夹杂物在1873K含钛铝镇静铁水中的动态演变

<正>为了研究夹杂物在含钛铝镇静钢中的演变,制备了4种含铝量和含钛量不同的铁水,然后用扫描电镜和高温共焦扫描激光显微镜研究了试样中夹杂物的动态过程。高温共焦扫描激光显微镜显示Al2O3夹杂物强有力地互相吸引并且很容易附聚在一起。在高铝高钛钢水中,尽管能频繁地观察到夹杂物簇,其数量和尺寸都比较小。Al-Ti-O簇似乎很密集,与Al2O3簇     

超低碳钢精炼过程中Fe-Al-Ti-O类复合氧化物夹杂的演变与控制

超低碳钢是一种重要的汽车用钢材料, 钢中通常添加钛元素, 使其形成析出物, 提高钢材的深冲性.然而钛元素作为一种脱氧能力较强的元素, 进入钢液中通常首先形成氧化物.为了减少含钛氧化物夹杂的生成, 基于"转炉-RH-连铸"的超低碳钢生产流程, 对RH精炼过程进行系统取样, 分析了铝脱氧剂加入后及合金化元素钛加入后的氧、氮气体含量变化及夹杂物特征变化, 并使用FactSage热力学计算软件对Fe-Al-Ti-O夹杂物稳定相图进行计算.研究结果显示, 含钛类氧化物夹杂通常以Al₂O₃类夹杂物作为形核质点, 对其形成包裹状夹杂物.若避免含Ti夹杂物的生成, 当钢中Ti质量分数为0.1%时, 钢中溶解Al质量分数应在0.01%以上.对含钛氧化物的生成及长大流程进行研究, 通过对Al₂O₃夹杂物及Ti₂O₃夹杂物粗化率的计算及附着功的比较可知, Ti₂O₃夹杂物在1600℃时的熟化生长速率较Al₂O₃较大且Ti₂O₃夹杂物与Al₂O₃夹杂物相比不容易相互碰撞融合并从钢液中去除.若提高精炼过程中的氧化物夹杂物去除率, 应严格控制含钛氧化物类夹杂物的生成.      

典型含钛超纯铁素体不锈钢冶炼-连铸过程夹杂物衍变研究

通过热力学分析、扫描电镜和EDS能谱分析等方法,系统研究了一种典型含钛超纯铁素体不锈钢（/%:≤0.01C,17.5～18.5Cr,0.40～0.55Nb,0.10～0.25Ti）80 t K-OBM-S-VOD-LF-200 mm×1 240 mm CCM过程夹杂物的衍变。结果表明,VOD还原期采用Si-Al复合脱氧,夹杂物类型以Al2O3-CaO-SiO2-MgO和Al2O3-CaO-MgO为主,钛合金化后夹杂物转变为Al2O3-CaO-TiOx-MgO,由于此类夹杂物熔点高、尺寸大,且很难通过钙处理变性,容易聚集造成水口堵塞。通过提高铝钛比至0.11以上,降低钛合金化前钢中全氧含量至25×10-6以下,使用纯净的钛铁合金可以避免形成大尺寸的含TiOx夹杂物。     

RH精炼过程中IF钢小型夹杂物演变规律分析

以邯钢IF钢生产过程中某浇次的前两炉为研究对象,通过采用分工序取样,并借助氮氧分析仪、扫描电镜及EDS分析等手段,系统分析了RH精炼过程中IF钢夹杂物的演变规律。结果表明:(1)氮含量在脱氧3 min时最低分别为0. 001 8%和0. 001 4%,随后逐渐升高,到静置30 min时分别达到0. 002 7%和0. 002 3%。全氧含量变化与氮含量相反,脱氧3 min时最高,分别达到0. 006 6%和0. 006 2%,至静置30 min时分别降至0. 003 74%和0. 003 71%;(2)脱碳结束时,夹杂物主要为MnO、P2O5、MnS夹杂及其组成的复合夹杂,尺寸在2～3μm之间。加铝脱氧3 min后,夹杂物以球状或簇状的Al2O3夹杂为主,尺寸在2～100μm之间。合金化后,夹杂物主要以Ti N夹杂、纯Al2O3夹杂、Al2O3-Ti N夹杂、Al2O3-Ti O2夹杂和A2O3-MnS-Ti N复合夹杂物为主,尺寸在1～20μm之间。随着静置时间的增加,夹杂物Al2O3-Ti O2夹杂数量减少,Al2O3-MgO略有增加,其他夹杂物的变化不明显。     

超低碳钢精炼过程中Fe-Al-Ti-O类复合氧化物夹杂的演变与控制

超低碳钢是一种重要的汽车用钢材料,钢中通常添加钛元素,使其形成析出物,提高钢材的深冲性.然而钛元素作为一种脱氧能力较强的元素,进入钢液中通常首先形成氧化物.为了减少含钛氧化物夹杂的生成,基于"转炉—RH—连铸"的超低碳钢生产流程,对RH精炼过程进行系统取样,分析了铝脱氧剂加入后及合金化元素钛加入后的氧、氮气体含量变化及夹杂物特征变化,并使用FactSage热力学计算软件对Fe-Al-Ti-O夹杂物稳定相图进行计算.研究结果显示,含钛类氧化物夹杂通常以Al_2O_3类夹杂物作为形核质点,对其形成包裹状夹杂物.若避免含Ti夹杂物的生成,当钢中Ti质量分数为0. 1%时,钢中溶解Al质量分数应在0. 01%以上.对含钛氧化物的生成及长大流程进行研究,通过对Al_2O_3夹杂物及Ti_2O_3夹杂物粗化率的计算及附着功的比较可知,Ti_2O_3夹杂物在1600℃时的熟化生长速率较Al_2O_3较大且Ti_2O_3夹杂物与Al_2O_3夹杂物相比不容易相互碰撞融合并从钢液中去除.若提高精炼过程中的氧化物夹杂物去除率,应严格控制含钛氧化物类夹杂物的生成.     

添加A12O3纳米粉对中空钢55SiMnMo力学性能与夹杂物的影响

研究了中空钢55SiMnMo还原前期加0、018％、铸锭时加0．002％的120nmAl2O3纳米粉后钢的力学性能和夹杂物。结果表明，添加0．02％Al2O3纳米粉使锻后空冷55SiMnMo钢的屈服强度提高了13．9％，常温冲击韧性提高了70．8％；场发射SEM观察得出Al2O3纳米颗粒大多数成为非金属夹杂物的核心，钢中大部分夹杂物得到了细化，尺寸均在300nm～3μm之间。     

Al对含钛430不锈钢夹杂物的影响

在实验室条件下考查了Al含量对含钛430不锈钢的Ti/Al夹杂物的影响,发现随着Al含量增加,夹杂物尺寸增加,并且从含Al高的钢样中观察到了Ti2O3与Al2O3固溶体;通过计算Ti2O3与Al2O3之间的错配度,证明了Ti2O3很容易依附于Al2O3形核,为了防止大颗粒夹杂物的生成,从热力学角度分析了Al对含钛氧化物...     

硫酸铝铵原位分解制备Al2O3颗粒增强铝基复合材料

向铸铝ADC12熔体中添加脱水后的硫酸铝铵,反应分解的Al2O3原位生成颗粒增强铝基复合材料,该方法既可节约成本,同时由NH4Al（SO4）2分解的SO3对熔体具有精炼作用．SEM观察表明,Al2O3颗粒在铝基体中细小弥散分布,形成球形、不团聚的增强体颗粒．与基材相比,该复合材料的耐磨性明显提高;拉伸试验显示,复合材料的抗拉强度和延伸率有所降低．     

超低碳钢钢中夹杂物的研究

为控制超低碳钢中的簇状夹杂物,对超低碳钢中的夹杂物和与全氧含量的关系进行了研究.钢中的夹杂物主要是Al2O3夹杂和Al2O3-TiN复合夹杂,独立夹杂物尺寸大部分小于10 μm.铸坯中w(TO)小于0.003 0%时,钢中仍存在簇状Al2O3夹杂;Al2O3簇状夹杂物与铸坯中全氧含量没有直接关系,所以钢中的全氧含量不能完全代表钢中夹杂物的水平.钢中的簇状Al2O3夹杂物与RH脱碳结束活度氧有关,要控制超低碳钢中簇状Al2O3夹杂物必须稳定生产工艺,减少RH加铝升温,使RH脱碳结束活度氧保持在一定范围.     

超低碳深冲钢冶炼全流程中夹杂物分析

采用光学显微镜和扫描电镜对超低碳深冲钢冶炼全流程中的夹杂物进行分析。结果表明，RH精炼过程中的夹杂物由FeO转变为Al2O3类脱氧产物；中间包浇铸过程中的夹杂物以Al2O3·TiOx类夹杂为主，但受到钢包渣和中间包渣的影响；连铸过程中的夹杂物以铝钛夹杂为主，夹杂物的形成与结晶器内的卷渣紧密相关。     

钛对铌微合金化钢夹杂物析出行为的影响

采用高频真空感应炉在1 550℃的Ar气氛中冶炼不同钛含量的钛、铌微合金化钢并对其进行热处理。分析了钛加入量对钢的成分、组织结构、钢中典型夹杂物及宏观力学性能的影响。研究结果表明:采用Al脱氧后的钛、铌微合金化钢氧含量降低到0.002 0%左右,合金元素的利用率超过80%。钢中的夹杂物主要有球形或近似球形的Al2O3、SiO2、TiOx及其复合夹杂。(Ti,Nb)(C,N)、NbC、TiC夹杂以氧化物夹杂为核心析出。随着钛合金加入量的增加,钢样中的部分夹杂物形貌由球形发展成长方形。经共聚焦激光扫描高温显微镜热处理过的钢样中析出较多细小的(Ti,Nb)(C,N)夹杂物。随着钛含量的增加,热处理后的钢中小于1μm夹杂物数量急剧增加,尺寸大于1μm的夹杂物的数量呈现减少的趋势。高温在线金相组织分析表明:钢中钛加入量增加,高温奥氏体晶粒变小,钢的组织细化,从而钢的宏观硬度增高。     

烧结法制备中间合金Al3Ti相

采用TiO2粉、CaO和Al粉为原料,经混匀、压制和烧结后,制备出中间合金Al3Ti相,利用XRD、SEM-EDS、XPS等手段,对反应后样品的物相组成、微观形貌和原子价态进行分析表征。结果表明,在烧结温度1 400 ℃、烧结时间30 min、铝钛比1.3和钙铝比1.6的条件下,烧结产物主要物相为Al3Ti、Al和CaAl2O4,烧结产物形貌呈现相间分布,TiO2存在逐级还原的现象,烧结法制备中间合金Al3Ti相是可行的。     

含钛焊丝钢铝钛氧化物夹杂形成的热力学分析及应用

采用热力学方法对含钛合金焊丝钢中氧化铝和氧化钛夹杂物的形成进行了理论计算.利用扫描电镜对钢中夹杂物的性质进行了分析.结果表明:TiO2-Al2O3和Ti2O3-Al2O3竞争氧化反应的临界条件分别为[％Ti]/[％Al]4/3=84.49和[％Ti]/[％Al]=7.46;当[％Ti]/[％Al]4/3＜ 84.49和[％Ti]/[％Al]＜7.46时,钢中优先生成Al2O3,反之生成Ti2O3或TiO2.当钢中w(Alt)由0.036 0％降至0.004 6％,钢中夹杂由Al2O3向Al2O3·TiOx、TiOx型转变,与理论计算相符.通过控制钢中w(Alt)＜0.005 0％和软吹工艺参数,可有效减少Al2O3夹杂数量,连浇炉数提高至6炉.     

GCr15轴承钢120t LF精炼终点CaO-MgO-Al2O3夹杂的特性研究

采用ASPEX自动扫描电子显微镜夹杂物分析系统,结合热力学理论分析,研究了GCr15轴承钢LF精炼终点CaO-MgO-Al2O3夹杂的形成机理.结果 表明,LF精炼开始达到稳定时,钢液中的夹杂物主要以Al2O3夹杂为主,到LF精炼终点时演变成为近似球形的Al-Mg-Ca-(S)类复合夹杂.MgO·Al2O3/CaO·A...     

钛稳定化不锈钢中夹杂物的形成和变化

研究了钛稳定化不锈钢冶炼过程中夹杂物的形成和变化,分析了钢中Al、Ca、Ti和二次氧化对夹杂物的影响。结果表明,321不锈钢中主要存在CaO·TiO2MgO·Al2O3双相夹杂物和TiN夹杂物。喂钛线前钢中主要有CaOSiO2Al2O3、CaOSiO2等夹杂物,喂钛线后与钛转变为CaO·TiO2MgO·Al2O3。不加Al和CaSi脱氧,或者用CaSi脱氧后,通过喂钛线前的吹氩弱搅拌,尽可能排除钢中含CaO的夹杂物,可显著降低喂钛线后CaO·TiO2MgO·Al2O3夹杂物的数量。控制钢液二次氧化可避免形成新的CaO·TiO2MgO·Al2O3夹杂物。降低铝的质量分数,可减少形成含MgO·Al2O3芯的TiN数量。浇铸过程存在二次氧化时,部分TiN会氧化成TiOx。     

添加剂对薄板坯连铸保护渣吸附Al_2O_3夹杂的影响

研究了不同添加剂的加入对保护渣吸附Al2O3夹杂后熔化温度的变化,以及添加剂对于保护渣吸附Al2O3夹杂能力的影响。实验结果表明:添加剂w(Li2CO3)由4%增加到10%时,保护渣吸附Al2O3夹杂后熔化温度呈下降趋势;添加NaF和Na2CO3,熔化温度呈上升趋势;添加人造冰晶石和硼砂时,当w(Al2O3)由3%增加到6%时,熔化温度呈上升趋势,当w(Al2O3)6%时,熔化温度呈明显下降趋势。添加剂影响保护渣吸附Al2O3夹杂能力的顺序依次为Li2CO3NaFNa2CO3人造冰晶石硼砂。实验结果对于薄板坯连铸保护渣的设计具有一定的指导意义。     

转炉--CAS--连铸工艺生产低碳铝镇静钢中非金属夹杂物的研究

采用添加示踪剂方法研究了转炉— CAS精炼—连铸工艺生产的低碳铝镇静钢中的非金属夹杂物 ,发现出钢或 CAS精炼过程钢包炉渣与钢液作用生成的夹杂物 ,其中尺寸在 30 μm以下的夹杂物很难从钢液中完全上浮排除。铸坯中主要的非金属夹杂物为来源于钢包炉渣与钢液作用生成的球形夹杂物、块状 Al2 O3夹杂物和簇群状 Al2 O3夹杂物。连铸坯 T[O]在 ( 1 4～ 1 7)× 1 0 - 6之间 ,非金属夹杂物含量在 2 .3mg/ 1 0 kg左右 ,表明该工艺可以生产较高洁净度的低碳铝镇静钢铸坯。     

超低氧含量弹簧钢中非金属夹杂物的控制

为了减小夹杂物对Al脱氧弹簧钢的危害,通过钢渣之间、钢液和夹杂物之间的反应尽快使脱氧产物Al2O3夹杂变性为低熔点的铝酸钙夹杂.炉渣ω(CaO)/ω(MgO)高,夹杂物更容易转变为铝酸钙夹杂物,炉渣ω(CaO)/ω(MgO)大于8时,在LF精炼中期,夹杂物已经由MgO·Al2O3尖晶石向铝酸钙转变;炉渣的氧化性延缓了夹杂物向铝酸钙的转变;钢液S、Al含量低,夹杂物更容易控制在低熔点区域内.随着钢液T.O的降低,夹杂物中氧化物夹杂占的比例逐渐减少,CaS夹杂占的比例逐渐增加.     

高碱度、高w(Al2O3)渣条件下钢中铝的控制

对高碱度、高w(Al2O3)顶渣条件下,钢中铝的控制以及钢中夹杂物的特性进行了实验研究.结果表明,采用高碱度、高w(Al2O3)顶渣,钢中w(Al) 和w(O) 低且相对稳定,并生成低熔点、球形夹杂物.这一结果有助于提高钢材质量,且为解决连铸水口堵塞提出了1种新的方法.     

电铝热还原法制备TiAl合金理论及试验研究

以钛白粉为原料,采用电铝热还原的方法一步合成制备Ti Al合金。研究了不同温度和不同配铝量对渣—金分离,渣系的物相,合金组织、成分和物相的影响规律。通过理论分析可以看出,焙烧温度提高,渣的黏度降低,有利于实现渣金分离,从试验研究可以看出,温度为1 550℃时渣金分离效果较好;配铝量对还原渣和合金的成分有较大影响,配铝量不足,渣中有较多的低价钛氧化物存在,导致渣的熔点升高和黏度增大,Al/Ti O20.7时,渣—金分离较好;配铝量增加提高了合金收率及钛收率,且使钛铝合金中铝含量增加及物相发生转变,Al/Ti O2=0.7,合金中的主要物相Ti Al和Ti3Al,Al/Ti O2=0.9时,主要物相为Ti Al和Ti Al3。通过XRD、SEM和能谱分析可以看出,合金中夹杂的渣的主要物相为Ca Al4O7。