钢液中凝聚态夹杂物碰撞聚合能力分析

钢液中夹杂物间的物理碰撞是微细夹杂物凝聚长大并上浮去除的基础。基于模糊聚类法对夹杂物尺寸分组,并计算凝聚态夹杂物的碰撞聚合能力。研究结果表明:在一定温度、时间内,粒径小于1μm球形夹杂物组成的凝聚体其布朗碰撞聚合能力与其粒径成反比;粒径为1~100μm球形夹杂物组成的凝聚体,其斯托克斯和湍流碰撞聚合能力均与凝聚体致密度成反比,与发生碰撞的2个凝聚体的尺寸差、钢液搅拌能成正比;斯托克斯碰撞主要发生在粒径为1.00~1.25和10~25μm、1.00~1.85和25~30μm、1~5和30~50μm、1.0~16.5和50~1 000μm的球形夹杂物组成的凝聚体之间;湍流碰撞主要发生在粒径为1~100和1~10μm球形夹杂物组成的凝聚体之间;二者共同作用的区域是粒径为50.8~100.0μm和小于1μm球形夹杂组成的凝聚体之间。     

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。     

Mg处理对X65管线钢中夹杂物的影响

在实验室用真空感应炉冶炼3炉X65管线钢,其中2炉钢进行镁处理。分析非镁处理钢和镁处理钢中夹杂物的变化特征,研究镁处理对X65管线钢中夹杂物的影响。结果表明:1)非镁处理钢中的夹杂物主要是Al_2O_3系夹杂,镁处理钢中的夹杂物类型主要是MgO-Al_2O_3系夹杂;2)镁处理钢中粒径小(1~5μm)的夹杂物比例相对较高,大颗粒( 15μm)夹杂物明显减少;3)粒径较大的夹杂物主要是Al_2O_3夹杂和靠近低熔点区域的夹杂,靠近镁铝尖晶石成分的夹杂物粒径较小,说明镁处理可使钢中夹杂物变得细小而分散;4)镁处理钢中存在大量的尺寸细小的MgO·Al_2O_3系夹杂物,可以为硫化物的析出提供形核核心,从而减少硫化物在晶界的析出数量。     

钢中硅系夹杂物粒度的原位统计分布分析

研究了钢中硅系夹杂物的颗粒尺寸测定的原位统计分布新方法。结合定量金相和扫描电镜多种物理分析手段,探讨了原位火花光谱中元素硅的异常光谱信号与硅夹杂物的颗粒数量、尺寸之间的相关性,发现钢中单位面积内尺寸大于3μm的夹杂物颗粒个数对异常火花相对频数影响较大,异常平均强度占总体平均强度的比例也与大于3μm的硅系夹杂物的平均粒径密切相关,由此建立了相应的数学模型来计算钢中较大颗粒硅系夹杂物的数量、平均粒径和最大平均粒径。将方法应用于多种钢样品中硅系夹杂物颗粒的状态分析,所得结果与定量金相分析结果具有良好的对应关系。     

铈对新型超级双相不锈钢2707HD夹杂物变性的影响

为了提高钢的洁净度,实现夹杂物无害化控制,研究了稀土铈对新型超级双相不锈钢2707HD中夹杂物变性行为的影响。通过热力学计算,初步判定了加入铈后钢液中可能生成夹杂物的类型。利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和Image-Pro6.0软件对钢中夹杂物的尺寸、形貌和类型进行表征和分析。结果表明,当铈的质量分数为0.03%时,钢中尺寸小于1和1~2μm夹杂物的比例均增加,而大于2μm夹杂物的比例下降;当铈的质量分数为0.06%时,小于2μm夹杂物的比例下降,并且有大于5μm的夹杂物生成。铈使不规则的Al_2O_3夹杂物变性为规则的Ce_2O_3和Ce_2O_2S稀土夹杂物,并伴有Ce_2O_3-Ce_2O_2S和CeAlO_3-Ce_2O_2S复合夹杂物的生成,有效减少了钢中不规则夹杂物的数量。     

铈对Fe-28Mn-10Al-1C低密度钢中非金属夹杂物的影响

为了研究稀土铈对Fe-28Mn-10Al-1C低密度钢中非金属夹杂物的影响机理,通过扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）及Image J软件对比分析了稀土处理前后夹杂物的形貌、成分、尺寸和数量,并基于热力学计算阐明了稀土铈对夹杂物的改性机理。研究结果表明,低密度钢中典型夹杂物为AlN和AlN-MnS复合夹杂物,钢中AlN夹杂物较多,尺寸较大,平均直径为3.64μm;向低密度钢中添加（质量分数）0.001 9%铈后,夹杂物以球状AlN-Ce2S3、AlN-Ce2S3-MnS、AlN-MnS复合夹杂物和单一AlN夹杂物为主,整体夹杂物数量最少,夹杂物平均直径及长宽比降低,平均直径为3.08μm;向低密度钢中添加（质量分数）0.013%铈后,夹杂物则以球状Ce2S3、附着态AlN-Ce2S3和单一AlN夹杂物为主,夹杂物数量异常升高,1～4μm夹杂物所占比例较大,平均直径为2.52μm。稀土处理可有效细化夹杂物尺寸并改善大尺寸氮化物和硫化物夹杂的形貌特征,未检测到单一MnS及Al2O3夹杂物。此外,通过FactStage 8.0热力学计算软件分析了稀土铈对Fe-28Mn-10Al-...     

28MnCr5冶炼过程钢中夹杂物的变化情况研究

通过SEM、EDS和大样电解试验对28MnCr5冶炼过程中夹杂物的大小、形貌、数量进行了分析。结果表明：LF精炼后夹杂物多为钙镁铝氧化物及硫化钙夹杂,夹杂物的尺寸较小,多为1μm～3μm,形状为方形。经VD处理后,较LF阶段夹杂物尺寸增大,夹杂物的组成多是钙镁铝尖晶石类及MnS夹杂。连铸过程中夹杂物的成分主要为MgO-Al2O3-MnS-MnO系夹杂物,夹杂物多呈圆形,其尺寸在3μm～6μm。通过大样电解发现大部分大型夹杂物都是多元复合夹杂物,颗粒粒径多在100μm以上,对钢材性能影响极大。     

电磁纯铁热轧圆钢夹杂物研究

对电磁纯铁连铸板坯和热轧圆钢进行了低倍观察，并对圆钢中的夹杂物进行了分析。结果表明：钢中夹杂物主要是呈链状或簇状分布的氧化铝，大部分夹杂物是尺寸不大于5μm的微细夹杂物，同时存在少量尺寸为100-500μm的低倍夹杂物。根据该钢种氧化铝夹杂物的来源，提出了控制钢中低倍夹杂物的工艺措施。     

Ca-Mg处理对X80管线钢夹杂物及性能的影响

在工业生产中进行了X80管线钢Ca-Mg复合处理与Ca处理工业试验。分析了Ca-Mg复合处理和Ca处理钢中夹杂物的变化特征，研究了Ca-Mg复合处理对X80管线钢中夹杂物及性能的影响。结果表明：Ca-Mg处理钢中夹杂物主要是Mg-Ca-Al-O系夹杂，Ca处理钢中夹杂物主要是Ca-Al-O系夹杂；Ca-Mg处理钢中粒径小于1μm的夹杂物数量密度相对较高，大于1μm的夹杂物较少；Ca-Mg处理钢中存在大量尺寸细小的TiN夹杂物，可以起到细化晶粒、提升焊接热影响区韧性的作用。在100 kJ/cm的焊接线能量下，其焊接热影响区韧性大幅度提高。     

含硫易切削钢夹杂物控制试验研究

通过高温试验研究了钙处理和镁处理对含硫易切削钢中夹杂物的控制效果。钙处理后钢中夹杂物为CaAl-O+(Ca,Mn)S复合夹杂物、(Ca,Mn)S以及Mn S夹杂物;镁处理后钢中夹杂物为Mg Al2O4+(Mg,Mn)S、Al2O3+Mn S复合夹杂物、(Mg,Mn)S以及Mn S夹杂物。钙处理和镁处理后钢中的复合夹杂物所占比例分别为0.67%和3.57%。镁处理后钢中Ⅱ类Mn S夹杂物明显减少,91.7%的夹杂物尺寸小于3μm,纺锤率达到72.5%,其对夹杂物的控制效果优于钙处理。     

切割丝用盘条非金属夹杂物对比分析

 借助Aspex Explorer全自动分析技术对日本神户制钢和国内某钢铁厂所产切割丝用盘条的夹杂物分析检测,详细讨论氧化物夹杂的尺寸、数量密度、成分以及形态。结果表明：神户所产盘条中夹杂物数量少、横截面尺寸均在5 μm以下,存在两类夹杂物,即富SiO2的SiO2-MnO-Al2O3-(R2O,R＝Na、K)系和低熔点的CaO-SiO2-Al2O3-MnO-(MgO)系夹杂物,两类夹杂物沿轧向均能很好变形,国内某厂所产盘条中夹杂物也分为两类：SiO2-MnO-Al2O3以及CaO-SiO2-Al2O3-MnO-(MgO),夹杂物数量多,变形差且检测到横截面尺寸5 μm以上的夹杂物。盘条化学成分分析表明,神户盘条中[w([Al]s)]为0.000 4%～0.000 6%,[w(T[O])]为0.001 2%～0.001 3%,国内盘条[w([Al]s)]为0.000 5%～0.000 6%,[w(T[O])]为0.001 5%～0.001 6%。     

120 t LF精炼过程搅拌强度对Q195低碳钢中大尺寸夹杂物数量的影响

采用"120 t BOF→LF→Ca处理→160 mm × 160 mm CC"工艺生产的Q195钢。示踪检验得出,当LF精炼过程氩气流量在300～600 L/min时,50 × 400 mm²检验面积中,铸坯中≥27 μm大尺寸夹杂物31个,主要来源于LF精炼渣卷渣、钙处理生成的CaS、水口内壁材质剥落和钢中内生大尺寸钙铝酸盐夹杂物,其中由LF精炼渣卷渣形成的大尺寸夹杂物所占比例为29.1%。通过精炼全程将氩气流量由300～600 L/min降低至100 L/min,发现可以显著降低精炼渣卷渣形成的大尺寸夹杂物数量,同样的检测面积≥27 μm夹杂物降至19个。     

改善QT20CrMo含硫齿轮钢A类夹杂物的优化中心偏析的工艺实践

对A类夹杂物超标（A细>3.0级,A粗>2.5级）含硫齿轮钢QT20CrMo（/%:0.20C,0.020S,0.020Al,0.95Cr,0.20Mo）Φ16 mm轧材和150 mm×150 mm铸坯中的MnS央杂进行了分析,得出铸坯中心区域的大尺寸MnS夹杂物是轧材中超标A类夹杂物的来源,并且中心偏析严重是铸坯中心区域形成大尺寸MnS夹杂物的主要原因。通过将二次冷却比水量从0.37 L/kg提高到0.59 L/kg后,铸坯中心碳偏析指数由1.12~1.44降低至0.99~1.23,硫偏析指数由1.28~1.70降低至1.01~1.31,最大网状MnS尺寸由2 000μm降低至1 000μm。QT20CrMo钢轧材A类夹杂物合格率达100%,A细类央杂物≤2.0级的比例由25.0%提高至97.0%。     

X70管线钢RH真空脱气过程夹杂物的去除行为

 利用ASPEX全自动扫描电镜对X70管线钢RH真空处理过程的夹杂物形貌、成分、数量和尺寸进行了系统研究。结果表明,RH过程中夹杂物主要为液态球状含少量MgO的CaO-Al2O3系夹杂物。夹杂物随RH真空处理时间的增加而减少,RH处理28min后,钢液中夹杂物去除率达70%。除延长RH真空处理时间外,减少RH进站夹杂物可大幅降低RH终点夹杂物数量。总体夹杂物和1~5μm夹杂物数量随RH真空处理时间单调递减;对于大于5μm的夹杂物,其数量先增大后减少,而且随着夹杂物尺寸的增加,数量达到最大值所需真空处理时间增加。RH真空处理后,夹杂物平均尺寸有所增加,由2.2~2.5μm增加到3.0~3.9μm。     

EAF+AOD+LF流程冶炼310S耐热钢夹杂物控制

为了进一步提高310S钢种的洁净度,满足其耐蚀性能。利用化学分析、金相及小样电解、扫描电镜等手段研究了以EAF+AOD+LF流程生产310S耐热钢原精炼工艺下的钢水洁净度,并在此基础上提出了优化方案。结果表明,通过适当提高AOD还原炉渣碱度、LF进站采用铝粉进行深脱氧和延长大流量底吹氩气搅拌时间等手段提高了310S钢水洁净度,其中连铸坯w(T[O])由0.003 4%下降到0.002 5%,消除了直径大于30μm的大颗粒夹杂物,直径超过15μm的夹杂物数量减少了5.8%,1~7μm的弥散夹杂物数量增加了15.5%。     

易切削钢中硫化物形态的研究

以易切削钢20CrMnTiSH为研究对象,通过喂硫线增加钢中硫化物数量,再喂入SiCa线使长条形的硫化物变性为球形或纺锤形,在改善钢材切削性能的同时不降低钢材的机械性能。对LF、VD和轧材取样进行检验。检验结果表明:钙处理后夹杂物数量增多,94%以上的夹杂物粒径集中在0～4μm之间;夹杂物纺锤率平均值达到50.73%,在钢中呈细小弥散的分布;氧、Mn/S、Ca/S是影响硫化物形态的重要因素。     

H13钢中Mg-Al-O系夹杂物的形成机理及控制

 通过对保护气氛电渣重熔工艺和普通电渣重熔工艺H13钢的锻材成分、氧化物夹杂的组成分析,研究了电渣重熔工艺H13钢中Mg-Al-O系夹杂物的形成机理及控制问题,并通过Factsage软件对Mg-Al-O系夹杂物的各优势区进行了理论计算。结果表明,保护气氛电渣重熔工艺中氧质量分数较低,仅为0.001 5%,氧化物夹杂主要是MgO·Al2O3,1～3 μm的小尺寸占比达到了62.5%;普通电渣重熔工艺中氧质量分数较高,达到了0.002 4%,Mg-Al-O系夹杂物以72.5%Al2O3＋27.5%MgO·Al2O3为主,含有4%的5～8 μm大尺寸夹杂物,1～3 μm小尺寸占比仅为37.8%,尺寸偏大。钢液中镁、氧质量分数的变化对MgO·Al2O3的优势区域影响较大,高镁、低氧有利于MgO·Al2O3生成,减小H13钢中氧化物夹杂尺寸。但MgO·Al2O3会作为大尺寸碳氮化物(Ti,Nb,V)(C,N)异质形核核心,后期对此问题还要做进一步研究。     

旋流钢包长水口对夹杂物碰撞聚合影响的数值模拟

摘要：与传统钢包长水口进行对比,通过改变钢包长水口的结构以实现钢液的旋转,并研究钢液旋转对夹杂物碰撞聚合的影响。运用ANSYS软件并结合所述的模拟条件,利用PBM模型模拟了旋流钢包长水口内钢液旋转时夹杂物的碰撞聚合情况,通过正交试验得出夹杂物碰撞聚合的最佳参数组合方案。结果表明：在钢包长水口内安装螺旋型旋流引导装置使钢液发生旋转,有利于夹杂物的碰撞聚合。在相同操作条件下,应用传统钢包长水口时夹杂物的平均直径由3.90μm增加到4.08μm,而应用旋流导轨个数为2个且分别旋转6周的旋流钢包水口时夹杂物的平均直径由3.90μm增加到4.21μm,夹杂物平均直径增长率最大。旋流钢包长水口的使用增加了夹杂物的碰撞概率,促进了夹杂物的聚合长大,有利于夹杂物去除率和钢液洁净度的提高。