高碳硅镇静钢中失效夹杂物检测方法的探讨

摘要：采用刚塑性有限元法解析了宽厚板立轧过程中头、尾凹形和边部狗骨的形成规律。轧件长度中心区域立轧时主变形区前、后外端约束始终存在,该区金属进入主变形区前后均没有协调运动,形成的狗骨较高,长度较小。轧件头部区域立轧时主变形区后外端约束始终存在而前外端约束逐渐形成,主变形区内金属易于沿轧件宽度和长度方向流动,轧件头部区域金属离开主变形区后的协调运动导致其头部宽度不足和头部凹形增大。轧件尾部区域立轧时主变形区前外端约束始终存在而后外端约束逐渐消失,主变形区内金属易于沿轧件宽度和长度方向流动,尾部区域金属在进入主变形区之前的协调运动增大了轧件尾部凹形。研究成果可用于指导热轧宽厚板立轧头尾短行程控制轧制和开发新的宽厚板平面形状控制技术。     

硅镇静钢非金属夹杂物去除策略

研究了硅镇静钢的硅氧反应机理,钢渣界面脱硫机理。通过minitab回归方程分析现有工艺的脱硫能力限制性环节,得出现有工艺主要存在4个突出问题并提出了改善方向：一是精炼渣流动性差,现有渣洗及工艺条件下石灰用量6.1 kg降至5.5～6.0 kg,最终CaO组元由59.55%降至56.27%～58.31%;二是低耐材寿命,利用转炉出钢预熔渣渣洗和LF渣面预脱氧,增加渣中Al₂O₃组元,取代了萤石,减少钢包炉衬化学侵蚀和机械冲刷,使渣中Al₂O₃组元含量由4.3%提高至9.9%～11.3%,三是过程碱度低,SiO₂组元由22.36%降至18.03%～19.82%,过程碱度不低于2.8;四是应用不稳定,材料因断裂频次5次/批次降至0。通过精炼渣系调整,曼内斯曼指数稳定在0.25～0.30,去除非金属夹杂物能力突出;吨钢降本不低于5元,成本优势显著。     

钙处理对高碳铝镇静钢中夹杂物的影响

 为了研究高碳含硫铝镇静钢中夹杂物的控制策略,利用ASPEX自动扫描电镜研究了钙处理对高碳铝镇静钢中夹杂物形貌、成分等特征的影响。结果表明,钙处理后夹杂物并未由LF精炼结束时的MgO·Al2O3转变为低熔点钙铝酸盐,而是转变为[x(MgO·Al2O3)·(1－x)CaS]复杂成分体系,夹杂物中MgO/Al2O3的质量比维持在1[∶]3不变。原因在于,钢液中[w([S])/w(T[O])]比较高,导致钙主要与硫结合生成CaS,而较少参与MgO·Al2O3的改性;精炼渣碱度低使得钙无法还原MgO。在此基础上对钙处理时夹杂物的生成与转变机理进行了讨论。     

高碳铝镇静钢连铸开浇炉夹杂物演变规律的量化分析

为分析高碳铝镇静钢开浇炉Al2O3夹杂物偏高的原因,利用ASPEX夹杂物快速分析仪对夹杂物成分、尺寸分布和数量在浇铸过程的变化规律进行了量化分析。结果表明开浇后中包液位涨至浇注吨位时夹杂物的单位数量由RH终点的3.97/mm2急剧增加至10.74/mm2,其中Al2O3夹杂明显增多。浇铸过程夹杂物的单位数量持续降低,钢包余钢40吨时为5.14/mm2,钢包停浇时为4.20/mm2,夹杂物成分与RH终点夹杂物基本一致。     

合金化对铝镇静钢中夹杂物的影响

 为了研究合金化过程对钢液洁净度的影响规律,分析了一种铬铁合金中的夹杂物类型,并采用这种合金在实验室开展合金化试验。通过对比合金化前后钢中的夹杂物类型,研究了合金化过程中夹杂物的演变行为。研究发现,合金和钢中的夹杂物类型超过9种。其中,合金中的夹杂物主要为Cr2O3 SiO2 MnO系夹杂物和Cr2O3 SiO2 MnO包裹SiO2系夹杂物。合金化后,这些由合金带入的夹杂物均在钢液中逐渐消失,并全部转变为氧化铝夹杂物。合金化实际上是一个污染钢液的过程,在工业精炼晚期进行合金调整,钢中会生成大量的氧化铝夹杂物,增加浸入式水口堵塞的可能性。为了尽可能改善钢液质量和避免水口堵塞,合金化应尽量在精炼前期完成。     

硅锰镇静钢中非金属夹杂物三维全尺寸形貌分析研究

结合Si-Mn镇静钢中非金属夹杂物的组成及相关化学特性,构建了以有机电解液为核心、辅以直流稳压电源的夹杂物三维原貌电解装置,并以Q235钢为代表,利用体视显微镜和扫描电镜对其内部夹杂物的基本形貌和成分进行了系统的分析研究。结果表明实验方法能有效得到Si-Mn镇静钢中夹杂物的真实三维形貌。对于Si-Mn镇静钢的全尺寸电解,其最佳电解液配比为体积比为1∶1的溴水、乙醇混合溶液作为缓冲溶液,200 g/L NaCl溶液作为电解质,且NaCl溶液占电解液的10%(体积分数);电解电流控制在0.10～0.15 A之间,电解时间控制在20～40 min。与此同时,Q235钢的电解分析结果表明,其夹杂物种类主要为SiO₂-Al₂O₃-MnO-Ti_xO_y复合夹杂,夹杂物类型以透明和不透明的球形为主,同时还有少量的立方体形、棒状、椭球型和不规则形,部分夹杂物尺寸超过200 μm。     

低碳铝镇静钢夹杂物控制技术研究

镀锡用产品采用铝镇静钢生产，要求钢质洁净。低碳铝镇静钢钢中主要夹杂物为三氧化二铝，通过对低碳铝镇静钢夹杂物控制理论的研究，并在梅钢进行工艺实践，检测数据分析表明，梅钢镀锡产品钢中夹杂物控制水平达到了宝钢同类产品先进水平。     

铝镇静钢夹杂物形态控制工艺研究

通过热力学分析结合现场试验,采用金相分析、扫描电镜、能谱分析等方法,研究了铝镇静钢中氧化物夹杂的变性处理工艺。热力学计算结果表明,当钢中的[Al]s质量分数为0.025%,钙处理时控制钢中钙质量分数高于22 10-6,硫质量分数低于0.008%时,可较容易地将Al2O3夹杂变性为低熔点的C12A7。对天津钢厂生产石油套管钢的LF精炼工艺进行了优化,通过强化钢水钙处理,使钢中钙含量有了显著提高,使夹杂物形态的控制大为改善。     

镁处理高碳硬线钢中夹杂物

为了研究镁处理对高碳硬线钢中夹杂物影响规律,采用扫描电镜-能谱仪、FactSage热力学软件研究了不同镁添加量下钢中夹杂物的成分、形貌、尺寸、数量和分布,计算了高碳硬线钢中夹杂物平衡成分和生成质量随镁添加量的变化,分析了镁处理对夹杂物熟化生长的影响规律.结果表明,高碳硬线钢中镁质量分数由0.001 0％增加到0.001...     

铝镇静钢中夹杂物形态对其去除的影响

为了研究夹杂物形态对其去除的影响,采用工业试验研究分析了钢中夹杂物的种类与全氧质量分数的关系,并通过水模型试验研究了夹杂物在钢-渣界面的去除行为,讨论了固态夹杂物和液态夹杂物的去除行为差异。试验结果表明,在RH精炼前对钢液进行钙处理会严重限制RH去除夹杂物的能力,因而这种方法并不适合于对全氧要求严格的钢种;夹杂物的形态对其在钢-渣界面的分离有重要的影响,相比固态夹杂物,液态夹杂物在钢-渣界面的分离需要更长的时间,在其未彻底分离之前很有可能会被钢液流动再次带回钢中,因而更难去除。为了获得更低的全氧质量分数,在铝镇静钢的精炼过程最好能使夹杂物保持固态并且与钢液不浸润。     

高拉速连铸低碳铝镇静钢铸坯中夹杂物

针对高拉速板坯连铸生产的低碳铝镇静钢铸坯,采用Aspex自动扫描电镜对铸坯表层夹杂物进行大面积的扫描分析,得到不同拉速下夹杂物的变化规律,并探究流场和S含量对夹杂物分布的影响.结果表明：随着拉速增大,钩状坯壳的深度和长度逐渐减小.对拉速大于2 m·min^-1的铸坯,由于钩状坯壳不是很发达,铸坯表层没有发现大于200μm的夹杂物.铸坯表层尺寸介于50~200μm的夹杂物主要是由凝固坯壳所捕获,而夹杂物在凝固前沿的受力决定了夹杂物的捕获行为.随着拉速提高,凝固前沿的钢液流速增加,随着冲刷力的增加、捕获力的减少,夹杂物被捕获的数量减少.在高拉速连铸下,如果钢液中S含量较大,夹杂物受到明显的温度Marangoni力,会更容易被凝固坯壳捕获.     

铝镇静钢中夹杂物钙处理改性及其影响因素

 钙处理广泛应用于铝镇静钢中非金属夹杂物的改性,但在工业实践中的改性效果差别很大。为了探究钙处理效果差异的原因,通过工业试验和热力学计算研究了铝镇静钢钙处理前后非金属夹杂物的演变,并讨论了钙处理改性夹杂物的影响因素。结果表明,浇铸末期钢液中的T[O]和T[N]质量分数分别为0.002 9%和0.003 9%。精炼前期钢中夹杂物Al₂O₃质量分数达90%以上,钙处理后,钢液中钙质量分数快速增加至0.002 5%,同时夹杂物中CaO质量分数由钙处理前的4%迅速增加到23%,Al₂O₃质量分数由钙处理前的82%降低至70%,夹杂物由团簇状Al₂O₃转变为球形的Al₂O₃-CaO复合夹杂物,夹杂物平均成分靠近液相区。由于二次氧化,浇铸时钢中的T[O]和T[N]含量升高,夹杂物的尺寸和数密度增加,因此,需要加强钢液的保护浇铸。在连铸与轧制过程中,夹杂物中CaO质量分数由中间包中的20%增加至轧材中的37%,Al₂O₃质量分数由中间包内的77%降低至56%,夹杂物的平均成分向液相区移动,但夹杂物类型不发生改变,仍为球形的钙铝酸盐。通过热力学计算得到本研究中试验钢种夹杂物“液态窗口”对应的钙质量分数为0.001 1%～0.002 8%,此外钢液成分对钙处理的“液态窗口”影响很大。随着钢液中T[O]含量升高,“液态窗口”变宽,但所需喂钙量增加;随着钢液中T[S]含量增加,“液态窗口”变窄;钢液中的T[Al]含量对“液态窗口”无明显影响。     

铝镇静钢中非金属夹杂物形成的机理

作了一项有关不同含锰量的钢水的脱氧方面的研究。电子显微探针分析证实了在这些钢水中只有在溶解的氧含量大大超过出钢前低碳钢中所通常有的量时,才能形成被矾土包封的铁尖晶石(Fe·O·Al_2O_3)或锰尖晶石(MnO·Al_2O_3)这一类双相夹杂物。因为这些复合氧化物在铝存在的情况下是亚稳的,随足够的保留时间它们还原成铝。这导致关于钢中尖晶石型夹杂物可能的形成机理的结论是与引起氧富集的钢再氧化有关。     

铝液中夹杂物的检测方法综述

基于铝液中的夹杂物会对铸造产品产生不利的影响和准确地检测铝液中夹杂物对于铝合金熔铸过程的重要性,讨论了现有的夹杂物检测技术,如金相分析法、K-模具法、PoDFA、Profil Footprinter、LiMCA、多电压探针传感器法和超声波法等,比较了每一种方法的优缺点;同时,探讨了可能改进夹杂物检测技术的方法。     

镁对低碳铝镇静钢SPHC中夹杂物变性的影响

运用热力学计算分析了镁对SPHC钢(0.065%C、0.025%Al)中夹杂物的作用,并结合80 t顶底复吹转炉流程工业试验,研究镁对SPHC钢中夹杂物的影响机理。热力学计算结果证明,当[Al]²/a_[Mg]³≤7.69×10¹⁰,钢中就会生成单独的MgO·Al₂O₃;对SPHC钢进行喂0.875 kg/t镁线的工业试验结果表明,镁处理可细化夹杂,使团簇状Al₂O₃变为细小的MgO·Al₂O₃夹杂,MnS夹杂也得到了变性,夹杂物数量减少,提高了钢液的纯净度。     

高碳硅镇静钢小方坯水口结瘤分析及改进

分析了高碳硅镇静钢小方坯连铸生产过程中中间包定径水口的结瘤原因。结果表明,水口处结瘤物主要是Si02以及（Ca、Si、Mn、A1、Mg、Zr）Ox的复合物。通过采取合理控制钢水成分、精炼时间、净吹氩时间以及钢水过热度等措施,减少了中间包水口结瘤现象,连浇炉数提高了47％,提高了铸坯的质量。     

镁处理对40Cr铝镇静钢中夹杂物的影响

 为了探究镁处理对40Cr铝镇静钢中夹杂物的影响,在120 t钢包内进行了镁处理工业试验。采用FactSage热力学软件计算了在试验炉钢水成分条件下夹杂物的稳定区域图,镁处理夹杂物的改质路径为Al₂O₃→Al₂O₃+MgO·Al₂O₃→MgO·Al₂O₃→MgO+ MgO·Al₂O₃→MgO+MgS;结合金相显微镜和ASPEX-explorer自动扫描电镜分析了镁对40Cr铝镇静钢中夹杂物的形态、尺寸及成分的影响。结果表明,镁处理后,铸坯中夹杂物尺寸及数量较未加镁的试样有明显减少,尺寸主要分布在0～3 μm,夹杂物密度和夹杂物的长宽比明显减小;钢中夹杂物等效直径为0～3 μm的比例大于未添加镁的,这说明镁处理对40Cr铝镇静钢中夹杂物有弥散化及形貌控制的效果。镁处理后的40Cr铝镇静钢中夹杂物主要为MnS包裹MgO·Al₂O₃为核心的复合夹杂物,而对比炉钢中夹杂物主要为MnS、Al₂O₃-MnS以及钙铝酸盐类夹杂物。     

酸溶铝含量对硅镇静钢夹杂物特征及水口堵塞的影响

通过500 g MoSi₂电阻炉熔炼试验考察了酸溶铝Als含量对硅镇静钢中夹杂物形貌、组成、数量及熔点的影响,并对KR铁水预处理-BOF-吹Ar-LF-CC流程现场水口残留物进行微观观察,探讨了夹杂物堵塞水口的机理,提出了硅镇静钢中铝含量的合理控制范围。结果表明,随Als含量增加硅镇静钢的夹杂物熔点升高,夹杂物数量减少;观察水口残留物为低熔点夹杂物镶嵌高熔点夹杂物,高Als钢中固态夹杂物以熔融态夹杂物为粘结剂聚集而粘附水口;钢液中Als含量控制在0.0030%~0.007 5%不会生成皮下气孔、不易水口堵塞。     

风电钢钢中夹杂物探讨

文章介绍了八钢风电钢生产的工艺优化,系统性分析了LF精炼、RH真空处理、连铸浇铸过程钢水中氧氮变化、夹杂物的组成变化、夹杂物的数密度和面密度变化及不同夹杂物百分数变化。得出八钢风电钢洁净化水平为钢中氧含量≤12×10~(-6)、氮含量≤50×10~(-6),夹杂物数量≤20个/mm~2,10μm以上夹杂物约占2%。