火花源光发射光谱法分析钢中夹杂物的研究进展——夹杂物成分和尺寸的现象学分析与计算

为更好了解与试样电火花烧蚀有关的实验现象,我们设计了一种新算法,并报道了其用于测定夹杂物尺寸的结果。在此算法中,用元素氧化物、硫化物和氮化物测量通道的单火花强度分析技术测定了某一特定类型夹杂物中各元素的浓度,包括铝、钙、镁、锰、钛以及硅等。对每个相关通道,计算了指定类型夹杂物有关的强度峰值对应的强度值之和与所有强度值和之间的比值。在光谱化学分析中,此比值与测试浓度相乘,所得结果为指定类型夹杂物中元素的平均浓度。结合单火花烧蚀质量与夹杂物成分的化学计量学分析,可以估算夹杂物的尺寸。通过进一步的分析可以实现夹杂物尺寸(小、中和大级别)的辨别。本方法的创新性在于,单火花源强度既不需要漂移修正也不需要校正。本算法可以直接用于计算钢中大部分常见夹杂物的平均浓度和尺寸的分析,例如氧化物、硫化物和尖晶石。测定结果显示夹杂物的平均直径在1～10μm之间。     

钢中夹杂物的系统分析技术

 钢中夹杂物的检测分析与控制技术是钢洁净度研究的重点。只有能正确全面地分析钢中的夹杂物才能更清晰地明确夹杂物的来源和生成机制,从而确定相应减少和控制钢中夹杂物的方法。从试样检测体积、获得的夹杂物信息类别、分析的时间长短以及各自优缺点等方面详细论述了钢中夹杂物的系统分析方法,包括传统的二维检测方法、无损检测方法、夹杂物无损提取方法、夹杂物浓缩方法等,并列举了几组应用结果。通过钢中夹杂物系统分析的方法能够全面地获取钢中的夹杂物信息,并追踪钢最终产品中夹杂物缺陷的遗传信息,对洁净钢的生产有很好的指导作用。     

等离子体光谱仪定量分析低合金钢中稳定氧化夹杂物

钢中非金属夹杂物对钢的力学性能和工艺性能的影响,主要是降低材料的塑性、韧性和疲劳性能,尤其当夹杂物以不利的形状及分布特征存在时,对材料机械性能的影响更为严重。以往氧化夹杂物分量测定采用化学法和原子吸收法,测定周期长,且Ca、Cr、Mn、Fe等元素的氧化物含量很低,化学法测定有一定局限性。而采用等离子体光谱分析(ICP-AES)定量测定氧化夹杂物,由于夹杂物含量低,相对干扰少,此法具有速度快,灵敏度高,并可同时测定多元素等特点,从而大大缩短了分析周期,降低了分析成本和劳动强度。     

自动统计在夹杂物分析过程中的应用

摘要：为了探明夹杂物自动分析设备在夹杂物统计过程中的准确性,利用夹杂物自动分析和手工统计分析的方法对夹杂物的尺寸、数量和种类进行统计表征,对比分析了2种分析方法在稀土钛处理钢中结果的差异。研究结果表明：夹杂物自动分析不适用于含稀土钢中夹杂物数量和尺寸的统计分析,但对于夹杂物中不同成分组元的含量和面积分数的统计,夹杂物自动分析的结果是准确的。原因主要是自动分析会将一个夹杂物内部成分差异较大的不同区块认定为2个或多个小夹杂物,导致统计得到的夹杂物数量偏高,尺寸偏小,复合夹杂物数量偏少。     

高速重轨钢的脱氧与夹杂物控制

以U75V高速重轨为例,对冶炼过程的全氧含量和夹杂物的形貌、尺寸及成分进行了系统分析,对重轨钢精炼过程的脱氧与夹杂物控制进行了探讨.结果表明,炉渣碱度高有利于Si的脱氧,LF精炼后可将钢中全氧质量分数降至15×10-6以下,但高碱度会导致钢中脆性夹杂物增多;高真空虽然对碳脱氧有利,但易引起钢中铝含量升高,不利于夹杂物的...     

车轮轮箍钢失效与夹杂物控制

钢中夹杂物是导致车轮轮箍疲劳失效的主要原因,尤其是Ａｌ２Ｏ３链状夹杂物的影响最大,在常规生产条件下,采用减铝和复合脱氧可有效减少钢中Ａｌ２Ｏ３夹杂;采用喷Ｓｉ－Ｃａ粉、喂Ｓｉ－Ｃａ线工艺对钢中Ａｌ２Ｏ３夹杂进行变性处理,以及在真空精炼工艺条件下,采用降低铝量和精炼后期用Ｃａ、Ｂａ系复合合金处理工艺,可显著降低车轮轮箍钢中Ａｌ２Ｏ３夹杂级别和数量,提高车轮轮箍钢的使用性能。     

非金属夹杂物三维形貌及其包裹的非夹杂物颗粒物来源分析

钢中非金属夹杂物的分离提取过程,需要解决外来因素的干扰问题,准确判断是否来源于钢中,是夹杂物检测与表征方法的重点。分析了在实验室环境下,以U75V重轨钢为代表,采用酸溶法和非水溶液电解法分离提取出钢中非金属夹杂物,利用扫描电镜对夹杂物的基本形貌和成分进行了系统的分析研究。结果表明,利用电磁搅拌装置的酸溶法能有效得到耐酸类的夹杂物形貌和成分,其最佳溶液配比为盐酸(1+1);采用非水溶液电解法能够得到耐酸类和不耐酸类的微米和纳米尺度的非金属夹杂物,电解时间控制在8～10 h。与此同时,U75V重轨钢的酸溶和电解法分析结果表明,夹杂物中存在大尺寸不规则状的颗粒物,经分析判断该类是外来的颗粒物,被定义为非夹杂物,主要来源于空气中、自来水、干燥箱和电解槽内等,其成分为MgO、CaO、SiO₂和Al₂O₃,与钢中的氧化物夹杂物成分接近,从而对生产过程中控制夹杂物的措施易造成不准确的指导。因此,在分离提取钢中夹杂物的过程中,需要严格的保护操作,杜绝不利因素的干扰,准确得到钢中夹杂物的三维形貌、尺寸、化学成分等详细信息,能够为工艺改进或实验研究提供有效的支持。     

用LA—ICP—MS定量分析金属中元素总量、酸不溶物含量及夹杂物组分

使用LA－ICP－MS定量分析了金属中（Mtotal.)M总量、（Minsol)M酸不溶物含量及夹杂物组分，将LA－ICP－MS测量的（Fe-M,Fe-10%Ni-M和Fe-0.2%C-M(M=Ti,Al和Ce）}合金中Mtotal.和Minsol含量与用化学分析法测是的结果对比，用LA－ICP－MS检测了玻璃或金属样品表面经合粒子和混合夹杂物，其结果与EPMA（电子探针显微分析）和化学分析的结果作对比，发现LA－ICP－MS方法非常适合检测元素的总量和酸不溶物含量及粒子直径在1－100um范围内的夹杂物组分。     

弹簧钢夹杂物形态控制

分析了高应力条件下弹簧疲劳断裂的主要原因以及用稀土控制弹簧钢夹杂物形态的局限性。指出了ＭｎＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２或ＣａＯ－Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＯ２三元塑性夹杂物的成分范围,并以６０Ｓｉ２ＣｒＶＡ为例确定之与相平衡的钢液脱氧条件,提出了相应的工艺措施。     

超低头板坯夹杂物来源分析及控制实践

板坯夹杂物尤其是大理闪杂物的存在，直接影响钢板的疲劳寿命和力学性能，分析了邯钢板坯夹杂物的来源，分布、控制铸坯夹杂物的手段。     

不锈钢中夹杂物控制综述

综合阐述了前人在不锈钢中夹杂控制方面所做的工作,分析了不锈钢脱氧剂的选择对不锈钢洁净度的影响,指出了铝脱氧不锈钢和硅脱氧不锈钢的脱氧产物以及其它衍生夹杂物的生成条件,提出了不锈钢中不同种类夹杂物的液态化改性处理方法,并对不锈钢中夹杂物的氧化物冶金研究现状进行了介绍。希望通过对夹杂物的合理控制,尽可能减小夹杂物对钢材危害、有效提升产品性能。     

扫描电镜在钢中夹杂物分析研究中的应用

钢中夹杂物的检测分析与控制技术是提高钢产品质量和洁净钢研究的重点。只有正确全面地分析钢中的夹杂物才能更清晰地明确夹杂物的来源和产生机制,从而有针对性地减少和控制钢中夹杂物。鉴于此,主要对利用扫描电镜对钢中夹杂物的分布、尺寸、种类、成分、形貌进行分析研究,同时结合案例进行了阐述。     

火花源光发射光谱法分析钢中夹杂物的研究进展

为更好了解与试样电火花烧蚀有关的实验现象,我们设计了一种新算法,并报道了其用于测定夹杂物尺寸的结果。在此算法中,用元素氧化物、硫化物和氮化物测量通道的单火花强度分析技术测定了某一特定类型夹杂物中各元素的浓度,包括铝、钙、镁、锰、钛以及硅等。对每个相关通道,计算了指定类型夹杂物有关的强度峰值对应的强度值之和与所有强度值和之间的比值。在光谱化学分析中,此比值与测试浓度相乘,所得结果为指定类型夹杂物中元素的平均浓度。结合单火花烧蚀质量与夹杂物成分的化学计量学分析,可以估算夹杂物的尺寸。通过进一步的分析可以实现夹杂物尺寸（小、中和大级别）的辨别。本方法的创新性在于,单火花源强度既不需要漂移修正也不需要校正。本算法可以直接用于计算钢中大部分常见夹杂物的平均浓度和尺寸的分析,例如氧化物、硫化物和尖晶石。测定结果显示夹杂物的平均直径在1~10 μm之间。     

钢中夹杂物去除技术的进展

钢中夹杂物去除的主要环节为夹杂物的长大、上浮和分离。钢中夹杂物去除技术的主要进展有:气体搅拌-钢包吹氩、中间包气幕挡墙和RH-NK-RERM法;电磁净化-钢包电磁搅拌、中间包离心分离和结晶器电磁制动;渣洗技术;过滤器技术。文中分析了各种夹杂物去除技术的冶金功能,将不同夹杂物去除技术进行合理组合,实现多功能精炼,可取得最佳冶金效果。     

疲劳性能不合格的38Si7弹簧钢夹杂物分析

  针对工业生产38Si7弹簧钢疲劳强度不合格的问题,借助光学显微镜和扫描电镜,并结合数学理论模型,从夹杂物的角度分析38Si7弹簧钢疲劳强度不合格的原因。研究结果表明：工业生产38Si7弹簧钢中的夹杂物主要组成为CaO(MgO) Al2O3 SiO2三元复合夹杂物,而且圆截面上中心区域复合夹杂物中Al2O3的含量明显低于外层复合夹杂物中Al2O3的含量;根据夹杂物等效投影面积模型得出,当疲劳失效为内部起裂时,临界夹杂物尺寸大约为6.5μm,当疲劳失效为表面起裂时,临界夹杂物尺寸大约为5.5μm。当弹簧钢中的夹杂物尺寸大于临界夹杂物尺寸时,容易造成疲劳强度失效。     

电敏感区法在非金属夹杂物在线检测中应用

针对以往夹杂物检测方法离线的弊端,给出了一种新颖的在线检测方法——电敏感区在线检测法,并分别在冷态下(电解质溶液)及热态下(铝液)进行了夹杂物测试。试验证明,将电敏感区法应用于导电液体中非导电夹杂物在线实时测试,所提技术方案是可行的。     

钙处理对钢中非金属夹杂物变性效果分析

从VD钙处理前后非金属夹杂物的组成及尺寸的变化、钢中氧化物与硫化物夹杂变性效果的角度,对某钢厂管线钢的钙处理效果进行了研究.结果发现:经过VD钙处理后,钢水中的非金属夹杂物的尺寸进一步降低,夹杂物的类型也有所变化,脆性Al2O3夹杂与沿晶界分布的有害的MnS夹杂都得到不同程度的变性,但钢中的氧化物及硫化物夹杂均没有达到完全变性的要求.     

弱脱氧弹簧钢夹杂物形态控制研究

采用不同炉渣碱度和精炼工艺,对弹簧钢中全氧含量,夹杂物的尺寸、大小和成分进行了分析,并对夹杂物的形态分布进行了研究.结果表明,碱度高有利于脱氧和控制夹杂物尺寸,但容易形成脆性夹杂物;炉渣碱度低时,钢中氧含量相对较高,夹杂物尺寸偏大.弹簧钢要保证夹杂物的塑性,应将炉渣碱度控制在1.0~1.3,同时应适当延长软吹时间,保证钢中大颗粒夹杂的去除和钢中氧含量的降低.     

钡合金对钢脱氧及夹杂物变性影响的理论分析

在比较各种常用脱氧剂单项脱氧能力的基础上，对硅钡、铝钡的复合脱氧能力，钡对夹杂物变性能力和生成液态夹杂的影响进行了分析，并推荐了钡合金的成分。