高端重要用途特殊钢非金属夹杂物控制技术研究

介绍了作者在高铁车轴钢和硅片切割丝钢非金属夹杂物控制方面的研究进展:(1)针对高铁车轴钢大型非金属夹杂物问题,在钢超低氧含量控制基础上(w(T.O)=0.000 45%~0.000 6%),通过进一步强化RH真空精炼、严格控制二次氧化、生成液态夹杂物以抑制其相互聚集等措施,使钢中大型非金属夹杂物得到有效控制;(2)针对硅片切割丝生产由于夹杂物造成的断丝问题,通过减少CaOSiO_2-Al_2O_3系夹杂,在钢中生成MnO-SiO_2-Al_2O_3/SiO_2复相夹杂物,并严格控制外来夹杂物,使切割丝拉拔抗断裂性能显著提升;(3)采用该研究开发的夹杂物控制技术,马钢生产高铁轮对已用于沪昆高铁线列车,邢钢生产直径0.12mm切割丝,不断丝长度提高至1万km以上,达到了国际顶级切割丝质量水平。     

夹杂物对钢塑性和韧性的影响研究进展

摘要：非金属夹杂物与钢的塑性和韧性有着必然的联系,如何降低夹杂物对钢性能的危害一直是冶金和材料领域关注的重点。从夹杂物类型、尺寸、数量、分布及其物理性能等角度归纳总结了夹杂物对钢塑性和韧性的影响,并分析了夹杂物引起材料断裂的机制。最后,对夹杂物与钢材性能的关系进行了展望,为钢铁企业非金属夹杂物的控制提供理论依据和技术参考。     

含Zr低合金高强度钢中夹杂物的特性

用电子探针研究了含Zr低合金高强度钢中夹杂物的形貌、大小及分布等特性。结果表明 ,钢样中的夹杂物为圆形 ,呈分散分布 ,其组成系含ZrO2 的复合夹杂物 ,而且MnS依附此复合夹杂物成核和长大。钢中添加少量Zr可明显改善夹杂物形态和分布 ,从而改善钢的强度和韧性     

谈针对钢中非金属夹杂物的有效检验

钢中非金属夹杂物包括了外来夹杂物和内生夹杂物两大类。其中,外来夹杂物指的是钢液凝固过程中没有及时浮出而残留夹杂在钢中的耐火材料和炉渣等。而内生夹杂物指的是钢在冶炼过程中,因为脱氧剂的加入以及氮、硫等元素溶解度下降,会形成非金属性质的氧化物、硅酸盐以及硫化物和氮化物等。钢材料的韧性、塑性以及疲劳性能会因非金属夹杂物的存在而降低,并且,其危害会随着钢的强度增高而增多。因此,对钢中非金属夹杂物的检验非常有必要。     

25MnBM履带板用钢非金属夹杂物控制工艺研究

采用50 t电弧炉短流程生产25MnBM履带板用钢。研究了钢中TiN夹杂物的控制工艺及稀土对25MnBM钢中非金属夹杂物的影响。通过降低钢中氮含量至70×10^-6以下及优化连铸工艺,TiN夹杂物的数量及尺寸得到了大幅度的改善。通过添加稀土,研究稀土对25MnBM履带板用钢非金属夹杂物的影响,试验结果表明:按0.20～0.25 kg/t_钢加入稀土后,可使非金属夹杂物总面积减小,最大夹杂物尺寸和夹杂物平均尺寸减小,对钢起到了较好的净化作用。     

非金属夹杂物对30MnSi钢延迟断裂的影响

分析了非金属夹杂物对30MnSi钢延迟断裂的影响,重点介绍了影响唐钢第二钢轧厂30MnSi钢延迟断裂的几种典型非金属夹杂物,提出并实施了一系列的工艺优化措施,延迟断裂现象基本消除,用户使用良好。     

关于钢洁净度指数的讨论

首先从高品质钢的洁净化、精准化、均质化和细晶化四个方面引申出了钢中非金属夹杂物的问题,阐述了"非金属夹杂物不是钢的所有问题,但所有钢都有非金属夹杂物的问题"、"非金属夹杂物是钢的天然成分,可以通过研究非金属夹杂物的生成机理来确定其控制方略,进而改善钢的质量"等重要观点。讨论了总氧含量(T.O)作为钢洁净度指数的不足之处,进而提出了钢的洁净度指数(I_c=xT.O+y(Al_2O_3)),即对于铝脱氧钢,式中y为零,夹杂物的控制主要强调钢中T.O含量要低;对于硅锰脱氧钢,式中x为零,夹杂物的控制主要强调夹杂物中的Al_2O_3含量要低。基于此洁净度指数,总结了多种钢的洁净度和非金属夹杂物的控制目标。文中还讨论了稳态浇铸与非稳态浇铸对钢洁净度的影响,提出了钢水洁净度水平最好的情况是非稳态持续时间短,且钢中非金属夹杂物控制水平好。最后讨论了钢中非金属夹杂物数量和个数表征的几个经典问题,包括如何计算夹杂物的平均含量和平均尺寸、夹杂物尺寸组的大小和数量的关系、如何把二维的夹杂物尺寸分布结果转化为三维的结果。     

高碳磨球钢中Ds类夹杂物的形成机理及工业控制

Ds类非金属夹杂物尺寸大、延展性差,严重影响TL-1D磨球钢疲劳寿命等关键性能指标。对某企业TL-1D磨球钢进行全流程取样分析,结果表明该企业此钢种Ds类非金属夹杂物超标,且该钢种中的Ds类非金属夹杂物主要为Al₂O₃-CaO-MgO-CaS,在LF精炼钙处理后大量出现。总结出Ds类夹杂物形成机理为,首先以Al₂O₃为中心开始形核,之后其与钢液中[Mg]和[Ca]结合并长大形成CaO-Al₂O₃-MgO球状夹杂物,最后球状夹杂物外层与CaS结合形成Al₂O₃-CaO-MgO-CaS包裹体。工业试验结果证实,钙处理不利于TL-1D钢中Ds类非金属夹杂物的控制,会造成夹杂物尺寸增大,由此提出在TL-1D磨球钢生产精炼环节进行非钙处理的生产工艺方案。试验结果表明,钢液中钙含量处于饱和状态,优化后精炼渣成分趋于液相区,提升了精炼环节精炼渣系对夹杂物的软熔吸附性能,提高了Ds类非金属夹杂物上浮至渣层时的吸附去除率,最终使连...     

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。     

拉伸载荷作用下AlN夹杂物对航空用超高强度钢中裂纹萌生的影响

 采用扫描电镜原位观测法,跟踪观察了航空用超高强度钢中长方型夹杂物导致裂纹萌生与扩展的微观行为。结果表明,拉伸载荷作用下,航空用超高强度钢中裂纹萌生的方式与夹杂物尺寸及夹杂物周围孔洞的大小有关。当夹杂物面积小于一定值时,无论夹杂物周围有无孔洞,裂纹均以夹杂物/基体界面开裂的方式萌生;当夹杂物面积大于一定值后,若夹杂物/基体界面基本完好,则裂纹易以夹杂物自身开裂的方式萌生;若夹杂物周围孔洞面积较大,则裂纹易以夹杂物/基体界面开裂的方式萌生。     

帘线钢中非金属夹杂物控制技术

为了满足高强度钢帘线的生产要求,必须降低钢中不变形非金属夹杂物的尺寸和数量。本文对帘线钢中氧化物夹杂物控制机理进行了总结,并对国内几家著名钢厂控制帘线钢夹杂物的措施进行了分析。     

不同冶炼方法下50Mn环件钢非金属夹杂物的分析

为了研究马钢转炉冶炼与电炉冶炼在非金属夹杂物控制水平方面的差异,利用ASPEX夹杂物分析仪分别对转炉钢与电炉钢轧制环件进行了夹杂物定量检测分析。结果表明:电炉钢轧制环件中单位面积内的夹杂物数量约为8.0个/mm2,而转炉钢轧制环件中单位面积内的夹杂物数量为17.6个/mm2;电炉钢中超过10μm的大尺寸夹杂物约占夹杂物总数的2.84%,而转炉钢试样中10μm以上的夹杂物约占夹杂物总数的4.85%。虽然电炉钢的洁净度优于转炉钢,但电炉钢10μm以上大尺寸夹杂物中脆性夹杂物的比例明显高于转炉钢,提高电炉钢中脆性夹杂物的控制水平仍是今后电炉钢冶炼控制的重点。     

在精炼处理和连铸阶段采集的低碳铝和硅镇静钢试样中非金属夹杂物的性质分析

非金属夹杂物的数量、分布、尺寸和化学成分对钢的性能有直接影响。通过控制这些夹杂物的尺寸和化学成分可以生产出优质产品。区分夹杂物的性质和控制夹杂物的形成对钢的清洁度十分重要。通过检验非金属夹杂物的化学成分可以预测夹杂物在钢中的性能。为了研究夹杂物的化学成分、尺寸和分布，某钢厂在二次精炼和连铸阶段采集了低碳铝和硅镇静钢的试样。试样用扫描电子显微镜（SEM）采用EDS系统进行分析。通过分析结果可以判定夹杂物的性质，分析精炼过程对减少夹杂数量和减小比表面积的效果。还可以确定处理后残留的夹杂对钢的性能和连铸过程（浸入式水口的堵塞）的影响大小。     

帘线钢凝固过程夹杂物生成热力学及工业实践

 非金属夹杂物是影响帘线钢拉拔性能的重要因素之一,为了研究帘线钢中夹杂物的生成及转变机理,使用ASPEX自动扫描电镜观察分析了帘线钢工业生产过程中不同碱度条件下从钢液到铸坯中非金属夹杂物的转变现象,并使用FactSage7.0热力学计算软件对非金属夹杂物的转变机理进行了讨论。在高碱度条件下,钢液中非金属夹杂物主要类型为低熔点的CaO-SiO₂-Al₂O₃-MnO,铸坯中非金属夹杂物的CaO和MnO含量有所降低,同时SiO₂含量有所增加。在低碱度炉次中,钢液中非金属夹杂物主要为较高熔点的SiO₂-MnO-CaO类型,Al₂O₃含量较低。连铸坯中非金属夹杂物的SiO₂含量与钢液相比有所增加,同时MnO含量降低。热力学计算结果表明,帘线钢凝固和冷却过程中的非金属夹杂物转变由夹杂物自身的相转变和析出、非金属夹杂物和钢液间的化学反应以及溶解氧和钢基体化学成分的反应3方面原因造成。热力学计算结果较好地解释了帘线钢工业生产中钢液和铸坯中非金属夹杂物成分和形貌的转变,为帘线钢中非金属夹杂物的控制提供参考。     

GB10561—89“钢中非金属夹杂物显微评定方法”标准的执行与理解

非金属夹杂物是钢中不可避免的夹杂,它的存在使金属基体的连续性受到破坏,非金属夹杂物在钢中的形态、含量和分布都不同程度地影响了钢的各种性能,诸如常规力学性能、疲劳性能、加工性能等。因此,正确测定与评价钢中非金属夹杂物是提高钢材质量不可忽视的环节。     

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…     

夹杂物对超高强度钢应力应变场的影响

非金属夹杂物对钢性能的影响与夹杂物的特征参数密切相关.首先分析拉伸和疲劳载荷下超高强度钢中TiN夹杂物导致裂纹萌生的扫描电镜原位观察结果,采用MSC Marc有限元分析软件对夹杂物及周围基体的应力场进行计算,然后对拉伸载荷下不同特征参数的TiN夹杂物及周围基体的应力应变场进行模拟.结果表明,有限元法能够解释并预测夹杂物及周围基体的力学行为.三角形夹杂物尖角附近的应力集中最严重.矩形夹杂物内部高应力区的位置受夹杂物与外载荷方向夹角的影响.随邻近夹杂物间距的增大,基体内的最大应力由夹杂物外侧移至夹杂物之间.近表面夹杂物使得基体自由表面附近出现高应力区,基体内最大应力的位置受夹杂物与自由表面距离和尺寸的影响.      

日本钢中夹杂评价技术的最新动向(上)

一、前言 以钢中所含的氧化物为主的非金属夹杂物是钢成型时发生裂纹和产生疲劳断裂的起因,它会导致钢的成型性和疲劳寿命变差,同时它还是导致轧制时发生线状缺陷的原因等,因此对产品质量有很大的影响.夹杂物的粒度一般在超微米至数百微米,钢的各种特性在大多数情况下受一定粒度以上的夹杂物所控制.另外,只要知道夹杂物的起源,就可以进行必要的工艺改进和控制夹杂物,但由于缺乏有关夹杂物的组成、粒度和形态的数据资料,因此在钢中夹杂物评价中不仅要准确测定夹杂物的量,而且要准确测定夹杂物的化学组成、粒度和粒度分布.     

高速铁路用弹簧扣件疲劳失效分析

对高速铁路弹簧扣件的断口及基体进行了分析研究。结果表明:断口为典型的疲劳断裂,该断口的成因与材料的表面质量无关;经EPMA扫描分析,主要是由于钢中存在非金属夹杂物引起;经SEM及EDS分析可知,材料中存在较大尺寸的非金属夹杂物,主要为圆形且较硬的CaO、MgO、AL2O3、CaS等复合氧化物夹杂。文中还结合临界尺寸概念计算了非金属夹杂物的具体尺寸(4μm),计算结果与实际相吻合,进一步明确该断口是由于钢中存在较大尺寸(22~26μm)的非金属夹杂物引起。     

操作因素对连铸方坯非金属夹杂物的影响

1.序言冷轧钢和机械结构钢,用于制造汽车零件时,对非金属夹杂物减少的要求是很严格的。日本神户制钢所在使用新的方坯连铸机生产这些成品的过程中,从转炉到连铸采取了一贯的减少夹杂物的措施。本文将报导的是,在这些措施中,特别是在连铸阶段所采取的减少夹杂物的措施。