管线钢夹杂物变性的理论与实验研究

通过对钙处理过程中夹杂物变性的热力学分析,绘制了夹杂物变性过程中钙、铝、氧、硫活度的优势区图及夹杂物变性路径图,并系统分析了钢液温度、铝活度、硫活度等因素对夹杂物变性的影响.管线钢夹杂物变性后,氧化物夹杂为球形或块状的钙铝酸盐,少量的硫化物夹杂为CaS夹杂、CaS均匀分布的CaO·Al2O3CaS复合夹杂和内核为CaO·Al2O3外壳为CaS的复合夹杂.     

高碳连铸坯中夹杂物赋存规律的研究

利用金相法结合非水溶液电解法研究了高碳连铸坯中夹杂物的类型、尺寸、分布、化学成分和来源,确定了高碳连铸坯内部夹杂物情况。结果表明:高碳连铸坯中主要有Al2O3夹杂、硫化物以及Ca O·Al2O3、MgO·Al2O3等复合夹杂物,尺寸大部分小于20μm,在铸坯厚度方向内弧侧1/4处出现聚集,主要来源于采用Si-Ca-Ba系脱氧剂进行脱氧时产生的脱氧产物以及钢液对炉衬和耐火材料的冲刷。     

Consteel-LF-VD-CC生产55SiMnMo钢种的洁净度研究

针对贵钢在使用55SiMnMo中空钢实心坯制造的钎杆出现因硬性夹杂导致断裂的问题,对55SiMnMo中空钢生产工艺Consteel-LF-VD-CC进行全流程取样,对钢中气体含量和夹杂物进行分析,找到钢水洁净度的限制性环节,并由此得出改进措施. 钎杆断裂面的夹杂物分析显示,主要为较大粒径的带棱角的纯Al2O3硬性夹杂以及不规则形状的MgO-CaO-SiO2复合夹杂. 分析钢样可发现以下工艺问题：LF精炼后期渣面裸露吸气,钙处理后夹杂物变性不完全,钢包开浇过程中存在明显吸气和卷渣现象. 铸坯中T[O]含量为9×10-6,显微夹杂物以MnS, Al-Mn的复合氧化物夹杂为主,大型夹杂物以SiO2-Al2O3-MnO-CaO复合夹杂为主.     

电渣重熔过程结晶器旋转对钢中夹杂物的影响

基于自行设计的双极串联结晶器旋转电渣重熔炉,采用ASPEX全自动夹杂物分析仪研究了结晶器转速对M2电渣锭洁净度的影响。结果表明,不论结晶器是否旋转,电渣锭中的夹杂物组成基本不变,主要由Al2O3, Al2O3–MnS, Al2O3–SiO2–CaO–MnS, MgO–Al2O3–SiO2–CaO–MnO, MgO–Al2O3–SiO2–CaO–TiO2–MnS, Al2O3–SiO2–CaO–MnO–TiO2组成,其中以Al2O3, Al2O3–SiO2–CaO–MnO–TiO2和Al2O3–MnS数量最多。结晶器静止电渣重熔时,钢中的夹杂物数量较多,且存在50 ?m以上的大颗粒夹杂物,而结晶器转速为6和13 r/min时,夹杂物数量减少,大颗粒夹杂含量大大降低;转速增至19 r/min时,夹杂物数量及尺寸又进一步增加,同时钢中全氧含量、氮含量明显增加。电渣锭中大颗粒夹杂物得以去除的主要原因是结晶器旋转导致金属自耗电极末端的熔融层变薄、熔滴尺寸变小,渣–金接触面积增大,促进了夹杂物被熔渣去除;过快的转速会增加自耗电极氧化、减少渣–金接触时间,从而降低电渣重熔过程的精炼能力。     

铝锆炭滑板在浇铸钙处理钢时的化学侵蚀

利用扫描电镜对抗钙处理钢液侵蚀试验后的铝锆炭残样进行了显微结构观察 ,并分析了铝锆炭滑板在钙处理钢液中的化学侵蚀机理。结果表明 :高温下 ,钙处理钢液中的Ca及CaO会与滑板中的Al2 O3 、SiO2 发生反应 ,生成低熔点的 12CaO·7SiO2 (1392℃ )和 2CaO·SiO2 ·Al2 O3 (15 39℃ )等物质 ,这些低熔物被钢水冲刷掉 ,使得滑板表层的Al2O3 和SiO2 含量迅速降低 ,从而导致了滑板的损毁。     

钙处理钢水中夹杂物在连铸用水口上的附着机理

经过钙处理的钢水在连铸过程中造成浸入式水口发生堵塞，调查和研究了夹杂物附着的实际状态。与此同时，还实施了氧化铝附着实验。根据这些结果，对夹杂物在钙处理钢水用浸入式水口上的附着机理进行了研究。结果发现CaO一6Al2O3和钢水中的TiO2-CaO—Al2O3一起附着在浸入式水口的内壁上，造成浸入式水口在钙处理钢连铸过程中迅速堵塞。     

钢液中Al2O3夹杂物碰撞生长的动力学模型

基于群体平衡模型,在奥斯特瓦尔德熟化的基础上,考虑布朗碰撞对分子扩散长大的影响,建立了钢液中Al2O3夹杂物碰撞生长的动力学模型,包括分子扩散长大以及由于布朗、斯托克斯和湍流碰撞引起的夹杂物聚集、生长,采用颗粒尺寸分组法对夹杂物的聚集生长进行了模拟. 结果表明,湍动能耗散率从0.1 m2/s3增加到10 m2/s3时,对临界尺寸以下粒径的分子微粒的数量密度影响较小,但对临界尺寸以上大粒径夹杂物分子微粒的数量密度影响较大. 碰撞过程中,夹杂物最大数量密度对应的极值直径约为0.2 μm.     

超纯铁素体不锈钢中含Ti和Nb夹杂物的非水电解分离及其在钢中的析出行为分析

采用非水溶液电解法提取了Ti, Nb稳定化超纯铁素体不锈钢中的夹杂物和析出物,采用场发射扫描电镜观察其形貌,并结合能谱仪分析其成分. 结果表明,高钛型铁素体不锈钢中的夹杂物多为立方结构的碳氮化钛或树枝状的钛氧化物夹杂;Ti,Nb双稳定化铁素体不锈钢中,夹杂物核心由钛氧化物与氮化钛复合而成,棱角上包裹碳氮化铌;高铌型铁素体不锈钢中夹杂物为十字状或树枝状NbC. 利用热力学数据计算了Ti稳定化铁素体不锈钢中复合夹杂物的析出顺序及TiN的析出时机. 计算表明,在1873 K铁素体不锈钢成分条件下TiOx-TiN复合核心中钛氧化物为Ti2O3. 随着温度的降低,Ti, N在钢液中出现偏析富集,在钢液凝固过程中生成TiN,降低钢液中N含量可推迟TiN的析出时机.     

X60管线钢硫化夹杂物钙处理技术研究

在对管线钢中硫化物的作用综合分析的基础上,依据冶金热力学原理,结合莱钢生产实践,分析计算了X60管线钢硫化物的钙处理工艺条件,并对莱钢牛产的管线钢中的夹杂物进行了检测分析.结果表明,莱钢生产管线钢时,大部分炉次精炼终点氧含量高于理论计算得到的钙处理所需的目标氧含量3.42×10-6,钢中钙含量未达到理论计算得到的钙硫平衡时所需的钢中溶解钙含量,硫化物夹杂物变性并不完全,钢中存在MnS,MnS-CaS复合夹杂物.     

超低碳铝硅镇静钢精炼过程中夹杂物的行为及其对钢组织的影响

针对RH精炼并结合典型的渣-钢化学平衡实验,研究了超低碳铝硅镇静钢精炼过程中夹杂物的变化以及钢包顶渣组成对钢中夹杂物的影响. 用激光共聚焦高温扫描显微镜在线观察了再加热过程中钢的微观组织变化,讨论了夹杂物对钢的晶粒长大的影响. 结果表明,本实验条件下精炼前钢中夹杂物是以Fe-Mn氧化物为主的复合夹杂,夹杂物数量和大小受渣碱度、Al2O3含量及CaO/Al2O3比值的影响较大,当碱度为1.5及Al2O3含量为20%时,夹杂物数量最少. 以成分优化的钢包渣与精炼末期钢样进行的平衡实验显示,夹杂物为Al2O3-MgO或Al2O3-MgO-SiO2-MnO为主的复合夹杂,随渣中w(MnO)的增加,复合夹杂中Mn含量有增加的趋势,使钢的晶粒长大过程需要更高的再加热温度. 钢样再加热后,钢中夹杂物变为以Al2O3, MgO, SiO2复合夹杂为主,三者总量占夹杂物总量的90%或以上,复合夹杂中MnO含量受加热制度影响.     

Fe2O3对天然原料合成Al4SiC4/Al4O4C复合耐火材料的影响（英文）

以焦宝石、活性炭和铝粉为原料并添加Fe2O3后制备了Al4SiC4/Al4O4C复合耐火材料。利用化学分析、X射线衍射和扫描电镜研究了Fe2O3对所制备复合材料的物相组成和显微结构的影响。结果表明：在烧结过程中,从1400℃开始,Fe2O3转变为低熔点物相Fe3Si,产生液相促进Al4SiC4成核、细化晶粒,同时包裹Al4SiC4。此外,未添加Fe2O3的样品中生成的Al4O4C短纤维,Fe2O3的加入使得Al4O4C相变为细小的晶粒。

Abstract：

Al4SiC4/Al4O4C composite refractory was synthesized by using flint clay,activated carbon and aluminum powders as the raw materials and Fe2O3 as the additive. The effects of Fe2O3 on the phase composition and microstructure of Al4SiC4/Al4O4C composite refractory were investigated by chemical analysis,X-ray diffraction and scanning electron microscopy. The results show that Fe2O3 transforms into a low melting point phase of Fe3Si above 1 400 ℃,which leads to generate liquid phase and promote the nu-cleation and grain refinement of Al4SiC4 phase. Fe3Si also could coat Al4SiC4 grains. Moreover,the morphology of Al4O4C in Al4SiC4/Al4O4C composite refractory without addition of Fe2O3 is short fibrous-like structure,but changes into fine granules structure after adding Fe2O3.     

铝源前驱体对离子热法合成磷酸铝分子筛的影响

以离子液体1-乙基-3-甲基-咪唑溴盐为溶剂和模板剂,选用不同的铝源,在常压下合成AlPO4-11分子筛. 考察了在不同铝源条件下,物料配比、晶化时间和晶化温度对合成AlPO4-11分子筛的影响. 产物通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等表征手段进行了表征. 结果表明铝源性质的不同导致了合成规律和合成机理的不同. 以异丙醇铝为铝源合成分子筛时,所需最佳P/Al比为3/1,分子筛的晶化速率较慢;而以碱式乙酸铝为铝源合成分子筛时,物料的P/Al摩尔比相对较低(1.5/1),分子筛的合成具有更快的晶化速率.     

液相烧结SiC陶瓷

采用Al2O3、Y2O3为助烧剂,热压烧结获得了致密的α-SiC和β-SiC陶瓷,研究了起始粉末的性能对烧结体的物相组成和显微结构的影响。实验结果表明,Al2O3、Y2O3原位形成了YAG,材料以液相烧结机制致密化,并通过溶解和再析出机制,促进晶体生长。物相分析表明,β-SiC陶瓷粉末在烧结过程中发生了β→α的相变。显微结构观察显示,β-SiC陶瓷中生成了长柱状晶粒。     

液体橡胶／环氧树脂复合材料的制备与性能研究

用端异氰酸酯基聚丁二烯液体橡胶与环氧树脂制得端异氰酸酯基聚丁二烯液体橡胶与环氧树脂反应物（ETPB）。在ETPB中加入纳米Al2O3,并选择适宜的固化剂固化,制得ETPB／Al2O3复合材料。测试了ETPB和ETPB／Al2O3复合材料于石英砂-水介质中的冲蚀磨损性能,并用扫描电子显微镜（SEM）对材料磨损表面进行了观察。结果表明,ETPB和ETPB／Al2O3复合材料在不同线速度下,随着线速度的增加冲蚀磨损率也随着增加。     

ZrO2和Ni复合掺杂对Al2O3陶瓷结构及性能的影响

利用非均相沉淀包覆-热还原工艺制备粒径分布均匀、表面光滑的球形Al2O3/ZrO2/Ni,Al2O3/Ni,Al2O3/ZrO2复合结构粉体,再经真空热压烧结得到相应的复合陶瓷.通过X射线衍射和扫描电镜对前躯体、热还原粉体及烧结陶瓷的成分及结构进行了表征,并对陶瓷的力学性能、介电常数进行了检测和分析.实验结果表明:金属Ni的引入抑制了Al2O3的致密化,细化了晶粒,强化了氧化铝晶界,使氧化铝发生穿晶断裂而起到增韧效果;ZrO2对Al2O3陶瓷致密化及细化晶粒作用不明显,但通过相变增韧或形成弱界面起到了较好的增韧作用;Al2O3/ZrO2/Ni复合材料的断裂韧性增加值并未高于Al2O3/Ni和Al2O3/ZrO2 2种复合材料断裂韧性增加值之和,但增强了空间电荷的极化,使复合材料具有较高的介电常数.