尹衍成（1991-），男，硕士，助理工程师

导致车轮辋裂的主要冶金因素包括存在棱角分明的 Al2O3夹杂、在浇钢砖表面蓄积而成的大型夹杂物、浇注耐材熔损脱落产物。采用“球状 MnS包裹点状氧化物”技术，可降低 Al2O3夹杂的危害。采用高铝质浇钢砖及“恒通钢量”浇注技术后，减少了浇钢砖表面蓄积形成的大型夹杂物以及耐材熔损脱落产物，模铸车轮轮辋不大于 .2mm”超声探伤合格率由 92%提升到 99%。采用连铸工艺后，车轮轮辋小于 . 1mm”超声探伤合格率达到 99.7%。     

轴承钢中间包首炉大型夹杂物分析及控制

为实现轴承钢洁净度的快速分析,采用高频水浸超声探伤中间包不同炉次的大型夹杂物情况,发现中间包首炉大型夹杂物超标严重。通过定位解剖后的电镜分析,可知大型夹杂物主要成分为铝酸钙类夹杂物。结合某厂轴承钢生产实际,分析确定中间包首炉大型夹杂物的主要来源为钢液二次氧化产物粘附在水口内壁,促进钢水中原有的铝酸钙类夹杂物沉积,最终水口结瘤物脱落导致。通过控制中间包烘烤温度、减少中间包内钢液二次氧化、采用旋流四孔水口,有效提高了中间包首炉的洁净度,水浸超声探伤结果表明,中间包首炉洁净度值(缺陷总长度/测试体积)由之前的170.4降至12.0mm/dm^(3)。     

AAR-B车轮钢夹杂物钙处理研究

通过研究在含Al复合脱氧工艺基础上的夹杂物钙处理方案,减少了钢液中的Al_2O_3夹杂物,并改变其结构,降低其对车轮性能的不利影响,促进MnS包裹在Al_2O_3夹杂物表面形成复合夹杂物,改善复合夹杂物周围的应力集中,从而改善车轮的断裂韧性。     

16MnDR容器钢120t LF-RH-CC过程的洁净度研究

通过LF、RH精炼和连铸过程对钢水和炉渣取样,对两炉16MnDR钢冶炼各阶段的T[O]含量和显微夹杂物的数量、尺寸及类型的变化进行了系统研究。结果表明:从LF进站→LF出站→RH破真空→钙处理→软吹→中间包浇注→轧材,两炉16MnDR钢中T[O]含量总体呈降低的趋势,其轧材中w (T[O])分别为0. 001 4%、0. 002 3%,达到其控制要求(w(T[O])≤0. 003 0%)。造成16MnDR轧材中夹杂物评级超标的大颗粒夹杂物主要为链状12CaO·7Al_2O_3夹杂、近球形MgO·Al_2O_3尖晶石和不规则Al_2O_3夹杂,其中12CaO·7Al_2O_3夹杂为钙处理产物,MgO·Al_2O_3夹杂主要为钢中酸溶铝和耐火材料中MgO的置换反应产物,不规则Al_2O_3夹杂主要来源于浸入式水口部位的耐火材料。     

S53钢中大型夹杂物分析

针对某钢厂丰田钢S53综合探伤合格率不足60%的情况,采用示踪分析法对大型夹杂物含量进行系统分析。结果表明,铸坯中的大型夹杂物主要有Si O2-Al2O3夹杂、Si O2夹杂、Ca O-Mg O-Si O2-Al2O3复合夹杂、Ca O-Si O2-Al2O3夹杂和部分硫化物夹杂。改进精炼渣后,正常坯的大型夹杂物平均含量为12.27 mg/10 kg,综合探伤合格率达90%以上。     

低铝脱氧不锈钢夹杂物演变规律分析

为改善2205双相不锈钢的洁净度以及探明夹杂物的演变规律,在不影响连铸可浇性前提下,以2205不锈钢"70 t EAF-70 t TSR-LF-CC"工艺流程中的"TSR还原期-LF二次精炼"部分为研究背景,尝试低铝脱氧工艺,将成品铝的质量分数控制在0.004 5%左右,使钢液中的夹杂物向镁铝尖晶石、钙铝酸盐等类型演变。通过对钢液中其气体含量以及夹杂物成分进行统计分析,试验结果表明:精炼结束后钢液全氧的质量分数为18×10-6,钢液中的夹杂物固液比例为1,呈半固半液结构;精炼阶段夹杂物按"MgO·Al_2O_3→MgO/MgO·Al_2O_3→CaO-MgO-Al_2O_3"的路径进行转变,LF出站得到的CaO-MgO-Al_2O_3夹杂物与常规铝脱氧得到的CaO-MgO-Al_2O_3夹杂物在结构组成存在差异:核心为纯MgO,中间层MgO·Al_2O_3,外层3CaO·Al_2O_3。     

DP780钢中大型夹杂物分析与控制

通过大样电解实验对DP780汽车用钢大型夹杂物进行了研究。结果表明,大型夹杂物的尺寸度在50~700μm之间。稳态铸坯中大型夹杂物以SiO_2-Al_2O_3和SiO_2-MnO复合氧化物为主;头坯中大型夹杂物以SiO_2-CaO-Al_2O_3和CaO-SiO_2氧化物夹杂为主;混浇坯中大型夹杂物以SiO_2和Al_2O_3-CaO-MgO复合氧化物为主,尾坯中大型夹杂物以SiO_2、SiO_2-Al_2O_3-MnO和SiO_2-Al_2O_3-CaO等复合氧化物为主。稳态坯各样大型夹杂物含量平均为34.25 mg/10 kg,处于正常水平。头坯大型夹杂物含量为39 mg/10 kg,比稳态坯高14%,混浇坯大型夹杂物含量平均为33.5 mg/10 kg,尾坯大型夹杂物含量为35 mg/10 kg,与稳态坯基本一致。     

铸造过程中DP590钢大型夹杂物研究

采用大样电解的方法,分析了DP590钢中大型夹杂物的类型、形貌、来源、组成及数量。结果表明,连铸坯中的大型夹杂物主要有简单的CaO-Al_2O_3型夹杂和含Na、Mn、Mg、Ti、As及S的CaO-Al_2O_3复合夹杂物,其主要来自于Ca处理后的脱氧产物及脱氧产物上浮到结晶器液面的卷渣。大型夹杂物的形状均呈不规则形状,以角状和颗粒状为主,少部分呈球状,粒径均在50~700μm之间。稳态坯中大型夹杂物含量为30 mg/10 kg,处于正常水平。头坯中大型夹杂物的数量比稳态坯高36.7%。混浇坯中大型夹杂物的数量比稳态坯高13.3%。尾坯中大型夹杂物的数量比稳态坯高16.7%。头坯中粒径大于300μm夹杂物占头坯中所有大型夹杂物的50%。稳态坯、混浇坯和尾坯中各粒度大型夹杂物所占铸坯类型的比重相差不大。     

Q235B板坯夹杂物研究

为提高某厂Q235B连铸板坯质量,采用金相法、无水溶液电解法及夹杂物自动扫描分析系统得出试样中夹杂物尺寸大多小于20μm,大于20μm数量少,其形貌多为不规则块状,小于20μm夹杂物为脱氧过程中产生的脱氧产物,成分为Al_2O_3-SiO_2或纯的Al_2O_3;大于20μm夹杂物是浇注过程中卷入的保护渣和钢水冲刷落入钢液的耐火材料,成分为CaO-Na_2O-Al_2O_3-SiO_2等硅酸盐及钙的铝酸盐。     

IF钢铸坯皮下夹杂分布规律研究

利用Aspex Explorer型扫描电镜,分析了IF钢连铸坯内外弧特征位置(宽面1/2,1/4和角部)皮下1～9 mm的夹杂分布规律。结果表明,从铸坯表面到内部,Al_2O_3夹杂和CaAl夹杂比例逐渐减小,含Ti夹杂比例明显上升;铸坯内弧夹杂数量、面积都比外弧大,但30μm以上夹杂内外弧分布均匀;在皮下0～3 mm夹杂逐渐减少,3～6 mm先增加后减少,6～9 mm逐渐增多;铸坯夹杂主要是Al_2O_3,其次为Al Ti复合夹杂和其他含Ti夹杂;5～10μm夹杂占72%,10～20μm占26.8%,20～30μm占1.8%;50μm以上夹杂主要含Ca。     

50Cr5MoV锻钢轧辊表面点状缺陷分析及探讨

采用SEM及EDS等检测手段对某机械设备厂EBT-LF-VD-VC-MSD工艺生产的50Cr5MoV支承辊辊身表面的点状缺陷的特点及其成因进行了分析研究。分析发现,支承辊钢表面的点缺陷由大量的Al_2O_3夹杂物造成,而且越靠近冒口的辊身表面上夹杂物来源越多,成分也越复杂。通过对夹杂物的化学成分和来源分析,认为夹杂物的产生主要来自于Al脱氧过程,浇铸过程中保护渣对夹杂物的去除能力有限,因此,应该在炼钢工艺过程有针对性地进行优化,来减少脱氧产物Al_2O_3进入钢中带来的内生夹杂,并提出了相应的改进措施。     

BOF-LF流程马口铁大型夹杂物研究

分析了低成本的,用于制造马口铁三片罐的150吨BOF-LF-CC工艺流程生产过程钢中大型夹杂物的演变规律。结果表明:大型夹杂物含量正常坯平均值4.8 mg/10 kg,头坯28.6 mg/10 kg,混浇坯64.7 mg/10 kg,尾坯92.2 mg/10 kg。正常坯大型夹杂物主要为Si O_2-Al_2O_3复合夹杂物,来源于脱氧产物;非稳态大型夹杂主要是Si O_2-Al_2O_3与其他的复合夹杂,含有C、K、Cl、Na元素,粒度以大于300μm为主,分析可知主要来源于结晶器卷渣。     

16Mn钢空心锻件探伤缺陷形成原因分析及工艺改进

对执行电炉(EBT)+钢包精炼(LF)+真空脱气(VD)+真空浇注(VC)双真空工艺路线生产的16Mn钢空心锻件进行了探伤,发现锻件(对应钢锭水口端)存在缺陷。对缺陷试样进行了宏观断口分析、扫描电镜观察及能谱分析。结果表明:筒体锻件缺陷是由大尺寸夹杂物导致的,缺陷处夹杂物主要成分为MnO-SiO_2-Al_2O_3-CaO、Al_2O_3-MgO-ZrO_2-CaO和SiO_2-Al_2O_3-ZrO_2。其中MnO-SiO_2-Al_2O_3-CaO和Al_2O_3-MgO-ZrO_2-CaO是脱氧过程和精炼合金化过程形成的,SiO_2-Al_2O_3-ZrO_2形成于浇注过程的导流管内壁冲刷,凝固过程该类夹杂物进一步聚集、合并、长大。基于以上分析提出了工艺改进措施,采用改进措施生产的锻件,探伤质量问题得到有效改善。     

薄带连铸低碳钢表面夹渣的形成机制

通过SEM、EDS、CSLM等手段考察了薄带连铸低碳钢表面夹渣的形貌、组成、含量、来源及熔点特性,探讨了表面夹渣缺陷的形成机制。结果表明,表面夹渣主要由3部分组成:ZrO_2、MgAl_2O_4、Al_2O_3-SiO_2-MnO三元复合氧化物,其各自占比分别为3.8%、7.3%、88.7%;通过CSLM高温加热的方法,可以观察到高熔点夹渣和低熔点夹渣分离的现象,证实了表面夹渣中Al_2O_3-SiO_2-MnO三元复合氧化物未能全部控制在低熔点区域。在薄带连铸浇铸硅锰脱氧低碳钢时,低熔点的Al_2O_3-SiO_2-MnO液态氧化物成为高熔点夹杂物颗粒之间的"液桥",该液体连接桥会对高熔点夹杂物颗粒形成聚集力和聚集效应,从而使夹杂物颗粒聚集长大,这是薄带连铸低碳钢形成表面夹渣缺陷的主要内因。     

CSP薄板坯连铸开浇炉次大型夹杂物研究与控制

某钢厂CSP薄板连铸生产高强汽车用钢、家电用钢等产品,开浇炉次卷板表面大型夹杂缺陷对产品质量造成严重危害,通过在中间包取样,采用扫描电镜、氧氮分析、光谱分析等手段,结合现场工艺参数,对产生夹杂缺陷的影响因素进行了分析研究。结果表明,造成CSP薄板坯开浇过程结晶器液面波动的主要原因为钢液二次氧化生成大量的夹杂物,以及钢液钙铝比控制不合理,造成钢液流动性变差。基于研究结果提出了相应的控制措施,开机炉次大型夹杂缺陷率降低了35.82%。     

弹簧钢SUP9D超声探伤缺陷分析

通过对弹簧钢SUP9D超声探伤不合格品进行水浸探伤和金相检测,发现SUP9D钢心部夹杂物位于皮下10.5~12.4 mm,沿纵向长度为18.2~24.9 mm,沿横向长度为200μm左右。对SUP9D钢心部夹杂物进行能谱分析,发现夹杂物成分为Mg、Al、Ca和O,判断夹杂物为Mg、Al、Ca的氧化物。形成原因为中间包内耐火材料溶损物聚集长大为大块氧化物夹杂后未充分上浮和排出,或是在水口附近聚集长大后,随钢液到结晶器后未充分上浮和排出导致。对中间包流场进行优化,增加控流装置,延长夹杂物上浮时间,是减少SUP9D钢内部大型夹杂物,提高SUP9D钢连铸坯内部质量的有效办法。     

镀锡基板钢非稳态浇注铸坯洁净度分析

为研究非稳态浇注对镀锡基板铸坯洁净度的影响,对BOF-LF-CC工艺生产的头坯、混交坯、换水口铸坯、尾坯进行取样分析,对铸坯中T.O、[N]、显微夹杂物、大型夹杂物及钢液成分与正常浇注状态下铸坯进行了对比。结果表明:非稳态浇注条件下,T.O、[N]含量由高到低顺序依此为:尾坯头坯混交坯换水口,其中尾坯中T.O含量为44×10~(-6),较正常坯升高了92.5%,N含量为85×10~(-6),是正常坯的4.08倍;显微夹杂物平均含量由高到低的顺序依次为:混浇坯尾坯换水口头坯,混浇坯显微夹杂平均水平为18.44个/mm2,是正常坯的2倍;非稳态浇注铸坯中大型夹杂物含量由高至低分别为:混浇坯尾坯头坯换水口,混浇坯中的大型夹杂物总量达到1 496 mg/(10kg);非稳态浇注铸坯的C含量普遍高于正常坯水平,Als含量低于正常坯水平。     

夹杂物对冷轧热成形钢氢致延迟开裂的影响

采用恒载荷试验和慢速率拉伸(SSRT)试验研究了1500 MPa级冷轧热成形钢氢致延迟开裂(HIDC)行为。使用金相显微镜和夹杂物分析仪观察和分析了钢的微观组织和夹杂物。结果显示,钢的延迟断裂临界应力值为772.5MPa,氢脆敏感性指数为77%。淬火前钢的组织为铁素体和珠光体,淬火后为板条马氏体,钢中夹杂物以具有尖锐棱角的TiN+Al_2O_3以及MnS为主。充氢条件下钢的断口表现出沿晶开裂特征,TiN和Al_2O_3夹杂物是氢致延迟开裂的裂纹源。     

稀土Ce对钎具钢中夹杂物的改质机理研究

通过向钎具钢中加入稀土Ce元素,研究了Ce对钎具钢中镁铝尖晶石和硫化物的改质过程和改质机理。结合SEM和EDS对钢中夹杂物的形貌、组成、数量和尺寸进行分析,采用Thermo-Calc和Factsage 6.3热力学软件对Ce改质尖晶石和硫化物的改质机理以及钢中合适Ce的质量分数进行理论计算。结果表明,稀土Ce对Al_2O_3、Mg Al_2O_4和(Ca,Mn)S都具有很好的改质效果。无Ce添加时,钎具钢中夹杂物以Mg Al_2O_4和(Ca,Mn)S为主;当钎具钢中的稀土含量为0.0078%时,Mg Al_2O_4被改质为Ce-O,(Ca,Mn)S被改质为Ce-S,同时还存在一定量的Ce-O和Mg O共生相,钢中夹杂物的尺寸减小。热力学计算结果表明,钢中不同的Ce含量对应不同的稀土夹杂物(Ce Al O_3、Ce-O)类型。稀土Ce对Mg Al_2O_4的改质顺序为:Mg Al_2O_4→Ce Al O_3+Mg O→Ce_2O_3+Mg O→Ce_2O_3,Factsage 6.3的理论计算结果与实验观察基本吻合。     

12Cr2Mo1V加氢钢表面缺陷分析

233 t 12Cr2Mo1V加氢钢锭超声检测时,发现水口端有?3～4 mm密集缺陷,解剖缺陷部位后采用扫描电镜能谱分析手段,确定了该缺陷主要为高熔点的MgO·Al_2O_3、CaO·MgO·Al_2O_3夹杂物。分析夹杂物来源,确定了钢锭无损检测不合格的主要原因,为冶炼生产高质量加氢钢锭提供依据。