铌微合金化高强钢中NbC析出相的生成机理

微合金化与热处理工艺是提升钢材性能最主要的两种方法.本文以DH980高强钢中NbC析出相为对象,研究了铌含量分别为210×10^-6、430×10^-6和690×10^-6和热处理温度分别为1000、1100、1200和1300℃的条件下,高强钢中NbC析出相的析出行为.使用高温硅钼炉熔炼DH980连铸坯并添加不同Nb含量进行铌合金化,再将所得水冷样置于硅钼炉中完成不同温度下的热处理实验,然后使用夹杂物自动扫描电镜对实验样品进行夹杂物扫描、统计.经分析,铌微合金化后的高强钢中主要的夹杂物为Al₂O₃、MnS和NbC,其中,NbC析出相的尺寸范围为0.7～6.0μm,而1.0～2.0μm尺寸的NbC居多.使用Factsage热力学计算软件计算NbC析出温度及析出量,随着钢中铌含量从210×10^-6增加至690×10^-6,NbC析出相的最高析出温度逐渐升高,分别为1125、1200和1260℃,NbC析出率(NbC质量与所有夹杂物质量的比值)也...     

Ce对Q235B钢中夹杂物和力学性能的影响研究

为研究Ce加入量对Q235B钢中Ce含量、钢中气体含量、力学性能以及夹杂物的影响,进行了低合金钢Q235B在25 kg真空感应加热炉添加Ce的研究,对试验样品分别进行了Ce含量、Ce固溶比、氧氮含量、力学性能及夹杂物评级等分析。结果表明,在低合金钢Q235B中添加Ce的收得率最高为23.33%,最低为19.11%。在Ce含量小于670×10^-6时,固溶比均为50%左右,当Ce加入量为670×10^-6及860×10^-6时,Ce固溶比波动极大;Ce含量与氧氮含量的关系呈降低→增加→降低→增加关系;Ce含量对Q235B力学性能无明显改变;钢中Ce含量在0至60×10^-6之间,钢中B类夹杂物评级为0,当Ce含量在200×10^-6至330×10^-6之间时,钢中B类夹杂物评级增加,当Ce含量在400×10^-6至560×10^-6之间时,B类夹杂物评级降低,当Ce含量为670×10^-6及860×10     

微合金化TRIP型退火马氏体钢氢渗透行为研究

通过在0.2%C-1.5%Si-2.0%Mn成分基础上进行Nb、V和Ti微合金化成分设计以及"完全奥氏体区淬火+临界区淬火至马氏体相变点以上温度配分"工艺,获得组织为退火马氏体基体+残余奥氏体的退火型马氏体TAM。对各种钢氢渗透行为的研究发现,微合金元素析出物能够显著抑制氢在钢基体中的扩散行为。Nb、V和Ti处于可比的加入水平时,Nb微合金化钢的氢扩散系数最低,为0.716×10~(-7) cm~2/s, Ti微合金化钢为1.136×10~(-7) cm~2/s,0.052%V钢为2.647×10~(-7) cm~2/s,这些值均低于参照钢。对含钒钢,随着钢中V含量增加,氢渗透时间长,产生的氢陷阱作用增强。认为Nb和Ti在高温析出粗大的碳化物对氢的抑制作用强烈,而V在低温析出的高密度细小、弥散分布的碳化物,使基体具有大量的氢陷阱,保证材料获得强的抑制氢扩散能力。     

稀土钇和铈对321不锈钢中钛类夹杂物的改性作用

通过在321不锈钢熔炼过程中分别添加不同含量的稀土元素钇(Y)和铈(Ce),研究321不锈钢中钛类夹杂物的热力学特征,考察了稀土元素种类及含量对钢中钛类夹杂物成分及形貌的影响。结果表明,未添加稀土元素时,321钢液中典型夹杂物为Ti N和以Al₂O₃为核心的Al₂O₃-Ti N复合夹杂物。向钢液中添加稀土元素,当Y添加量为5.0×10^-6(质量分数,下同)时,钢液中的典型夹杂物为Al₂O₃-Y₂O₃和部分未被改性的Al-O复合夹杂物,随着Y元素含量增加,Al₂O₃夹杂物被逐渐改性为含钇氧化物,当Y添加量为4.7×10^-5时,钢液中的典型夹杂物为Y₂O₃-Ti N复合夹杂物;当Ce添加量为5.0×10^-6时,钢液中的夹杂物主要有Ce-O、Ce-Al-O类夹杂物,A...     

80 t单嘴真空精炼炉冶金功能的生产实验分析

对80t单嘴真空精炼炉的冶金功能进行了生产实验分析,结果表明,单嘴精炼炉具有脱氢、脱氮、脱碳、脱氧、脱硫、化学升温、去除钢中夹杂物和合金成分调整等冶金功能。利用80t单嘴精炼炉精炼钢水,实验合结钢中氢含量可达(0.9～1.2) ×10^-6、氧含量(9～12) ×10^-6,超低碳钢中碳含量为(10～20) ×10^-6、氮含量(29～37) ×10^-6、钢水中硫含量为(10～30) ×10^-6;单嘴精炼炉具有较好的化学升温效果、去除夹杂物效果同RH精炼炉相当;采用单嘴精炼炉进行20炉超低碳钢合金成分调整结果表明,合金收得率高,硅、锰、铝的收得率分别为93%～96%、93%～95%、64%～67%。     

BOF-RH-CC与BOF-LF-CC流程对冷镦钢ML08Al洁净度的影响

分析了“BOF-RH-CC”和“BOF-LF-CC”两种工艺流程生产的ML08Al钢中非金属夹杂物类型、数量密度及总氧变化。结果表明,两种流程转炉脱氧合金化后钢中非金属夹杂物主要为Al₂O₃;采用“BOF-LF-CC”流程,LF精炼结束钢中部分非金属夹杂物由Al₂O₃转变为Al₂O₃·CaO和Al₂O₃·MgO;而采用“BOF-RH-CC”流程,RH真空后钢中非金属夹杂物仍然以Al₂O₃为主。转炉出钢脱氧合金化后,钢水中总氧含量27.8×10^-6～31.5×10^-6,经过LF精炼后,总氧含量为20.2×10^-6～22.5×10^-6,而经过RH处理后,总氧含量为14.7×10^-6～15.3×10^-6。LF精炼和RH真空处理对夹杂物数量的去除率分别为49.6%和80.9%。因此,“BOF-RH-CC”工艺流程生产的ML08Al钢水洁净度优于“BOF-LF-CC”工艺流程生产的钢水。     

IF钢210 t RH精炼过程中调钛时机对洁净度的影响

通过在210 t RH精炼IF钢3个浇次的试验,采用扫描电镜详细研究了RH精炼过程中调Ti时机对IF钢洁净度的影响。结果表明,加Al后2、4、6 min调Ti,RH结束时钢液中的N含量平均分别为26.7×10^-6、23.6×10^-6、27.4×10^-6。当吹氧升温所耗氧气量在30~40 m³,RH到站氧平均为579×10^-6时,RH结束T［O］为70.3×10^-6,当吹氧升温氧耗量在75~90 m³,RH到站氧平均为669×10^-6时,RH结束T［O］为109.2×10^-6。随着加Al前氧活度增加,RH结束时T［O］总体呈增加趋势。加Al后6 min调Ti钢中5 μm当量直径夹杂物数量密度最低为9.32个/mm²,夹杂物数量密度最低。     

SiCaBa合金对55SiCr弹簧钢的脱氧脱硫及夹杂物控制研究

针对服役条件要求苛刻的55SiCr气门弹簧钢,采用高温管式炉试验研究了低氧条件下向钢中加入SiCaBa合金的脱氧、脱硫及夹杂物控制规律。结果表明,SiCaBa合金有进一步深脱氧、深脱硫的效果,并可细化夹杂物尺寸;在钢中加入0.48 kg/t_钢的SiCaBa合金（49.8%Si-25.6%Ca-11.1%Ba）和Fe₂O₃含量低于1%的精炼渣能使T[O]和[S]分别降至11×10^-6和8×10^-6。     

钢液Ca含量控制对Ds夹杂物的影响研究

分析研究了某公司生产的GCr15钢、45钢钢液Ca含量对Ds夹杂物的影响。研究了GCr15钢、45钢在LF精炼过程加入含Ca硅铁合金,钢液增Ca质量分数约(4～5)×10^-6。控制硅铁合金在BOF出钢时加入,同时取消Ca处理,可控制中包钢液w(Ca)≤3×10^-6。GCr15钢、45钢控制硅铁合金全部在BOF出钢过程加入,LF结束时夹杂物均主要为MgO·Al₂O₃;控制硅铁合金全部在LF精炼过程加入,LF结束时夹杂物主要为CaO-Al₂O₃和MgO·Al₂O₃。随钢液Ca含量增加,轧材Ds夹杂物数量密度正比例增加;钢液Ca含量增加,Ds夹杂物极值尺寸并未明显增加。分析了多组不同钢种钢液Ca含量同轧材Ds夹杂物的关系,随钢液Ca含量增加,Ds夹杂物数量密度及极值尺寸均呈增加的趋势,但Ca含量降低Ds夹杂物极值尺寸并非必然降低。控制钢液Ca含量只能减少Ds类夹杂物的数量,但Ds夹杂物尺寸仍不能得到有效控制。     

VD低碱度渣对GCr15轴承钢夹杂物的影响

为了减轻铝脱氧GCr15轴承钢中B类和D类夹杂物的危害,开展了VD低碱度渣和正常碱度渣精炼的对比工业试验研究。结果显示,与正常碱度精炼渣相比,碱度为1.96的精炼渣可使连铸坯中塑性夹杂物比例由14.81%上升为40.65%;同时,全氧(T. O)含量由7.7×10^-6下降至4.9×10^-6,全铝(T. Al)和酸溶铝(AlS)含量由279×10^-6、210×10^-6分别下降至80×10^-6、75×10^-6。热力学计算表明,低碱度精炼渣引起钢液中[Si]活度增大使复合夹杂中Al2O3(inc)含量下降,钢中酸溶铝(AlS)含量落在与塑性夹杂物平衡对应的等铝浓度线范围内,理论计算与试验结果吻合。VD低碱度渣精炼有利于实现轴承钢夹杂物塑性化控制。     

EAF-LF (VD) -HCC流程生产钻杆管用钢26CrMoNbTiB的洁净度

26CrMoNbTiB钢由45 t EAF-LF(VD)-Φ80～180mm管坯HCC流程冶炼。该钢各工序的洁净度试验结果表明,LF-VD后钢中氧含量为(8～18)×10^-6,平均夹杂物数量最低为2.31个/mm²,连铸坯平均夹杂物数量为3.66个/mm²,≥50μm大型夹杂物平均含量为4.08 mg/10 kg。加强钢包到中间包长水口的密封保护和采用钢包下渣检测装置,提高中间包容量和采用挡渣墙是进一步提高铸坯洁净度的关键工艺措施。     

稀土处理无取向电工钢中非金属夹杂物的演变

使用自动扫描电镜分析了镧铈混合稀土处理无取向电工钢生产全流程钢中夹杂物的形貌、数量和尺寸,采用ICP-MS测量了各个阶段钢中的总镧（TLa）和总铈（TCe）的含量。通过分析可知,在加入稀土前,钢中的氧化物夹杂主要为镁铝尖晶石;加入稀土后,钢中的夹杂物被改性为（RE）₂O₂S、（RE）AlO₃以及它们的复合夹杂物,此外还有少量的（RE）S。随着钢中TLa质量分数从1×10^-6增加到10×10^-6, TCe质量分数从5×10^-6增加到18×10^-6,夹杂物的改性规律为：Al₂O₃·MgO→（RE）AlO₃→（RE）₂O₂S、（RE）AlO₃双相夹杂物→（RE）₂O₂S→（RE）S。随着冶炼过程中钢中稀土含量的减少,（RE）₂O₂     

C82DA帘线钢中TiN夹杂的控制

TiN夹杂是导致C82DA帘线钢拉拔成丝或捻股过程中断丝的主要原因之一。采用110 t BOF-LF-150 mm×150 mm CC的冶炼工艺生产C82DA钢。经对TiN析出条件的研究,可通过降低钢液中的Ti和N含量来减少TiN夹杂。通过控制转炉下渣量,使用Ti含量低的合金及渣料,控制钢包残渣量等措施来降低钢液中Ti含量;采用降低BOF出钢时间至≤4 min,维护好出钢口避免散流和细流,对连铸长水口进行优化等措施降低增N量。可控制C82DA钢中Ti含量≤2×10^-6和N含量≤50×10^-6,使TiN夹杂得到了显著降低。     

钒钼微合金化32MnB5热成形钢的抗氢脆性能研究

在实验室条件下通过在传统32MnB5热成形钢基础上添加不同含量的V和Mo，利用慢应变速率拉伸试验来评价材料的氢脆敏感性，并结合氢渗透试验对微合金化热成形钢的抗氢脆性能变化机理进行了探讨。试验结果表明：添加V和Mo合金元素均有利于提高材料的抗氢脆性能，材料充氢后的塑性损失均出现降低。其中V与Mo复合添加相对于单一添加V样品，其原奥氏体晶粒尺寸及纳米级析出相尺寸更为细小，可以有效捕获氢原子，阻碍了氢原子的扩散，因此表现出最佳的抗氢脆性能，氢扩散系数降至7.3×10^-11 m²/s，可扩散氢浓度减少至4 100 mol/m³。     

风电齿圈用钢F42CrMo4探伤缺陷分析和工艺改进

F42CrMo4钢风电齿圈的生产工艺流程为热装铁水-100 t EAF-LF-VD-Φ500 mm CCM-缓冷-锻制成Φ2000～3900 mm环形锻件。对探伤不合格的风电齿圈缺陷部位运用超声波进行定位取样,分析表明,氧化铝类夹杂物以及铸坯疏松缺陷,是造成部分批次风电齿圈用F42CrMo4钢探伤不合格的主要原因。通过控制电弧炉终点碳≥0.15%,LF终点喂钙线0.50 kg/t,喂钙后软吹氩≥10 min,VD后氩气流量由2×25 L/min增加至2×30 L/min,控制钢水过热度10～18℃等工艺措施使钢中氮、氢和氧含量分别由原≤80×10^-6、≤1.5×10^-6和≤20×10^-6降低到≤75×10^-6、≤1.2×10^-6和≤15×10^-6,锻件探伤合格率提高到98.95%以上。     

300t RH加铝后循环时间对IF钢中脱氧夹杂行为的影响

RH精炼过程加铝前IF钢（/%:≤0.005C,≤0.04Si,0.05~0.20Mn,≤0.015P,≤0.015S,0.03~0.06Als）中的氧含量为340×10^-6~467×10^-6,用Aspex扫描电镜研究了加铝后210 min钢中夹杂物类型、尺寸和数量,结果表明,IF钢在RH工序加铝脱氧后钢液中夹杂物的类型主要为氧化铝,随着RH循环时间的增加,钢液中夹杂物数量减少;加铝真空循环6 min后可进行合金化,进一步延长循环时间,钢液中夹杂物的去除速度减缓;加铝前IF钢液中的初始氧含量偏高时,可适当延长循环时间至8 min,再进行合金化。     

IF钢中夹杂物在连铸过程中的演变行为

针对某厂生产的IF钢连铸过程中间包钢液和铸坯取样,采取T.O、[N]含量分析和ASPEX扫描电镜-能谱仪等方法,并结合热力学计算分析了连铸过程钢中夹杂物的演变行为。结果表明,连铸过程钢中T.O含量整体呈现下降趋势,但中间包开浇阶段钢液受到覆盖剂或耐材的二次氧化,应适当调整覆盖剂成分或炉衬成分,铸坯中T.O含量为12×10^-6,[N]含量为21×10^-6,符合IF钢控制要求。夹杂物数量密度的变化趋势与T.O一致,铸坯中夹杂物数量密度增加是因为凝固冷却过程中有大量TiN析出。整个中间包过程注流区钢液中夹杂物的数量密度低于浇注区,但平均尺寸更大。随着浇注进行,中间包钢液夹杂物中MgO的含量逐渐升高,且与尺寸呈现负相关关系,大于10μm的夹杂物集中分布在Al₂O₃含量高的区域。热力学计算结果表明1 600℃时,钢液中稳定存在的夹杂物相只有Al₂O₃,然而试验结果中发现了较多的Al₂O₃-TiO_x夹杂...     

120 t BOF-LF-RH-CC流程冶炼石油套管钢时TiN的析出和控制

石油套管用钢(/%:0.26~0.29C,0.25~0.35Si,0.40~0.50Mn,≤0.009P,≤0.004S,0.95~1.05Cr,0.09~0.11V,0.02~0.04Al,0.015~0.020Ti,≤0.0060N)的生产流程为铁水预处理-120 t BOF-吹氩-LF-喂CaSi线-RH-合金化-喂CaSi线-软吹氩-Φ220 mm圆坯连铸工艺。通过热力学分析得出钢中N含量超过50×10^-6以及工业试验得出生产的圆铸坯中的N含量为67×10^-6时,在铸坯中易形成2μm以上的TiN夹杂。通过控制BOF终点[N]≤30×10^-6,LF终点[S]≤25×10^-6,[O]≤25×10^-6,[N]≤35×10^-6,RH合金化后终点[N]≤35×10^-6,[H]≤1.5×10^-6,稳定喂CaSi线速度300~400 m/min,控制中间包[N]≤40×10^-6,严格连铸保护浇铸工艺,则铸坯中的N含量≤50×10^-6,钢中TiN夹杂数量显著下降,未发现大尺寸TiN夹杂物。     

增氮析氮法去除钢中夹杂物工艺实践

在42CrMoA合金结构钢LF-RH精炼生产中，进行了原生产工艺和增氮析氮法去除钢中夹杂物技术工业试验研究，获得了良好的实验效果。通过系统取样，发现在增氮析氮法LF精炼过程中，通过底吹增氮法可使钢中T[N]含量增至260×10^-6以上，满足RH真空精炼过程中以气泡形式析氮的需求；增氮析氮法还具有良好的全氧去除效果，经RH真空处理后，平均T[O]含量下降率可达37.4%；增氮析氮法也具有良好的夹杂物去除效果，经处理后单位面积夹杂物数量由原有的8.771个/mm²降为3.585个/mm²，去除率达34.6%；在各类夹杂物中，增氮析氮法对氧化铝夹杂去除效率最高，处理后可将钢中Al₂O₃夹杂比例由83%降为74%，有效提升了42CrMoA合金结构钢洁净度。     

Ti处理工艺对钢中夹杂物的影响

采用模拟计算和试验相结合的方式研究了加Ti处理对钢中夹杂物的影响,探明了含Ti氧化物夹杂物的形成条件及演变过程。研究结果表明：在1 600℃温度下,当钢中[O]含量大于22×10^-6时,才会生成含Ti氧化物夹杂物。同时,由于钢中[Als]的存在会抑制含Ti氧化物夹杂的生成,要求在冶炼过程中尽可能避免采用金属Al进行脱氧处理;当Ti处理前钢中[O]含量在80×10^-6以内时,随着[O]含量的增加,夹杂物尺寸未见明显变化;在Ti处理结束后加入Ca粒可对夹杂物进行改性处理,促使MnS在夹杂物上形核,从而有利于促进晶内针状铁素体的形成。