热轧车轮钢钙处理后的硫化物夹杂形态

本文研究了钢种为X的热轧车轮钢进行钙处理后的硫化物类夹杂物形态,试样从钢种为X的热轧产品中提取。检查了不同疏含量炉次中的长条形硫化物夹杂物的尺寸和分布,当钢中硫含量小于50×10~(-6)时,很少或基本观察不到长条形硫化物夹杂物。当硫含量高于或等于70×10~(-6),并且Ca/s比小于0.5时,钢中硫化物夹杂物尺寸和数量明显增加。然后在硫含量高于50×10~(-6)的炉次中,研究了添加钛(0.01%~0.02%)对硫化物类夹杂物形态的影响。研究发现:在实际炼钢条件下,添加钛对减少硫化物类夹杂物的尺寸有部分影响。     

钙、镁在含硫钢中硫化物变性过程中的作用

 为了保证含硫钢的切削性能,同时改善MnS对钢材造成的各向异性,通常对MnS进行变性处理。对含硫钢分别进行了镁处理和钙处理试验,分析了这两种处理方式对钢中夹杂物尺寸和成分的影响。镁处理有利于在钢中形成更加细小的Mg-Al-O氧化物夹杂。在钢液凝固过程中,Mg-Al-O夹杂可以作为MnS的形核核心,减少MnS沿晶界析出的数量;Mg-Al-O氧化物核心外围包裹的Mg-Mn-S中的镁主要来源于氧化物核心中的镁向外层MnS中的扩散。钢经过钙处理后,形成的Ca-Al-O氧化物作为MnS的形核核心;氧化物核心外围包裹的Ca-Mn-S主要是由钢液中溶解的钙进入外层包裹的MnS中所形成;复合硫化物中的钙进一步向氧化物核心中扩散,使核心中钙质量分数逐渐升高。     

钙镁复合处理20CrMnTi钢中硫化物夹杂

 20CrMnTi钢中添加硫可以改善切削性能,但也会带来力学性能变差的问题,Ca-Mg复合处理可减轻硫化物夹杂物的危害。通过实验室高温试验、电镜观察、能谱分析及统计方法,研究了对20CrMnTi钢中加硫后形成的硫化物进行Ca-Mg复合处理以及钙处理的效果。试验结果表明,复合处理可以使加硫钢中长条、链状的II类硫化物改性为球状单相或者包裹氧化物的复合夹杂物,处理后钢中夹杂物的平均长宽比、直径显著降低;复合处理时钙加入钢中形成的CaS与MnS固溶提高硫化物的球化率,镁主要形成MgO,使被包裹的氧化物核心更细小弥散,最终的夹杂物为MnS-CaS-MgO（-Al2O3-CaO）;若镁过量,则硫化物中会出现MgS,若钙过量,氧化物中出现CaO;加入镁使钙处理所需钙加入量变小,复合处理的效果优于单独的钙处理。     

中碳钙硫易切削钢夹杂物形态控制

在实验室进行了1kg坩埚实验,研究了中碳高硫结构钢钙处理前后夹杂物的形态、尺寸及组成.结果表明:钢钙处理后获得了可以改善钢切削性的纺锤形夹杂物,夹杂物的平均纺锤形率为68.11%,并且随钢中[Ca]/[S]增加夹杂物纺锤形化趋势增加;钙处理后小于2.5μm的夹杂物占夹杂物总量的76.05%,夹杂物细小、弥散分布于钢基体中;夹杂物类型以钙铝酸盐芯硫化物外壳的复合夹杂物、(Mn,Ca)S形式的硫化物为主,有少量的铝酸钙与CaS的复合夹杂物;含钙硫的45钢铸态钢锭比普通45钢铸态钢锭切削性能有所改善.     

钙处理对齿轮钢中硫化物形貌的影响

采用金相、扫描电镜、能谱仪等分析手段,研究了钙处理DIN18CrNiMo7-6齿轮钢铸态组织中硫化物夹杂物的形貌、成分和特征参数,并讨论了成分对硫化物形态和分布的影响。结果表明,钙抑制Ⅱ类硫化物的形成,铝和硫的作用反之。随wCa/wAlsol.比值的增加,氧化物向低熔点方向转化。     

钙处理H13钢中夹杂物的转变

利用真空感应炉和扫描电镜等设备, 实验研究了钙处理对H13模具钢中夹杂物的影响, 并对钢中夹杂物的转变进行了热力学计算, 讨论了钙处理对夹杂物成分和结构的影响.结果表明:钙处理H13钢后, 夹杂物尺寸减小, 圆形度提高, 夹杂物面积比降低;夹杂物由钙处理前的Si O₂-Al₂O₃系夹杂物转变为Ca O-Si O₂-Al₂O₃- (MgO) 系夹杂物, 钢中Ca质量分数达到12×10^-6时, 夹杂物完全处于Ca O-Si O₂-Al₂O₃- (MgO) 相图的1400℃低熔点区以内;钢中高的T.O含量使Ca S不会在钙处理后形成, 钢中Ca/T.O的质量分数比达到0.3时, 复合夹杂物中的Al₂O₃将会完全消除; (Mn, Cr) S夹杂依附氧化物夹杂析出, Mn、Cr和S的偏析程度决定了复合氧硫化物夹杂的形貌.     

管线钢硫化物钙处理技术分析

在对管线钢中硫化物的作用进行综合分析的基础上,结合莱钢的生产实践,利用冶金热力学原理,分析计算了管线钢硫化物的钙处理工艺条件,并对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质量分数高于理论计算钙处理所需的目标氧质量分数3.42×10-6,钢中钙质量分数未达到理论计算钙硫平衡时所需的量,硫化物夹杂物变性并不完全,钢中存在MnS、MnS CaS复合夹杂物。     

SPHC钢钙处理过程中非金属夹杂物行为变化

通过在精炼及连铸工位进行系统取样,研究了非金属夹杂物在SPHC钢钙处理过程中的行为变化。结果表明,钙处理前钢中夹杂主要为三角形及不规则形貌的Al2O3夹杂,在LF出站时夹杂物以完全变性及未完全变性的铝酸钙为主,在中间包处则有单纯CaS出现并与钢中已有铝酸钙结合,随着连铸的进行,钢中硫化物夹杂比例增加,铸坯中有更多的CaS生成,并形成环状结构对已变性的铝酸钙进行包裹。     

钙处理对中硫含量钢中硫化物形态影响的试验研究

通过实验室真空感应炉冶炼铸锭然后锻造成棒材的方法,研究了不同Mn/S（质量比）对含硫非调质钢中硫化物形态的影响.研究结果表明：提高Mn/S有利于改善铸态和棒材中硫化物的分布均匀性;随着Mn/S的提高,棒材中长宽比<3形态的硫化物由5%左右提高至25%以上,Mn/S提高有利于硫化物的球化或纺锤化控制;实验条件下,Mn/S应控制在40左右.     

46MnVS钢铸坯中硫偏析行为及硫化物分布的研究

摘要：46MnVS钢是一种典型的中硫非调质钢,钢中硫化物的类型、大小、分布和硫偏析对其产品使用性能有重大影响。依托国内某厂的46MnVS连铸坯开展硫偏析行为及硫化物分布的研究,采用了扫描电镜、夹杂物三维腐刻等实验方法,分析了铸坯中硫化物类型、大小、分布的变化规律,总结硫偏析行为规律。研究发现铸坯中心和铸坯1/4处出现严重的正偏析,最大正偏析指数分别为1.13、1.08。计算结果表明,MnS在固相率为0.80、温度为1425.0℃时开始从液相中析出,此时残余液相S含量为钢液初始含量的4.60倍。铸坯激冷层中硫化物的三维形貌多为不规则状;从柱状晶区边部到中心不规则状硫化物逐渐增加;中心等轴晶区从外部到中心硫化物主要为不规则状,八面体占比逐渐降低,板片状硫化物逐渐增大。     

精炼渣钙铝比对铈处理钢中夹杂物的影响

利用渣钢平衡实验研究了精炼渣钙铝比(w(CaO)/w(Al₂O₃))对铈处理低合金高强钢中夹杂物的影响。通过扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)等检测手段,利用AZtecSteel夹杂物自动分析系统,探讨了钢中夹杂物类型、数量和尺寸的变化规律,利用FactSage 8.0计算并分析了稀土夹杂物的演变规律。结果表明,稀土元素加入初期,夹杂物平均尺寸大幅度减小而数密度增加,然而随着实验的进行,夹杂物平均尺寸增大而数密度减小。精炼渣钙铝比为2.0时,钢中O含量可降低至7.8×10^-6,并在反应初期获得平均尺寸最小(1.21μm)的稀土夹杂物。钢中加入铈后,夹杂物的转变路径为Al₂O₃→CeAlO₃→Ce₂O₃或Ce₂O₂S。不同精炼渣处理钢中氧化物夹杂转变过程相同,但随着精炼时间延长,生成了部分CeAlO₃夹杂物,使钢中Ce含量降低。     

对钢中形成氧化物-硫化物复合夹杂物的热力学评价

采用钙处理不仅可以提高钢水的可浇性以及洁净度,而且还可对夹杂物进行变性处理以改善钢水质量。钙能使固态氧化铝夹杂物变性,对钢水进行脱氧,同时形成液态铝酸钙。钢水化学成分决定其可能形成硫化钙（CaS）和／或者各种不同形式的铝酸钙。硫化物通常与氧化物相共生,也就是我们熟知的典型氧化物-硫化物复合夹杂物。在钢包处理过程中,必须避免在钢水中形成固态硫化钙,因为它不利于钢水的可浇性。本文开发了在铝镇静钢中,预测由在[O],[S]和[Ca]之间通过竞争反应形成氧化物-硫化物复合夹杂物的热力学模型。将本文开发的模型与文献中报道的那些模型进行了比较,同时对从钢厂收集到的钢样进行夹杂物类型观察。结果表明,为了在钢中得到完全的液态铝酸钙,而不形成硫化物,要求钢中的硫含量极低。随着钢中硫含量的增加,使氧化铝夹杂全部转为液态铝酸钙的难度也在增加。避免形成CaS的最大硫含量取决于钢水化学组成,主要是铝含量。硫化物夹杂通常为CaS和MnS的固溶体,同时也完成了该体系的热力学分析。根据对现有工作的分析,可能预测到硫化物组成对形成复合夹杂物的影响。     

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。     

石油套管钢钙处理机理及效果

系统地研究了国内某钢厂生产的3 9Mn2V石油套管钢钙处理前后的总氧含量变化及夹杂物类型,从热力学上分析了钢中氧化铝和硫化锰的变性机理.研究结果表明现有工艺条件下喂入的硅钙量可以将Al₂O₃完全变性为炼钢温度下呈液态的12CaO· 7Al₂O₃和3CaO· Al₂O₃夹杂物,但不能将MnS完全变性为CaS.     

钙处理对钢中夹杂物性质影响的实验研究

在实验室条件下用金相显微镜、扫描电镜对钢液钙处理前后钢样进行观察,研究了钢中夹杂物在形态、分布、数量、尺寸、组成等各方面的变化.据此探索钢中形成有利夹杂物的途径与方法,为实际生产提供理论依据及数据参考.     

持续氧化对钢水钙处理过程中夹杂物的影响

采用感应炉研究了持续氧化对钙处理过程夹杂物的影响。结果表明,在氧化发生前,钙的挥发是夹杂物成分转变的主要原因;氧化发生后会依次与钢中的钙、铝和硅元素发生反应,夹杂物转变规律为CaO- CaS- (Al2O3)→CaO- (CaS)- Al2O3→(CaO)- Al2O3→Al2O3→SiO2。夹杂物的数密度从10升高到210个/mm2,最终样品夹杂物的数密度为300个/mm2。根据钢液成分的检测结果,可将试验分为钙挥发期、铝氧化期和硅氧化期,对氧化过程分阶段进行热力学计算,能够更加准确地预测夹杂物成分。     

钙处理齿轮钢中氧硫复合夹杂物的热变形能力

采用金相分析、扫描电镜和能谱仪等分析手段,研究了钙处理加硫的DIN18CrNiMo7-6齿轮钢中氧硫复合夹杂物的形貌、成分和热变形行为.结果表明:外围硫化物的钙抑制了氧硫复合夹杂物的变形,当外围硫化物的钙原子分数约为5.0%时抑制作用达到饱和;高熔点核心氧化物的面积分数增加,复合夹杂物的变形能力降低,而低熔点核心氧化物对复合夹杂物变形能力的影响不明显.     

镁钙处理对车轮钢中夹杂物及疲劳性能的影响

在250 t钢包内对某车轮钢分别进行了镁、钙处理,探讨了夹杂物特征对钢疲劳寿命的影响,得出如下结论:镁处理、钙处理钢中T.O含量变化不大,均在0.0025％以下,但镁处理钢氮含量比钙处理钢普遍要低;钙处理精炼结束后钢中典型夹杂物主要为铝酸钙和(Ca,Mn)S,而镁处理钢中主要为尖晶石—铝酸钙复合夹杂物、尖晶石—硫化钙包裹型复合夹杂物,夹杂物尺寸较钙处理明显减小;当外部应力大于470 MPa后,镁处理钢的疲劳寿命几乎都大于钙处理钢,由此证明镁处理对改善钢的疲劳寿命有一定的贡献.     

钢中夹杂物含量及其形态对钢力学性能的影响

在实验室１６ｋｇ真空感应炉上对铝镇静钢水用ＣａＯ－ＣａＦ２－Ａｌ和ＣａＯ－ＣａＦ２－Ａｌ－Ｃａ进行精炼处理，降低了钢中硫含量和总氧含量，研究了钢中氧化物和硫化物夹杂的含理及其形态对钢力学性能，尤其是冲击韧性的影响。钢水经钙处理后，钢中硫含量和总氧含量都可降低到１０ｐｐｍ以下，且钢中Ａｌ２Ｏ３和ＭｎＳ夹杂物能完全转变成硫化钙和铝酸钙，钢的转变温度低于－６０℃，而且钢的各向异性消失。     

钙处理钢中夹杂物行为的研究

为改善武钢CSP产线钢水的连浇性,通过工业试验对钙处理钢中夹杂物的变化进行了研究,试验结果表明,钙处理后,钢中夹杂由Al2O3和MnS转变为铝酸钙盐或CaO-Al2O3-MgO-CaS复合夹杂,由于钙处理对夹杂物的聚合变性作用,钢中夹杂物直径不小于5μm的比例增加。通过热力学计算,分析了钙处理使夹杂物变性的条件。根据试验结果对工艺进行了优化,钢水结瘤断浇次数由3.6次/月降低到1.5次/月。