国内外钙处理含硫钢中硫化物的特征和分布

为了对比国内外硫化物的控制水平，利用扫描电镜观察和分析了国内外含硫钢中硫化物的特征和分布。结果表明，国外含硫钢硫化物变形程度小、分布均匀，国内含硫钢中硫化物的变形程度大，存在聚集现象；硫化物类型主要有单一MnS和复合硫化物，复合硫化物主要可分为外围高CaS含量的(Ca, Mn)S和低CaS含量的(Ca, Mn)S 2种类型，核心氧化物都为CaO-MgO-Al₂O₃。与国内相比，国外含硫钢中单一MnS数量更少，纵横比更低，低CaS含量的复合(Ca, Mn)S数量更多，核心中w(CaO)/w(Al₂O₃)更低。增大钢中低CaS含量的(Ca, Mn)S比例，将有利于降低单一MnS的数量和尺寸，实现这一目标的关键在于氧化物核心的控制。     

不同碱度渣对42CrMoS4钢中硫化物的影响

为研究不同精炼工艺对齿圈钢42CrMoS4钢中硫化物的影响,从钢中硫化物的形态与分布着手,在精炼工序设计两种不同的碱度渣和钙含量工艺,试验生产4炉。对比分析铸坯和轧材中不同双层结构复合硫化物特征与硫化物形成机理。结果表明,LF造高碱度渣（R=6.5～7.2）进RH后不进行钙处理,铸坯1/4厚度位置复合硫化物整体成块状形貌,核心内部氧化物同样也成规则的块状,轧材内部氧化物主要以CaO为主,外围硫化物主要是高CaS比例的（Ca,Mn）S,基本不变形,A类细系夹杂物级别为2.0～3.0级;在LF造弱碱度渣（R=3.6～4.2）进RH后进行二次钙处理,将w[Ca]由0.001 4%左右提升至0.002 5%～0.003 2%,铸坯1/4厚度位置复合硫化物整体成椭球状形貌,核心内部氧化物同样也成规则的球状,轧材内部氧化物为较低CaO比例的钙镁铝酸盐,外围硫化物主要是低CaS比例的（Ca,Mn）S,硫化物成纺锤状,具有很好的变形能力,A类细系夹杂物级别控制在2.0级以内。     

钢中氧含量对硫化物夹杂种类和形态的影响

主要研究了钢中氧含量与硫化物夹杂物的种类和形态之间的关系,以控制合适的氧含量,从而提高线材的切削性能,对15个炉次的冶炼过程及其成品取样,分析氧含量对硫化物夹杂的成分、形态及切削性能的影响。结果表明:钢中硫化物与氧化物形成的复合夹杂物的比例会随着氧含量的增加而变大,硅、铝、钙氧化物为核心,外围包裹MnS或CaS的纺锤形或球形复合夹杂对提高切削性能非常有利,应保证成品线材中的氧的质量分数不低于0.0140%。     

钢中MnS形貌控制方法及其研究进展

S在改善钢质量,降低加工成本等方面具有独特作用,然而,钢中MnS容易被轧制成长条状,造成钢性能呈现各向异性。为了降低MnS的这种不利影响,通常需要对其形貌进行控制,降低其长宽比。综述了MnS在钢中的作用及其对钢性能的危害,以及MnS形貌控制的方法及其效果。目前对MnS形貌控制常用的方法是添加改性剂或者控制热加工过程工艺参数。改性剂主要有2类,一类是与S结合的改性剂,如Ca、Mg、RE等,另一类是与Mn结合的改性剂,如Te。在热加工过程中,较高的温度和适合的变形量对MnS形貌的控制有利。随着钢中全氧含量的不断降低,氧化物对钢性能的不利影响逐渐减小,而硫化物的影响越来越突出,因此,硫化物的问题应该受到足够的关注和重视。     

钢液钙处理过程有效钙硫比对303 t超大钢锭中硫化物形貌的影响

通过工业实验研究了钙处理对303 t的16Mn重型管板铸锭中硫化物形貌的控制.未钙处理的锻件缺陷主要分布在轴向上靠近顶部、径向上在距中心1/2以内位置,缺陷主要为大尺寸Ⅱ类MnS夹杂物.采用Micro-CT检测了铸锭顶部中心位置MnS夹杂物三维分布,夹杂物为长条状和片状,数密度为0.77 mm^-3,最大直径为1370μm.在真空脱气后对钢液进行钙处理,钙处理不仅将钢液中原生Al₂O₃夹杂物改性为液态钙铝酸盐,并且钙会在钢液凝固和冷却过程中优于锰先与硫结合生成CaS.通过FactSage热力学计算得到,钙处理将MnS夹杂物的析出温度由1244.7℃降低至1227.9℃,同时减少了MnS夹杂物析出量.钙在改性硫化物之前先改性了钢中氧化物,因此提出了有效钙硫比Ca/Seff.用来表征钙处理对硫化物形貌的影响,Ca/Seff.的含义为改性硫化物的有效钙和钢中硫的原子浓度比,可以直接根据钢液的总氧T.O含量、总硫T.S含量和总钙T.Ca含量计算得到,此公式适用于硫质量分数小于30×10^-6的低硫钢.随着钢中C...     

管线钢硫化物夹杂及钙处理效果研究

系统分析了硫化物夹杂形貌、组成,并采用氧化物变性指标及硫化物变性指标对管线钢钙处理效果进行了全面评价,分析结果表明:管线钢经过钙处理后,没有发现沿晶界分布的MnS塑性夹杂,少量的硫化物夹杂由(Ca,Mn)S夹杂、CaS均匀分布的CaO-Al2O3-CaS复合夹杂和内核为CaO-A12O3外壳为CaS的复合夹杂组成,这对于提高钢板抗HIC性能非常有利;在现有工艺条件下,硅钙线加入量为0.7kg/t时夹杂物变性效果不理想,应适当增加硅钙线的加入量.     

钙处理对成品无取向硅钢夹杂物特性的影响

通过取样检测结合热力学计算,分析了钙处理对成品无取向硅钢中夹杂物特征及硫化物夹杂的析出机制的影响。结果表明,钢中尺寸大于3μm的有害夹杂物主要是AlN、MgO-SiO2、CaO-Al2O3-SiO2类复合夹杂物及其与MgS、MnS、CaS的复合析出物。钙处理钢中没有检测到单独的Al2O3、SiO2及铝酸钙类夹杂物。钙处理钢中形成的液态3CaO·Al2O3、MgO·SiO2和Al2O3夹杂物被精炼渣吸收,改性去除了钢中大尺寸Al2O3夹杂物。钙处理钢中尺寸大于3μm的氧化物夹杂主要是含CaO和(或)CaS的Al2O3-SiO2类夹杂。硫化物在MgO-SiO2类氧化物表面的析出有利于其形貌趋于规则。钢中不同形貌的AlN夹杂物呈多尺度分布,钙处理对大尺寸AlN的析出特性影响不大。氧硫化物及其与AlN复合析出并定向长大的过程,与其晶体结构有关。氧化物夹杂的硫容量决定了其与硫复合的难易程度。钙处理钢中CaS在氧化物表面呈局部包裹析出和局部吸附析出。     

钙处理对成品无取向硅钢夹杂物特性的影响

通过取样检测结合热力学计算,分析了钙处理对成品无取向硅钢中夹杂物特征及硫化物夹杂的析出机制的影响。结果表明,钢中尺寸大于3μm的有害夹杂物主要是AlN、MgO-SiO_2、CaO-Al_2O_3-SiO_2类复合夹杂物及其与MgS、MnS、CaS的复合析出物。钙处理钢中没有检测到单独的Al_2O_3、SiO_2及铝酸钙类夹杂物。钙处理钢中形成的液态3CaO·Al_2O_3、MgO·SiO_2和Al_2O_3夹杂物被精炼渣吸收,改性去除了钢中大尺寸Al_2O_3夹杂物。钙处理钢中尺寸大于3μm的氧化物夹杂主要是含CaO和(或)CaS的Al_2O_3-SiO_2类夹杂。硫化物在MgO-SiO_2类氧化物表面的析出有利于其形貌趋于规则。钢中不同形貌的AlN夹杂物呈多尺度分布,钙处理对大尺寸AlN的析出特性影响不大。氧硫化物及其与AlN复合析出并定向长大的过程,与其晶体结构有关。氧化物夹杂的硫容量决定了其与硫复合的难易程度。钙处理钢中CaS在氧化物表面呈局部包裹析出和局部吸附析出。     

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。     

钙处理含硫20CrMo齿轮钢夹杂物析出研究

通过热力学计算控制钢中喂钙量,把钙处理20CrMo钢中Al2O3变性为低熔点的12CaO·7Al2O3上浮去除,从而使钢中夹杂物满足评级要求;并用Thermo-Calc软件模拟钢液凝固过程中CA6、CA、CA2钙铝酸盐及MnS夹杂物的析出情况.用SEM对轧材中纺锤状夹杂物进行分析,少量夹杂物内核颜色较深,为Al2O3、CaS等夹杂,外层包裹的夹杂颜色较浅,为MnS夹杂.说明凝固过程中钢液中先析出的Al2O3、CaS等复合夹杂可以被后析出的MnS捕获作为其核心.     

Genetic Analysis for Large TiN Inclusions in Wire Rod for Tire Cord Steel of SWRH82A

The law of element segregation of Ti, N, Mn and S, and the sequence of selective precipitation of TiN and MnS inclusions during solidification of molten steel of SWRH82A are studied on the basis of thermodynamics. The origin of large TiN inclusions which affect the titanium inclusions point penalty in SWRH82A wire rod is analyzed based on the research on the distribution characteristics of MnS and large size of TiN inclusions observed on metallographic specimen of SWRH82A steel wire rod. The solidification segregation ratio of Ti is far more than that of N, and the solidification segregation ratio of S is far more than that of Mn. In the range of cooling rate of the continuous casting production, the cooling rate of solidification has little effect on the segregation ratios of Ti, N, Mn and S. MnS inclusions will precipitate earlier than TiN inclusions during solidification of the molten steel of SWRH82A. The large TiN inclusion which is wrapped by MnS in the SWRH82A wire rod may be foreign inclusions and it is not precipitated product during solidification in the molten steel of SWRH82A.     

钙处理对20CrMo齿轮钢硫化物夹杂的影响

在热力学计算的基础上,分析了20CrMo含硫齿轮钢钙处理的工艺条件,并对某厂钙处理后的含硫齿轮钢轧材进行了取样研究。结果表明,RH破空后钙处理的钢水中,硫化物和钙铝酸盐能结合生成复合纺锤状和低熔点夹杂;同时,钙处理前钢中w(O)控制在10×10-6以下,可使加入的钙充分对Al2O3、硫化物进行变性,并有利于形成以MnS为核心的氧硫复合夹杂;而且钢水铝脱氧后调整钢中w(AlS)=0.015%～0.025%,并在温度较高时喂Si-Ca线,可减少凝固过程中硫的偏析。该厂通过钙处理工艺生产的含硫齿轮钢夹杂物形貌良好,各项性能均达到客户的要求。     

60t LF-VD精炼过程18CrNiMo7-6齿轮钢夹杂物的演变

18CrNiMo7-6钢（/%:0.17C,0.57Mn,0.24Si,0.012P,0.003S,1.70Cr,1.49Ni,0.28Mo）的冶金流程为60t EAF-LF-VD-2.1t铸锭。取样分析了EAF铝锭预脱氧,LF铝粒和碳化硅混合脱氧剂扩散脱氧（LF初渣成分/%:57~60CaO,20.5~22.0Al₂O₃,9.9~11.3SiO₂,8.8~10.6MgO,0.7~1.1FeO,0.7~0.9MnO）,VD后和软吹后钢中夹杂物数量、尺寸和组成的变化。结果表明,精炼过程1~10μm夹杂物数量降低16.67%,>10μm夹杂物数量降低50%,≥30μm夹杂物基本去除;精炼过程中生成的夹杂主要为镁铝钙的复合夹杂物和CaS,MgS,MnS等硫化物;成品材中主要为Mg-Al的氧化物夹杂,硫化物以MgS为主,有少量MnS、CaS。应进一步优化冶炼工艺,控制中小型夹杂物的形成。     

管线钢铸坯中硫化物特征及形成机理

 对管线钢铸坯中的硫化物特征进行了分析,并对其形成机理进行了讨论。发现从中间包钢液到铸坯,管线钢中夹杂物由低熔点的CaO Al2O3向CaS Al2O3类型转变,且夹杂物尺寸越小,在冷却过程中的转变越充分。根据形貌特征,含硫化物夹杂可分为以下几类,即硫化物在氧化物表面部分析出、硫化物半包裹氧化物、硫化物完全包裹氧化物、纯硫化物和在TiN上析出的硫化物。采用FactSage软件对冷却过程管线钢中的夹杂物转变进行了计算,发现随着温度的降低,液态钙铝酸盐夹杂物逐渐经历CaO·Al2O3→CaO·2Al2O3→CaO·6Al2O3→Al2O3的转变过程,同时CaS和MnS相也在冷却过程中析出,且MnS的析出温度低于CaS,这解释了铸坯中硫化物的特征和形成。     

Inclusion evolution after calcium addition in Al-killed steel with different sulphur content

The inclusion evolutions after calcium treatment in Al-killed steel with different sulphur content were determined by chemical experiments and thermodynamics calculations. The results show that the inclusions are calcium aluminate with a little amount of calcium sulphide in low content sulphur steel after calcium treatment. As the sulphur content in steel increases, the typical inclusions generated in steel are layered or homogeneous irregular oxysulphides. A number of pure sulphides can be observed in higher content sulphur steel, and the morphology of sulphides with different CaS/MnS mass ratio has different shape. Thermodynamics calculations of Al–Ca–O–S–Mn system inclusions in steel at 1873?K and during solidification process were comprehensively conducted, considering all types of inclusions. The experimental results are in good agreement with thermodynamic calculations, which can predict the formation of the inclusions in Al-killed steel with different sulphur content.     

Te对46MnVS非调质钢中硫化物改质的工业实践

在Φ480 mm铸坯轧至Φ38 mm材的46MnVS钢中含0.0059％ Te(Te/S=0.098)钢MnS夹杂物平均等效直径和平均面积分别较未加Te(0Te)钢增大27％和72％,长宽比为1～3的球状或椭球状夹杂物数量增加了21％,硫化物评级由细系3.0级改质为细系2.0级;Te会固溶于MnS中形成(Mn,Te)S...     

重轨钢中MnS析出热力学和动力学分析

 采用无水有机溶液电解法分离提取重轨钢中的MnS夹杂物,采用扫描电镜观察铸坯内和钢轨中MnS夹杂物的三维形貌,并结合能谱仪分析其成分。铸坯被轧制成钢轨后,相应的MnS夹杂物都沿着轧制方向被轧制成长条状。基于热力学和动力学模型,分析重轨钢中MnS夹杂物析出行为以及在钢液凝固过程中锰元素和硫元素偏析的程度。热力学分析表明,MnS夹杂物在凝固末期凝固分数为0.94时开始析出,其析出量由初始[w([Mn])]和初始[w([S])]决定,且在凝固过程受到冷却速率的影响,对比发现,热力学的计算析出结果与Thermo-Calc和FactSage6.4的计算结果有较好的一致性;动力学分析表明,在钢液凝固过程增加冷却速率,凝固析出的MnS颗粒尺寸将减小。通过调整钢中[w([Mn])]和[w([S])]以及改变冷却速率,可以控制MnS的析出时机和形态,减小其对钢性能的有害影响。     

Ca-Si处理对易切削非调质钢30MnVS中硫化物形态和成分的影响

采用金相显微镜、扫描电镜和热力学计算,研究了Ca-Si变质处理对30MnVS钢(%:0.30～0.33C、1.40～1.60Mn、0.08～0.14V、0.065～0.090S)硫化物形貌和组成的影响。结果表明,随着Ca含量(0.001 2%、0.002 1%、0.003 5%、0.004 6%)的增加,团簇的杆状硫化物逐渐转变为均匀分散的球状硫化物,并且大多数球形硫化物中含有复合氧化物核心。其成分变化规律为CaO·3(Al₂O₃)·SiO₂-3(CaO)·6(Al₂O₃)·2(SiO₂)-6(CaO)·9(Al₂O₃)·4(SiO₂)-4(CaO)·3(Al₂O₃)·2(SiO₂),计算结果与实验分析结果基本吻合。     

脱氧合金化工艺对高铝钢中夹杂物的影响

在1873K条件下采用Φ70mm×100mm MgO坩埚在MoSi₂电阻炉上开展了3炉含1.5%Al的高铝钢脱氧实验。实验炉次获得了较高的脱氧率和较低的终点全氧含量。Mn+Nb-Ti-Al-Ca脱氧工艺获得了最高的脱氧率和最低的全氧含量,分别为84.1%和0.0007%。在Al加入钢水中后,夹杂物平均直径和数量均迅速增大。在终点钢中夹杂物均以尺寸为0～3μm的含Al₂O₃的复合夹杂物为主,大部分夹杂物外围包裹CaS或MnS。