高牌号无取向硅钢铸坯夹杂物浅析

在实验室首次模拟CSP流程生产出高牌号无取向硅钢,本文对铸坯夹杂物形貌、大小及类型作了初步研究和分析。     

连铸坯夹杂物控制

1前言钢中存在着非金属夹杂物，这些夹杂物破坏钢的连续性和致密性。由于人们对钢材质量的要求日益提高，因而对夹杂物的研究日益加深。近期研究表明，只有那些尺寸大于“临界值”的夹杂物才起重要影响。因此，钢中非金属夹杂物对钢材及钢制品质量的影响，主要决定于钢中夹杂物的控制程度。与钢锭相比，连铸坯中夹杂物的来源广泛，组成复杂。由于结晶器液相穴内的夹杂物上浮困难，因而对夹杂物的控制更具实际意义。2连铸坯夹杂物控制途径由于钢的用途不同，控制钢中非金属夹杂物的程度应有所不同。对于建筑用材ZOMnsi钢、Q345钢和普通工业…     

电工硅钢不同连铸坯的非金属夹杂物数量研究

以国内某钢厂电工硅钢为研究对象,通过工业试验及取样分析,系统研究了铝脱氧工艺条件下电工硅钢连铸中间包钢液和铸坯中夹杂物数量和面积分率的变化规律.在本实验条件下,得到以下结论:正常浇注条件下,铝脱氧电工硅钢连铸坯中非金属夹杂物平均数量和面积分率分别为25.9个/mm2和0.003 1%;在开浇初期、换包及浇注末期,连铸中间包内钢液中的非金属夹杂物数量和面积分率均有不同程度的增加;在非稳态浇注时期的中间包流场有待于进一步优化控制;电工硅钢连铸坯的合理切头长度为6 m.     

冷却速率对无取向硅钢中夹杂物析出行为的影响

借助高温激光共聚焦显微镜实时观察了无取向硅钢(/%:0.001 8C,0.76Si,0.24Mn,0.074P,0.003S,0.001 Al,0.005 60,0.001 1N)连铸坯切取的试样从1 400℃以5~40℃/s的速率冷却至600℃时组织变化,并在实时观察后用非水溶液电解提取和分析了试样中的夹杂物。结果表明,冷却至987~1 020℃(高温)和830~636℃(低温)两阶段,分别开始有新相析出,并分别于952~918℃和804~636℃析出结束。第一(高温)阶段,随冷却速率增加,新相的开始、结束析出温度均升高,但析出温度区间减小;第二(低温)阶段,随冷却速率增加新相的开始、结束析出温度均降低,但析出温度区间增大;此外在较低冷却速率下,高温阶段有利于新相充分析出,在较高冷却速率下,低温阶段有利于新相充分析出;随着冷却速率增加,夹杂物抑制晶粒长大的效果逐渐减少,试样平均晶粒尺寸先是减少,并在10℃/s时达到最小,而后单调、快速增加。因此,应该选择5℃/s以下或者20℃/s以上的冷却速率,并尽可能避免生成0.21~0.50μm MnS、AlN以及冷却后期析出的Cu_xS夹杂物,使成品获得较好的磁性能。      

薄板坯连铸连轧流程试制含钒钛取向硅钢中氮化物析出相

通过热力学计算与模拟试验研究了含钒钛取向硅钢中氮化物析出相的析出规律与析出行为,并探讨了含钒钛元素的氮化物析出相作为薄板坯连铸连轧流程制备取向硅钢中辅助抑制剂的可行性.研究表明,在所冶炼的含钒钛取向硅钢的成分范围内,TiN在钢液凝固末期便具备析出的热力学条件,而AlN与VN只可能在凝固后的α+γ或α+Fe₃C两相区内析出.含钒钛取向硅钢中氮化物析出相以成分复杂的复合析出相为主,且随着钒钛加入量的增加,钢中抑制剂析出相总的分布密度由于含钒钛元素的氮化物析出相的增加而明显提高,使抑制剂抑制初次再结晶晶粒正常长大的能力得以加强,最终成品的磁感应强度值B₈由1.857 T提升至1.898 T.同时,加入不高于0.007%的Ti与不高于0.005%的V不会影响中间脱碳退火工序的脱碳效果以及高温退火净化阶段硫、氮的脱除效果,其形成的含钒钛元素的纳米级氮化物析出相适合作为薄板坯连铸连轧流程制备取向硅钢的辅助抑制剂.     

锰含量对无取向硅钢夹杂物析出的影响在线观察

借助高温激光共聚焦显微镜,在线观察了不同Mn含量下无取向硅钢试样中的夹杂物析出、变化情况。结果表明,Mn含量为0.77%、0.32%时,对应试样的夹杂物数量分别为1 000万个/mm3、1 600万个/mm3。其中,0.77%Mn含量试样,夹杂物在1 115~1 098℃、1 068~1 032℃析出;0.32%Mn含量试样,夹杂物在1 086~1 068℃析出。0.77%Mn含量试样,优先析出球形、椭球形Mn S夹杂,其析出夹杂数量较少,尺寸较大,能有效抑制Al N、CuxS夹杂析出;0.32%Mn含量试样,优先析出相当数量Mn S夹杂,并作为Al N夹杂析出核心,形成Mn S+Al N复合夹杂。这种复合夹杂物数量较多,尺寸也较大。     

连铸大方坯非金属夹杂物研究

通过定量金相法和化学电解法对连铸生产时不同浇铸部位连铸坯内部非金属夹杂物的分布情况进行了详细分析,结果表明,连铸时首炉第1支连铸坯的夹杂物明显多于其它连铸坯;铸坯中的硫化物夹杂以硫化铁为主;氧化物夹杂以二氧化硅为主;在连铸坯的内外弧1/4处及左右宽度的1/4处夹杂物分布最多.     

稀土处理无取向硅钢中夹杂物的控制

结合工业化生产的高效硅钢,进行了RH精炼稀土处理试验研究.针对不同的稀土处理条件,观察了夹杂物的形貌和尺寸分布,探讨了稀土处理后钢中的夹杂物形成、变化规律.结果表明:试验条件下,最佳的稀土合金添加数量为0.6～0.9 kg/t.经过合适的稀土处理后,可以有效抑制尺寸相对较小的、不规则的AlN、MnS复合夹杂生成,促进钢...     

抑制剂形成元素对取向硅钢中夹杂物析出行为及热轧组织的影响

研究了铝、氮和锰、硫摩尔比对取向硅钢中夹杂物的析出行为及热轧组织的影响。结果表明,钢中的夹杂物是少量尺寸小于5μm的、以Al2O3为核心外包Mn S与Al N的复合物;钢中析出物主要为尺寸小于0.5μm的Mn S与Al N的复合抑制剂。其中氮铝摩尔比为0.9、锰硫摩尔比为15.7的取向硅钢中析出物数量最多,铸坯中数量为5 937个/mm3,热轧板坯中数量为7 024个/mm3;平均尺寸最小,铸坯中尺寸为0.17μm,热轧板坯中尺寸0.15μm,热轧后钢中析出物数量增加,并且热轧板坯边缘和中心组织都最均匀。     

取向硅钢热力学平衡析出相的计算和分析

为了提高取向硅钢磁性能的稳定性,采用Thermo-Calc软件系统分析了取向硅钢基本合金元素C、Si、Mn、S、Al、N对γ相的转变温度、最大含量、最大含量对应温度,AlN和MnS固溶析出转变温度以及最大析出量的影响。计算结果表明：C含量增加,γ相的转变温度升高、最大含量增加、最大含量对应的温度也升高;Si含量增加,γ相的转变温度降低、最大含量减少、最大含量对应的温度降低;MnS相最大析出量主要受S含量的影响;AlN相最大析出量随N含量增加而大幅增加。     

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。     

不同成分体系无取向电工钢中夹杂物和析出物对比

采用ASPEX自动扫描电镜和场发射扫描电镜,分析了不同铝、硅质量分数的无取向电工钢中的夹杂物和析出物的种类和形貌特征。采用FactSage热力学软件对夹杂物和析出物的形成进行了热力学分析。随着无取向电工钢中铝质量分数增加,氧化物类型转变规律为SiO2-Al2O3-MnO→Al2O3→MgO·Al2O3。对于铝脱氧无取向电工钢,氮化物类型为多边形的AlN。钢中铝质量分数和AlN的平均尺寸之间符合以下公式:{d}μm=3.75·[%Al]-0.57。随着铝质量分数增加,对耐火材料的侵蚀逐渐增强,钢中的镁质量分数逐渐增加。随着无取向电工钢中镁质量分数增加和硫含量降低,硫化物的转变规律为:(Mn,Cu)S→(Mn,Mg)S→MgS。     

控制连铸坯夹杂物工艺技术的进步

综述控制连铸坯夹杂物工艺技术的进步，并着重指出对氧化物和硫化物的变性处理，可以有效地改善夹杂物的形态和分布。     

中高牌号无取向硅钢的铸态组织及夹杂物形貌浅析

在实验室首次模拟CSP流程生产出中高牌号的无取向硅钢，对铸坯的铸态组织及夹杂物形貌、大小及类型作了初步讨论。     

帘线钢中钛夹杂物形貌和析出尺寸的计算

采用光学显微镜、SEM和EPMA分析了帘线钢中钛夹杂物形貌,定性分析了其成分,并运用热力学、凝固偏析及长大动力学理论初步计算得出:在目前南钢80级帘线钢生产条件下,TiN只能在凝固率大于98%的两相区或固相区生成,TiN夹杂的最大尺寸小于7μm。     

超低碳钢连铸头坯夹杂物研究

对某厂BOF-RH-CC生产的超低碳钢头坯夹杂物变化规律进行研究,结果表明:头坯中T[O]和氮含量均随着浇铸长度的增加呈明显的下降趋势;头坯中显微夹杂物数量和大型夹杂物数量随着浇铸长度的增加大体都呈减少趋势;头坯中显微夹杂物主要为:Al2O3、TiN和A12O3-TiN复合夹杂物;大型夹杂物的来源主要为:TiN、SiO2、Al2O3、含K的铝硅酸盐和Na的钙铝硅酸盐复合夹杂物;与正常坯相比较,头坯夹杂物数量在浇铸长度为3.5m以后与正常坯水平相一致.     

连铸小方坯夹杂物来源与控制

通过金相观察、大样电解、电子探针和扫描电镜等手段，对南钢连铸小方坯中的夹杂物进行研究，找出了夹杂物数量、尺寸、组成、分布和类型在连铸不同工序中的变化规律，提出了改善小方坯洁净度的建议。     

日本高磁感取向硅钢连铸坯生产技术

为了生产高磁感取向硅钢板用板坯,钢中添加Bi：0．0005％～0．05％,加入时,在中间包的外侧的钢水池中形成上围堰,并且用被覆了铁的圆桶,桶内装入Bi或Bi的合金加入到钢水中,钢水流量除以喷嘴内面积求出浸渍喷嘴内的钢水流量密度Q（≥0．9t／（m^2·s^-1））,为了使结晶内液面形成旋流,采用电磁搅拌,其推力F要满足关系式（3．000≤F≤10．000Pa·m^-1）。