稀土耐热钢凝固过程中夹杂物析出的热力学分析

基于FactSage热力学软件的最小吉布斯自由能原理,系统研究了不同铈含量及钢液洁净度条件下耐热钢凝固过程中夹杂物的析出行为。结果表明：耐热钢中添加铈后,高熔点的Ce2O2S、 Ce2O3等夹杂取代了SiO2与MnS夹杂;在一定洁净度条件下, SiO2与MnS无法析出的铈含量分别为0.02%与0.03%;随着氧含量的增加,耐热钢中的夹杂物类型由Ce2O2S、 CeN、 CeS向SiO2、 Ce2O3转变,当氧含量大于0.006%时,钢中开始析出SiO2夹杂;随着硫含量的增加,耐热钢中的夹杂物类型由Ce2O2S、 CeN、 CeS、 Ce2O3向Ce2O2S、 MnS、 Ce2S3转变,当硫含量大于0.005%时, MnS夹杂开始析出。     

板坯连铸机内钢液流动和夹杂物行为

采用数值模拟方法研究了板坯连铸机内钢液流动和夹杂物传输行为。数值结果表明，由于夹杂物的上浮速度远小于钢液流速，因此钢水的流动直接影响着结晶器内夹杂物分布。夹杂物具有与钢液流场相似的上下两个回流区的结构；在液面处，大粒径夹杂物的浓度较大；在窄面处，小粒径夹杂物的浓度较大。     

Ca处理对55SiMnMo夹杂物行为变化的研究

研究了Consteel电弧炉-LF-VD-连铸工艺生产55SiMnMo时钙处理对钢中夹杂物行为变化的影响,对显微夹杂物、夹杂物成分变化及大型夹杂物进行分析。结果表明,喂钙线后2 min时钙处理并未反应完全,VD结束后夹杂物钙处理变性效果明显且钙主要与夹杂物表面反应。对Mg-Al-Ca类夹杂物成分分析得出,钙线的加入使钢中夹杂物Ca含量明显增加,(Al2O3)由VD入位80%～90%降低至中间包中的40%～60%,(Mg)最终降低至10%以下。钙处理对大型夹杂物影响较小。     

高氮钢电渣重熔夹杂物控制研究

对高氮钢电渣重熔前后夹杂物进行对比研究,分析不同渣系和自耗电极氧含量对重熔后夹杂物的影响。研究发现,不同渣系对电渣钢的洁净度影响很大,适当提高w(Ca O)/w(Al2O3)可有效降低电渣锭中的夹杂物和全氧量。对高氮钢电渣重熔的脱硫进行研究,分析了不同渣系和熔炼速率对高氮钢脱硫率的影响,实验结果表明:电渣重熔后,硫化物夹杂的平均直径和单位面积数量大大减少,夹杂物的主要类型为Mn S+Al2O3复合型夹杂物,同时适度提高渣中Ca O含量实现提高硫分配比是提高脱硫效率的有效手段。脱硫动力学推导中发现重熔速率越低,脱硫效果越明显,但实验发现脱硫率随重熔速率的降低呈现先降低后升高的趋势,其原因在于渣池中发生硫化物富集,导致"回硫"现象发生。     

湍流状态下钢液中夹杂物的分形长大过程

应用DLA模型研究了各向异性湍流下夹杂物的凝聚过程.结果表明:伴随着种子集团的增大,种子集团相邻位置也不断增多,这有利于提高种子集团凝聚速度,最后得到的凝聚体与钢中簇状夹杂物的形貌相似.在各向异性湍流作用下,夹杂物的生长表现出各向异性,且湍流较弱方向为夹杂物优先生长方向.     

82B钢中氧化物系夹杂物的控制研究

82B钢中氧化物系夹杂物的来源主要是脱氧产物和钢的二次氧化、卷渣及耐火材料内衬侵蚀。采取在转炉控制终点碳,采用LF全程脱氧、改变精炼渣精炼和扩散脱氧、氩气搅拌,在连铸实施全程密封、强化中间包冶金等措施,使82B钢中的全氧最低降到13×10 6,94.09%的夹杂物尺寸<5 m,满足了拔丝要求。作为夹杂物控制技术,降低总量的方法比控制形态更为简单实用,系统地在每个工艺步骤都采取有效措施,才能取得良好效果。     

冷却速率对钢中MnS+Al_2O_3复合夹杂物包裹率的影响研究

通过实验室试验研究钢中MnS+Al_2O_3复合夹杂物的生成以及不同冷却速率对MnS+Al_2O_3复合夹杂物包裹率的影响。结果表明:被推动到钢液凝固前沿的Al_2O_3,会为MnS析出提供异质形核质点;随着冷却速率的增加,复合夹杂物的尺寸从4μm降至2.5μm左右,MnS+Al_2O_3复合夹杂物包裹率逐渐降低。本次试验研究为得到较优包裹程度的实验条件以及进一步改善钢材性能提供一定的理论分析。     

改善T91钢纯净度的相关研究

以某钢厂T91钢生产实践为依据,生产流程为60 t电弧炉→AOD→LF→VD→240 mm×240 mm方坯连铸。钢中存在两种夹杂物形态,尺寸分别为10~200μm的块状Al2O3夹杂和直径≤33μm圆球状夹杂物。分析夹杂产生原因结果显示,块状Al2O3夹杂是随LF炉精炼过程的钒铁合金化操作混入钢水中,通过将钒铁合金化操作前移到AOD出钢至LF炉精炼初期期间予以解决。而圆球状夹杂物是钢水中的镁铝尖晶石与炉渣结合后形成的,改善是将AOD出钢炉渣碱度提高至2.0以上,AOD出钢脱硫率达到90%以上,从而提高炉渣吸附夹杂能力。     

电磁搅拌对板坯表层大型夹杂物分布的影响

采用非水溶液电解法对汽车面板钢连铸坯距内弧面0~60 mm表层大于50μm非金属夹杂物的分布进行实验研究,给出了汽车面板钢连铸坯中大型夹杂物的三维形貌照片,定量化研究了大型夹杂物在连铸坯表层宽度、厚度方向上的质量及体积数量密度分布规律。并通过实验研究手段研究了结晶器电磁搅拌对大型夹杂物在连铸坯表层的分布规律进行了研究,弄清了电磁搅拌对大型夹杂物分布的影响机理。     

方坯连铸机内不同形貌夹杂物的去除行为

采用数值模拟方法研究小方坯连铸结晶器的三维流场和夹杂物运动轨迹,探讨了粒子形状对夹杂物去除率的影响.结果表明:相同形状夹杂物,随着粒径的增大,夹杂物的去除率随之增大;相同粒径的夹杂物,形状因子越小的夹杂物的去除率越高;对于5 μm以下尺寸的夹杂物,夹杂物的形状和尺寸对夹杂物运动行为的影响可以忽略.     

70t钢包炉喂丝及吹氩工艺的优化

对八钢70t精炼炉吹氩和喂丝进行了系统的研究，找出影响钢中氧含量及夹杂物含量变化规律的因素，针对钢包吹氩和喂丝工艺进行优化，为控制钢中夹杂物及氧含量指出了方向。     

2205双相不锈钢边部裂纹成因分析

国内某厂研发并生产了2205双相不锈钢,但在轧制过程中常出现边裂现象。本文通过对边裂部位的断裂形貌的观察,断裂部位夹杂物特点以及正常部位金相组织的观察,逐步确定该钢边裂的原因。该钢中大型Al_2O_3夹杂物是导致轧制边裂的主要原因之一。通过分析原因,提出通过合理控制Ca处理中Ca的加入量和调节渣中Al_2O_3的活度来减少Al_2O_3夹杂物方法。     

70t电炉冶炼高碳硬线钢中氧的控制

针对高碳硬线钢的质量要求,概要论述了电炉-精炼-连铸流程生产高碳硬线钢过程中的留碳、脱氧工艺,分析如何控制硬线钢中夹杂物及氧含量,提出降低高碳硬线钢中氧含量的措施。     

不同冷却条件下钢中MnS夹杂物析出特性的研究

实验室以及工业试验研究发现冷却条件的不同对钢中MnS夹杂物特性变化的影响较大。研究结果表明:随着冷却速率的增加,MnS夹杂物的尺寸逐渐降低,析出的MnS的数量逐渐增加。通过实验获得的硫化物尺寸与冷却速率之间的关系式,可用于实际钢厂中硫化物的尺寸与取样方式之间关系的建立,运用此关系式,便可通过取样方式来估量硫化物的当量直径大小,提高夹杂物检测分析的效率。     

MORPHOLOGY AND FORMATION MECHANISM OF LINEAR DEFECTS ON SOLAR-ENERGY MULTICRYSTALLINE SILICON WAFERS

研究了定向凝固生长的多晶硅线切割过程中在多晶硅片表面产生的线状缺陷的形貌特征及其形成机制.分别采用扫描电子显微技术和X射线衍射技术对多晶硅片线切割引起的线状缺陷的形貌特征及夹杂物进行研究,结果表明:多晶硅片表面线切割过程中形成的线状缺陷是因SiC夹杂物的存在而引起的,当切割钢丝与多晶硅中的SiC夹杂物相遇时,在拉力作用下钢丝爬越SiC夹杂物,同时在SiC夹杂物的表面发生研磨现象,在多晶硅片表面留下线状缺陷.     

钙处理对2205双相不锈钢夹杂物的影响及热力学分析

针对某钢厂2205双相不锈钢的生产工艺,取钙处理前后的钢样,研究钙处理对夹杂变性的效果。实验表明:钙处理后钢中的Al_2O_3、MgO-Al_2O_3夹杂物逐渐演变为MgO-Al_2O_3-CaO-(CaS),部分处于1 873 K温度下的液相区内,夹杂物的形状更加规则,但是还有少数的夹杂物变性效果不理想。通过热力学计算,得到了1 873 K时的Ca-Al、Al-S平衡曲线,得出了为避免生成固态铝酸钙、CaS理论上应满足的条件:即将w([Ca])、w([Al])含量控制在C_(12)A_7曲线附近。     

X1215易切削钢生产工艺实践研究

成功开发了X1215易切削钢100t转炉-1 00t LF炉-150mm× 150mm连铸-高线轧制生产工艺.通过LF期不完全脱氧及出钢时钙线调氧,控制LF精炼渣二元碱度在1.0～2.5与底吹氩气100～120L/min的工艺措施,确保了在不同工位钢中存在适当的氧含量.对X1215钢中夹杂物的检测表明,该工艺条件下钢中硫化物形貌和含量控制合理.实践表明,准确预判终点氧含量以确定脱氧剂加入量,合理的控制不同工位氧含量是达到线材产品质量稳定控制的关键.     

铝合金铸件夹杂物的检测控制和分离

铝液中存在夹杂物,会导致铝合金铸件的机械性能下降,刀具磨损加剧,疏松现象多,表面粗糙度差,气密性降低.夹杂物一直被认为是影响铸件质量的主要因素.在铝合金熔炼、处理过程中,重视采用对夹杂物的检测、分离和控制技术,是生产优质铸件的关键.     

60Si_2Mn-Cr弹簧钢中夹杂物演变行为分析

针对某钢厂60Si_2Mn-Cr弹簧钢的生产工艺,取不同工位处的钢样,研究夹杂物的转变效果。实验表明:微铝工艺生产钢中的夹杂物逐渐转变为Al_2O_3-SiO_2-CaO-MgO复合氧化物夹杂,形状逐渐趋于球状夹杂物尺寸逐渐减小,最终铸坯中夹杂物的平均尺寸为4.6μm。通过热力学计算,得到了不同工位下夹杂物的SiO_2+CaO-MgO-MnO+Al_2O_3相图,在中间包和铸坯中的夹杂物大多数处于1500-1 600℃温度下的液相区,减小高硬度夹杂物的危害,提高了弹簧钢的质量。     

诱导晶内铁素体形核的夹杂物控制

结合晶内铁素体的形核机制与异质形核理论,系统介绍了可以诱发晶内铁索体形核的夹杂物的类型和尺寸范围.分析认为,诱导IGF的有效形核核心一般为复合夹杂物,夹杂物上须有与IGF共格品面错配度较小的析出相.内部氧化物与边缘析出相形成的凹形边缘为IGF的形核提供了有利条件.诱导IGF形核的夹杂物类型不同,几何尺寸也有所差异,但均...