IF钢铸坯表层显微夹杂分析

针对IF钢铸坯表层显微夹杂的变化,采用氧氮分析仪、金相显微镜、扫描电镜、能谱分析等方法,对钢中表层夹杂物的尺寸、数量、形态、分布和来源进行分析。结果表明,铸坯表层显微夹杂在距内弧表面3~4 mm处存在明显的聚集现象,其含量分别达到9.2个/mm~2、8.8个/mm~2,而其它位置上夹杂物数量为5.1~6.8个/mm~2;宽度方向上夹杂物分布具有随机性;表层显微夹杂以Al_2O_3-TiO_x、Al_2O_3类夹杂为主,尺寸多在20μm以内,两者合计占夹杂物总量的84%。     

IF钢铸坯质量研究

利用SEM扫描、能谱分析及大样电解检测等方法,对梅钢生产的超低碳IF钢铸坯夹杂物进行了研究分析。铸坯显微夹杂物主要组成为Ti N、Al2O3、Ti S等几类,尺寸多在10μm以下,占夹杂物总量的86%。大型夹杂物平均含量为6.653 mg/10 kg,主要尺寸范围在50~180μm,但也有少量尺寸大于355μm的大型夹杂物。能谱结果显示,大颗粒夹杂物包括有保护渣卷入含有Na、K等元素的夹杂物和水口内壁Al2O3沉积物脱落形成的含有Al、O元素的不规则块状夹杂物。     

IF钢连铸坯及热轧板夹杂物研究

夹杂物是影响IF钢表面质量的重要因素。对某厂生产的IF钢连铸坯和热轧板取样, 采用光学显微镜、扫描电镜、能谱、大样电解等多种检测分析方法, 分析了夹杂物的形貌、尺寸、数量、分布以及成分等。研究发现, 热轧工艺的轧制作用使连铸坯宽度方向1/4处聚集的夹杂物向边部迁移, 最终造成热轧板边部夹杂物指数最高, 说明夹杂物聚集带在轧制过程中具有遗传性。热轧板中20 μm以下夹杂所占百分比与连铸坯中夹杂相比稍有增大, 50 μm以上夹杂所占百分比稍有降低。热轧工艺的轧制作用将连铸坯中大颗粒氧化铝夹杂挤压变形为热轧板中的长条状, 容易形成表面条状缺陷。夹杂物在连铸坯距内弧侧30 mm处存在聚集现象, 热轧板中距内弧侧0.5 mm处夹杂物指数最高, 这是由于等效应变不同使夹杂物聚集带向表层迁移。IF钢连铸坯和热轧板中主要有4类显微夹杂, 分别为Al₂O₃类、TiN、Al₂O₃-TiO_x和SiO₂类复合夹杂, 且两者中各类夹杂物所占百分比差别不大。      

IF钢铸坯表层大型夹杂物分布及来源研究

针对IF钢铸坯表层大型夹杂物问题,通过大样电解法研究了电磁制动、拉速对IF钢铸坯表层大型夹杂物数量及分布的影响,结合扫描电镜、数值模拟等方法讨论了大颗粒夹杂物的类型和来源。结果表明:未开电磁制动时,夹杂物在铸坯边部有聚集现象。拉速提高铸坯边部夹杂物聚集减弱,1.5m/min拉速较1.2 m/min低拉速减弱17%,夹杂物总量也降低了5.3%;1.2 m/min拉速开电磁制动,夹杂物平均数量减少52.0%,铸坯宽度方向夹杂物分布趋于均匀。Si O2系复合夹杂物因表面张力小是IF钢中主要的大型夹杂物类型,其次有Mg O系、Al2O3系、Ti O2系复合夹杂物;耐火材料的冲刷侵蚀、二次氧化、水口结瘤物是铸坯中大型夹杂物的来源。     

IF钢铸坯皮下小气泡分布

通过铸坯取样分析研究了板坯结晶器内拉速和电磁制动与小气泡分布之间的关系,探讨了拉速以及电磁制动对IF钢铸坯皮下气泡大小、数量和分布的影响规律.实验结果表明:铸坯皮下气泡直径小于0.1mm的气泡占总数的57%,0.1~0.5mm之间的占42.5%,大于0.5mm占0.5%,并且随着皮下距离的增加,被捕捉的气泡尺寸越来越小,而气泡数量边部比1/4处要多50%左右,1/4位置最少;拉速提高会导致气泡尺寸变小,在1/4及边部,气泡聚集位置由皮下9mm变为12mm附近,但是低拉速和高拉速均在皮下3mm位置处有气泡聚集;电磁制动下,铸坯中心处气泡尺寸变大,1/4及边部位置气泡尺寸变小,且会使气泡数量总体降低,主要表现在聚集位置处的气泡数量明显减少.     

低碳铝镇静钢铸坯皮下钩状坯壳

 低碳铝镇静钢铸坯皮下有明显的钩状坯壳,钩状坯壳很容易捕获夹杂物和气泡,使得簇群状氧化铝夹杂和气泡+氧化铝在铸坯的近表层聚集。对低碳铝镇静钢铸坯的宽面、窄面以及角部综合取样,研究分析了铸坯不同位置处钩状坯壳的特征与变化规律。结果显示,在铸坯宽面,中心处钩状坯壳较深;在铸坯窄面,越靠近角部,钩状坯壳越深;在铸坯角部,钩状坯壳呈现三维形貌。此外,提出了钩状坯壳对夹杂物和气泡的捕获机理,认为连铸过程中的Marangoni力对夹杂物和气泡的捕获起着至关重要的作用。此机理很好地解释了钩状坯壳更易捕获大尺寸夹杂物和气泡的原因;根据该机理,提出了减小钩状坯壳捕获大尺寸夹杂物的相关措施。     

IF钢铸坯皮下夹杂物与钩状坯壳的特征分布

<正>超低碳IF钢(无间隙原子钢)主要用于汽车面板和白色家电板,因此对表面质量有着较高的要求。IF钢冷轧板主要的表面质量问题就是线性缺陷,而坯壳所捕获的保护渣夹杂物、簇群状氧化铝夹杂物、气泡+Al_2O_3夹杂是造成这种线性缺陷的主要因素。夹杂物容易在超低碳钢铸坯的近表层聚集,为了消除由此导致的表面缺陷,提高生产的稳定性,生产出高品质的冷轧薄板,需要对铸坯进行表面清理。     

IF钢铸坯厚度方向夹杂物分布及洁净度评估

为了减少IF钢生产过程中冷轧板缺陷以及降低夹杂物对钢的成材性能的影响,重要的是明确IF钢铸坯厚度方向夹杂物分布规律,本文采用氧氮分析、扫描电镜和能谱分析、夹杂物自动扫描以及原貌分析等手段进行了系统的分析。结果表明,铸坯厚度方向T.O（总氧）和N的平均质量分数值分别为1.6×10?5和1.7×10?5,T.O在内弧表面1/8处最高,为2.0×10?5,内弧1/8～3/8区间N质量分数较高,为1.8×10?5;共统计1177个夹杂物,70%以上夹杂物的尺寸都在5 μm以内,平均尺寸为2.8 μm,内、外弧3/8处夹杂物平均尺寸较大,分别为4.0 μm、4.4 μm;铸坯中心TiN析出量较多,内外弧表面以Al₂O₃和Al₂O₃?TiO_x为主,尺寸在5～10 μm之间,Al₂O₃?TiN在内外弧1/4处呈不规则状,尺寸在3～5 μm;当凝固率0.646 < f ≤ 0.680时,凝固前沿液相以及δ相中开始有TiN析出,尺寸在3～6 μm之间波动。      

拉速变化对IF钢铸坯非金属夹杂物含量的影响

采用原位统计分布分析仪（OPA）对IF钢连铸过程拉速变动对铸坯表层试样非金属夹杂物含量的影响进行了研究,发现在由较高拉速（1．4m／min）向低拉速（0．6m／min）变动时,对结晶器保护渣卷入的影响主要发生在降速初期,而随后的降速和低拉速下停止降速对铸坯表层试样夹杂物含量影响不大。当由较低拉速（0．6m／min）向高拉速（1．4m／min）变动时,对保护渣卷渣的影响主要发生在提升到高拉速后停止升速阶段,而低拉速时启动升速和随后均匀升速对铸坯夹杂物含量的影响不大。研究中还发现在较高拉速下（1．4m／min）即使较少量地变速,也会造成铸坯表层夹杂物含量的显著增加,因此在较高拉速时应避免对拉速进行变动或尽量采用低的拉速改变速率。采用数值模拟方法对拉速变化影响进行的研究结果同样表明,在较高拉速下发生的拉速变化,对结晶器内钢水流动有更显著的影响。     

IF钢连铸坯表层夹杂分布特征的试验

 夹杂物是影响IF钢表面质量的重要因素。对IF钢连铸坯表面进行在线火焰自动清理时,确定不同状态连铸坯的最佳清理深度非常重要。针对IF钢浇次第2块铸坯、稳态铸坯及头罐与第2罐的交接坯,在每块铸坯的内弧和外弧面分别沿宽度方向等距离共取28个分析试样,每个分析试样尺寸为29 mm×21 mm×30 mm,研究不同清理深度下夹杂物的形态、数量、最大尺寸的变化情况。结果表明,随着清理量的不断增加,浇次第2块铸坯20～50 μm夹杂物的数量不断减少,大于50 μm夹杂物的数量略有增加,稳态坯和交接坯大于20 μm夹杂物的数量略有降低。在铸坯表面未清理时,3块铸坯表面最大夹杂物尺寸分别为500、200、200 μm,如果考虑影响钢板表面质量夹杂物的临界尺寸为100 μm,则浇次第2块铸坯清理深度应为4～5 mm,稳态坯和交接坯的清理深度应为2 mm。     

IF钢连铸坯表层夹杂物

针对国内某厂以BOF-RH-CC流程生产的IF钢连铸坯,采用氧氮化学分析、光学显微镜分析、扫描电镜分析、能谱分析和金属原位统计分布分析等多种分析方法,综合分析了夹杂物的尺寸、数量、分布以及成分等.结果表明,非稳态浇铸下铸坯二次氧化严重,大型夹杂物增多;铸坯宽度1/4位置表层夹杂物数量高于边部和中部;随着距内弧表面距离的增加,Al系夹杂物平均粒度越来越小,大于10μm的夹杂物比例也越来越小;铸坯表层夹杂物含量和粒度明显高于铸坯内部,其中距内弧6 mm处夹杂物总数最多.     

IF钢开浇阶段铸坯洁净度分析

由于IF钢生产过程中对开浇阶段铸坯质量判定不明确,因此在利用时容易导致产品质量问题而增加生产成本。通过对头坯不同位置进行取样,研究IF钢开浇阶段铸坯沿拉坯方向的洁净度变化。实验结果表明,IF钢开浇阶段铸坯中大型夹杂物主要来源于结晶器卷渣和中间包中来不及上浮的脱氧或二次氧化产物;从距离头坯头部2.5m位置开始,由结晶器卷渣所引入的大型夹杂物含量接近正常坯水平;距离头坯头部7.5m位置处开始N含量与正常坯含量基本持平,簇状Al_2O_3夹杂物数量及尺寸接近正常坯水平;距离头坯头部8.5m位置处开始全氧质量分数保持在20×10~(-6)左右。     

交换钢包过程对IF钢连铸板坯表层洁净度的影响

采用ASPEX扫描电镜中的自动特征分析功能研究了交换钢包过程（取样浇次第4、5炉）对IF钢连铸板坯表层的洁净度的影响,且对比研究了交换钢包过程浇铸铸坯（交接坯）与正常浇铸铸坯（正常坯）的表层洁净度.结果表明：正常坯与交接坯中尺寸大于20μm的表层夹杂物可分为三类：（1）簇群状Al₂O₃（包括气泡+簇群状Al₂O₃）;（2）簇群状TiO_x-Al₂O₃夹杂物;（3）保护渣夹杂物.正常坯表层的大型夹杂物主要为簇群状Al₂O₃,没有检测到保护渣夹杂物.换包开浇后铸坯总氧质量分数从14×10^-6增至17×10^-6,交接坯表层检测到较多的第2夹杂物,说明钢包开浇后钢水被轻微氧化.此外,钢包开浇后剧烈的液面波动也导致了保护渣的卷入.在当前工艺下,换包对IF钢铸坯表层洁净度的影响长度约为11m.     

连铸坯凝固钩形成机理与控制技术综述

对凝固钩的形成机理与控制技术进行了文献综述.凝固钩的研究方法主要有金相观察法和数值模拟法,两者共同加深了对凝固钩形成机理的认识.在铸坯宽面中心、宽面和窄面边缘处凝固钩平均长度要大于其他部位,凝固钩尺寸随着振痕深度的增加而增大.凝固钩的平均长度随钢中碳含量的降低而增大,超低碳钢和低碳钢中凝固钩问题尤为突出.减小凝固钩尺寸...     

IF钢中含Ti夹杂物的衍变规律

系统研究了Ti-IF钢冶炼过程和铸坯中含Ti夹杂物的组成、分布与微观形貌,揭示了含Ti夹杂物的衍变规律.热力学分析和实验结果表明：在IF钢冶炼过程中无TiN生成,含Ti夹杂物的存在形式是以TiO₂为主的钛氧化物结合其他氧化物的复合夹杂：而在连铸凝固过程中,由于钢液温度降低和元素的偏析作用,TiN夹杂以异质形核的方式生成.IF钢铸坯中非金属夹杂物主要是大尺寸Al₂O₃颗粒和存在中间过渡层的TiN—Al₂TiO₅-Al₂O₃复合夹杂物,其形核长大过程是[Al]、[Ti]和[O]先在细小的Al₂O₃颗粒上反应生成一层Al₂TiO₅,然后TiN在Al₂TiO₅表面形核长大.根据连铸过程和铸坯中含钛夹杂物的研究得出,Ti-IF钢铸坯中TiN夹杂难以去除,但是可以使其变性以实现对钢中含钛夹杂物的控制.     

低碳钢连铸板坯表层凝固钩的特征

对不同浇铸条件下的低碳钢连铸板坯进行了凝固钩（Hook）的特征研究,根据凝固钩的形貌概括了凝固钩的不同类型,统计了凝固钩周围气泡和夹杂物的分布,讨论了不同浇铸参数对铸坯凝固钩深度的影响,并通过Bikerman方程和弯月面凝固理论对凝固钩的不同特征进行了解释.结果表明：按形貌可将凝固钩分为完整叶状、双凝固钩、弯曲截断型和二次凝固型四种类型,其中二次凝固型的凝固钩出现的概率最高为46.8%,而完整叶状、弯曲截断型和二次凝固型的凝固钩出现概率分别为25.3%、7.6%和6.3%;研究发现,凝固钩周围的夹杂物数量明显多于其他区域的夹杂物数量,说明凝固钩能够捕获结晶器内上浮的夹杂物;对比不同浇铸参数发现,采用结晶器电磁制动装置（FC-Mold）、减小结晶器水口浸入深度、增大浇铸拉速均能够减小凝固钩的深度;Bikerman方程的计算结果和弯月面凝固理论能在机理上解释凝固钩的形貌特征.     

IF钢试生产实践

为提高鞍钢三炼钢生产的IF钢质量,对三炼钢转炉-RH精炼-连铸生产IF钢的工艺过程开展了较为系统的分析研究。研究发现试生产中RH真空精炼过程[C]含量过高,浇铸过程中增碳、二次氧化比较严重,经改进调整之后,铸坯中w(C)在30×10-6左右,w(N)在25×10-6以下,w(T.O)在20×10-6左右,达到了较高的洁净度水平。     

IF钢冷轧板表面缺陷研究

对IF钢冷轧板表面缺陷进行了分析研究,发现该缺陷是由夹杂物引起的,夹杂物为Al2O3颗粒与CaO-SiO2-A12O3-MgO—Na2O-K2O系的复杂氧化物。其来源很可能是中间包覆盖渣与浸入式水口内堵塞物的结合物。在轧制过程中,夹杂物的脆性部分被碾碎,呈颗粒状零散分布;塑性部分被碾平,不均匀地分布在铁基体表面上。