeble1500对CSP连铸坯(Q235B)进行了热模拟研究;分析了试验温度为800、900、1100℃的横、纵向试样的组织和断口形貌及晶界的元素偏析和夹杂物.结果表明:CSP生产的Q235B连铸坯在600～1 320℃间存在2个脆性温度区,即1 320～1 200℃的第Ⅰ脆性温度区域和600～1 000℃的第Ⅲ脆性温度区域;在1 000～1 200℃温度范围内,Q235B钢具有良好的塑性.而在800℃时试样的Z值为8.46%.Q235B钢的第Ⅲ类脆性区的脆化原因:一方面是形变诱导铁素体呈网状析出,产生应力集中;另一方面是奥氏体低温区域发生的氮化物(AlN)析出产生的晶界脆化.AlN在奥氏体晶界的析出,在拉伸力的作用下易形成应力集中源,使空洞形成、长大并聚集,是铸坯裂纹源.     

主要工艺对CSP流程生产低碳低硅无取向硅钢组织、析出物和磁性能的影响

研究了常化、退火工艺对CSP流程生产低碳低硅高效电机用无取向硅钢组织、析出物的影响,从而分析其对磁性能的作用。结果表明:适度提高常化温度、退火温度和时间,使晶粒尺寸增大,组织更均匀;析出物主要为粗大的AlN以及MnS与其它析出物的复合物。这些均利于晶粒长大,提高磁性能。     

CSP工艺生产高牌号无取向电工钢的组织和夹杂物

 首次实现了从冶炼→CSP→常化→冷轧退火→成品检测等CSP工艺生产高牌号无取向电工钢的实验室全工序过程模拟,并对铸坯、热轧板及冷轧板中的组织及夹杂物进行了具体分析。结果表明,CSP工艺生产高牌号无取向电工钢是可行的;成品磁性能满足国际标准要求;薄铸坯、热轧板、成品板组织具有典型高牌号无取向电工钢组织特点;过程析出物主要为：AlN,AlN+MnS。     

CSP工艺试制汽车用高强度热轧板中的析出

利用透射电镜研究了珠钢CSP工艺试生产的汽车用高强度热轧板中的析出颗粒形貌与分布；利用Ashby-Orowan的弥散强化模型讨论了析出物颗粒尺寸及体积分数与屈服强度的关系。结果表明，在ZJ510L—B热轧板的铁素体晶界、晶内及位错上有大量细小的析出物，析出以TiC颗粒为主，细小弥散的析出颗粒产生的强化增量约40MPa，CSP工艺规程充分发挥了微合金元素的潜力。     

薄板坯连铸连轧的低碳铝镇静钢中AlN作用的试验研究

 对薄板坯连铸连轧的低碳铝镇静钢中AlN的作用进行了初步的试验研究。研究结果显示：当低碳铝镇静钢中酸溶铝含量在0.005%～0.043%时,钢中AlN的沉淀析出对热轧板材的晶粒度及力学性能没有明显影响,据此可以推测AlN的沉淀析出不是薄板坯连铸连轧低碳铝镇静钢晶粒细化的原因。在薄板坯连铸连轧的低碳铝镇静钢中仅沉淀析出很少量的AlN,这些AlN仅能起到很微弱的沉淀强化作用,因此AlN也不是低碳铝镇静钢中起沉淀强化作用的主要析出相。但是这些少量AlN的沉淀析出对热轧板材再加热时的晶粒长大却有明显影响：随钢中酸溶铝含量的增加,即随钢中AlN含量的增加,钢的晶粒粗化温度不断提高。     

硼对薄板坯连铸连轧低碳深冲钢板织构的影响

以薄板坯连铸连轧(CSP)工艺下生产的含B和无B低碳热轧、罩式退火板为实验材料,研究了B对低碳深冲钢板织构的影响.利用电解化学相分析、内耗和拉曼实验等方法和结果,从化学成分、析出物两个方面对热轧、退火板中织构的形成与发展进行了系统分析.结果表明:无B热轧板的AlN含量比含B热轧板中的高,后者的织构优于前者;退火板中含B钢和无B钢中AlN含量几乎相等,然而无B退火板织构优于含B退火板的.AlN不是影响织构发展的唯一决定因素,B、BN也会影响织构的发展.     

CSP流程VN微合金钢的冶金学特征

在薄板坯连铸连轧生产中，微合金元素的溶解与析出过程，以及微合金元素与变形奥氏体再结晶、γ-a相变间的关系与传统厚板坯连轧有较大的差异，这为薄板坯连铸连轧流程生产微合金钢带来了一定的困难。研究表明，V～N的冶金学特征比较适合于CSP技术的特定工艺流程。对0．05％C—1.5％Mn-0．12％V-0．020％N钢，连铸出坯后已有大量微细V（CN）析出，均热后仅有部分沉淀溶解。这些铸坯中的微细沉淀对抑制变形奥氏体再结晶晶粒长大有十分重要的作用。在工业试生产中，铁素体晶粒尺寸为3～4pm的V—N微合金化超细晶粒钢已经试制成功，在CSP流程V—N微合金钢中，V的沉淀强化作用也显著提高了试验钢的强度水平。通过对VN微合金钢的超细组织控制和沉淀强化控制，在CSP流程上可生产屈服强度达550MPa级的低碳贫珠光体高强度钢。     

CSP板卷边部裂纹影响因素分析

 对钢中碳含量、Ca/Als、拉速、结晶器振动及二冷制度等工艺因素进行了综合分析,并从理论上对钢中氮含量、钢中铝含量及AlN质点析出等方面进行了阐述,指出了影响CSP板卷边部裂纹的主要因素是结晶器振动和二冷制度,为生产实践中减少CSP板卷边部裂纹发生指明了方向。     

低碳钢中AlN和BN竞相析出热力学分析

 微合金元素硼已广泛应用于硅钢、软钢等钢中,而硼对其作用的机理是与钢中AlN和BN的竞相析出紧密相关的。根据AlN和BN在钢中的固溶度积公式推导了钢中AlN和BN的析出量与温度之间的关系,分析和讨论了典型加硼低碳铝镇静钢中AlN、BN的竞相析出关系,研究结果表明即使加入极微量的微合金元素硼(0001%),钢中BN的开始析出温度即可高于AlN,从而表现为BN优先析出,部分抑制AlN的析出。     

TSCR工艺生产SPHC板过程硼微合金化对AlN、MnS析出的影响

 结合TSCR工艺生产SPHC钢热轧板过程,对微量B影响AlN、MnS的析出行为进行了试验研究与热力学分析,理论分析与热轧板在线取样的相分析结果能很好地吻合。结果表明高温时B优先于Al与N结合生成粗大的BN粒子(约900 nm),有效降低了热轧过程细小而弥散的AlN析出量,同时BN依附MnS析出而粗化MnS粒子,减弱了细小弥散析出粒子对奥氏体晶界钉扎以及相变后铁素体晶粒长大的抑制作用。     

AlN在Hi-B钢铁素体相中析出的形核机制

通过理论计算的方法,系统分析了AlN在Hi-B钢铁素体中的析出形核机制。结果表明,第二相AlN粒子不同析出形核机制下的临界形核尺寸随着温度的降低而降低,形核机制不同,临界形核尺寸不相同,但均匀形核和晶界形核的临界形核尺寸较为接近,同一温度条件下,位错形核的临界形核尺寸最小。第二相AlN粒子以位错形核、均匀形核、晶界形核3种形核机制形核的最快析出温度分别为1 273、1 193、1 293K。同时,温度在1 293K以下时,取向硅钢中AlN在铁素体中以位错形核为主,温度高于1 293K后,AlN的形核机制以晶界形核为主。     

Effect of acid soluble aluminum and niobium content on inclusion characteristics of grain oriented silicon steel

In order to elucidate the effect of Als (acid soluble aluminum) and Nb content on the characteristics of inclusions in grain oriented silicon steel, the type, quantity, size and size distribution of inclusions were studied by the field emission scanning electron microscope (FE SEM) equipped with an energy dispersive X ray spectroscopy (EDS) and image analysis software. Combined with the micro segregation model of solute elements during solidification, the precipitation mechanism of AlN and NbN inclusions was analyzed specially. The results indicate that the inclusions are mainly NbN, AlN and AlN-NbN, and the size distribution of the inclusions is affected by Als and Nb simultaneously. With the increase of Als content added in the steel, the content of Al2O3 in the oxide composite inclusions increases, while that of SiO2 decreases. The increase of Als content promotes the removal of silicate inclusions in the steels, but the segregation precipitation of AlN and AlN NbN inclusions increases. With the increase of Nb content added in the steel, the average size of inclusions reduces. The increase of Nb content promotes the earlier precipitation of NbN at the solidification front and its precipitation with oxides as the core. Als mainly affects the precipitation characteristics of oxide and nitride inclusions in the steel, and Nb also affects the oxides and nitrides precipitation characteristics via affecting the activity of oxygen and nitrogen combined with Als.     

酸溶铝和铌含量对取向硅钢夹杂物特征的影响

摘 要：为了掌握Als（酸溶铝）和Nb含量对取向硅钢中夹杂物特征的影响,借助场发射扫描电镜(FE-SEM)结合能谱仪(EDS)和图像分析软件研究了钢中夹杂物类型、数量、尺寸及尺寸分布,结合钢液凝固过程中溶质元素的微观偏析模型,重点分析了Als和Nb含量影响钢中AlN和NbN析出的机制。结果表明,钢中的夹杂物以NbN、AlN和AlN-NbN为主,夹杂物尺寸分布由Als和Nb含量综合影响。Als含量的增加使含氧复合夹杂物中Al2O3含量增加,SiO2含量降低,促进了钢中硅酸盐类氧化物夹杂的去除,但大大增加了AlN和AlN-NbN夹杂的偏析析出。Nb含量的增加使夹杂物的平均尺寸变小,促进了钢中NbN在凝固前沿的提前析出和以氧化物为核心析出。Als主要影响钢中的氧化物和氮化物夹杂,Nb通过影响与Als结合的O和N的活度影响钢中氧化物和氮化物夹杂的析出特性。     

Ce-La合金化处理对取向硅钢夹杂物特征的影响

 为了研究稀土处理对取向硅钢中夹杂物特征的影响,借助FE-SEM/EDS和图像分析软件分析了稀土处理前后热轧取向硅钢夹杂物的成分、形貌、尺寸和数量并解明了影响机理。研究结果表明,未添加稀土的试验钢中,典型的夹杂物为形貌不规则的MnS-AlN复合夹杂物以及片状或条状的AlN夹杂物;添加稀土后,夹杂物则以球状或椭球状的CeS-LaS、CeS-LaS-AlN、Ce₂O₂S-La₂O₂S复合夹杂物和AlN夹杂物为主。稀土处理有效改善了夹杂物形貌,特别是大尺寸氮硫化物的形貌特征,未检测到MnS类夹杂物。尽管加入较多的稀土后夹杂物数量增加,大于5 μm夹杂物的平均尺寸增大量明显(增大0.89 μm),但整体夹杂物的平均尺寸仅增大了0.40 μm。由于稀土的脱硫作用,且稀土硫化物与AlN晶格常数差异大,钢中氮硫化物的数量密度和面积分数降低。稀土降低了AlN在钢中的平衡溶度积,使AlN夹杂物提前析出,导致AlN夹杂物数量增多,且先析出的AlN出现一定程度的长大。稀土对MnS在凝固前沿的析出有抑制作用,有利于热轧和常化过程析出更多用作抑制剂的MnS和AlN。在充分脱氧的取向硅钢中适当降低钢中酸溶铝含量,调整稀土在钢中的用量,在不增加钢中大尺寸夹杂物含量的前提下,发挥MnS、AlN抑制剂作用和Ce-La合金化作用。此外,通过稀土处理控制钢中夹杂物形貌特征,将有望达到改善钢的热轧组织和轧制加工性能的目的。     

热轧带钢卷带及其冷却过程AlN沉淀析出模拟研究

模拟研究了热轧普碳钢带在卷后冷却过程中 Al N沉淀析出的情况及其对热轧钢带最终力学性能的影响 ,结果表明 ,在相同冷却速率条件下 ,卷带温度越高 ,Al N沉淀析出量越多 ,固溶氮越少。冷却速率越快 ,Al N沉淀析出量越少 ,固溶氮越多。不同的工艺参数条件下 ,可以获得相同的 Al N沉淀析出效果。     

钙处理对成品无取向硅钢夹杂物特性的影响

通过取样检测结合热力学计算,分析了钙处理对成品无取向硅钢中夹杂物特征及硫化物夹杂的析出机制的影响。结果表明,钢中尺寸大于3μm的有害夹杂物主要是AlN、MgO-SiO2、CaO-Al2O3-SiO2类复合夹杂物及其与MgS、MnS、CaS的复合析出物。钙处理钢中没有检测到单独的Al2O3、SiO2及铝酸钙类夹杂物。钙处理钢中形成的液态3CaO·Al2O3、MgO·SiO2和Al2O3夹杂物被精炼渣吸收,改性去除了钢中大尺寸Al2O3夹杂物。钙处理钢中尺寸大于3μm的氧化物夹杂主要是含CaO和(或)CaS的Al2O3-SiO2类夹杂。硫化物在MgO-SiO2类氧化物表面的析出有利于其形貌趋于规则。钢中不同形貌的AlN夹杂物呈多尺度分布,钙处理对大尺寸AlN的析出特性影响不大。氧硫化物及其与AlN复合析出并定向长大的过程,与其晶体结构有关。氧化物夹杂的硫容量决定了其与硫复合的难易程度。钙处理钢中CaS在氧化物表面呈局部包裹析出和局部吸附析出。     

Q420 C角钢铸坯凝固传热分析及AlN析出控制

为研究Q420C角钢在大矫直应变过程中的铸坯凝固传热行为以及AlN析出对铸坯和轧材质量的影响,本文通过ProCAST模拟软件和射钉试验,对不同参数条件下铸坯表面和角部温度以及坯壳厚度等进行模拟计算,并提出了凝固坯壳厚度修正公式.通过Gleeble实验得出,铸坯在1008~1364℃温度范围内时具有较好的热塑性.对AlN析出的热力学和动力学研究表明,铸坯应避开在AlN析出"窗口"内矫直,轧制前加热炉均热温度控制在1160~1200℃,终轧温度控制在850℃以上可减少AlN在奥氏体晶界沉淀析出.经过工艺试验,成功开发出Q420C角钢,轧材平均合格率达到90%,综合性能指标满足要求.      

铝含量对TWIP钢中夹杂物特征及AlN析出行为的影响

采用扫描电镜、X射线能谱仪以及扫描电镜配置的夹杂物自动扫描统计软件(INCAFeature)表征了Fe-Mn-C(-Al)系TWIP钢中夹杂物的成分、形貌和数量,考察了Al质量分数在0.002%~1.590%的四种TWIP钢中夹杂物的特征和Al含量对AlN析出行为的影响.并在此基础上,采用了适合TWIP钢中高锰高铝特点的热力学参数对AlN夹杂物进行了系统的热力学分析.研究表明,在含有相似N质量分数(0.0078%~0.0100%)的TWIP钢中,当钢中Al质量分数升高至0.75%时,AlN夹杂物开始在钢中析出,并在MnS(Se)-Al₂ O₃上局部析出形成MnS(Se)-Al₂ O₃-AlN复合夹杂;当Al质量分数升高至1.07%时,热力学计算表明AlN已经可以在TWIP钢液相中形成,经不断长大后在MnS(Se)夹杂物表面局部析出形成MnS(Se)-AlN复合夹杂物;在Al质量分数为1.59%的TWIP钢中,AlN的平衡析出温度比其液相线温度高出42℃,在液相中形成的AlN可以作为异质核心,MnS(Se)夹杂在其表面包裹形成MnS(Se)-AlN复合夹杂物.另外,在Fe-18.21% Mn-0.64% C-1.59% Al体系的TWIP钢中,AlN在液相中析出所需的最低氮的质量分数仅为0.0043%.因此,在TWIP钢的冶炼过程中,应尽可能的降低钢中的氮含量,避免生成过量的AlN夹杂.