CSP工艺中含Nb钢的混晶问题及改善方法

CSP工艺生产铌微合金化钢出现严重的混晶现象是我国目前已投产的几条CSP机组的普遍问题。通过对包钢CSP工艺生产的铌微合金钢的组织研究发现，铌提高钢的再结晶温度，如果在奥氏体部分再结晶温度区变形将导致原始奥氏体组织混晶，从而导致钢带的组织不均匀性。适当调节钢的铌含量和变形工艺条件，避免在奥氏体部分再结晶区域变形是解决钢带混晶问题的关键，目前在包钢已可生产铌含量小于0．030%的铌微合金钢。     

影响钢中铌的碳氮化物固溶的因素分析

铌的析出和固溶对铸坯质量好坏和钢材性能优异具有非常明显的影响,通过计算钢中碳含量、氮含量、铌含量和温度对碳氮化铌固溶的影响,发现钢中碳、氮、铌含量增加,碳氮化铌的全固溶温度升高;氮含量增加,NbN的有效活度增加,固溶铌含量下降;铌含量增加,在温度为800~1100℃范围内,氮化铌的含量增加;碳含量增加,钢中固溶铌降低和铌的化合物增加.随温度升高,固溶铌与总铌含量的比值增加,二者比值位于30%~70%之间.     

Nb、V和Ti微合金化低碳钢模拟薄板浇注及直接轧制的拉伸性能

在实验室中对低碳微合金钢薄板坯直接热轧进行了模拟，试验钢的碳含量范围在0.026-0.11wt%.在铌微合金化钢中，当碳含量超过约0.07wt%时屈服和拉伸强度出现明显地下降。当碳含量较高时，观察到在凝固过程中形成大的共晶NdCN析出物，这是由于当钢中碳含量超过界值时，在凝固过程中铌在液相的偏聚造成了共晶碳氮化铌的产生，使得铌参与析出强化的作用明显减弱，在含0.04wt%Nb的钢中加入0.09wt%V和0.025wt%Ti不提高屈服和拉伸强度。     

低浓度氢氟酸体系中MIBK萃取分离钽铌的研究

开展了低浓度氢氟酸体系中MIBK萃取分离钽铌的研究,考察了萃取时间、萃取相比、氢氟酸浓度、钽铌浓度、钽与铌质量比对萃取分离过程的影响。结果表明,在始氢氟酸浓度0.5mol/L、钽铌总浓度60g/L、萃取相比(O/A)为5、钽与铌质量比2的条件下萃取5min可获得最佳的钽铌分离效果,钽铌分离系数高达50 000。     

微合金化元素对连铸裂纹的影响

为保证制成品的质量，需要尽可能地减少连铸产品的缺陷。随着热装，薄板连轧及直轧的推广，生产无缺陷的连铸产品也日益重要。这是由于在这些条件下，缺陷的检查与清理变得更加困难的缘故。在连铸产品的各项缺陷中，横向表面裂纹受同合金元素的影响较大。铌是非常有害的，0．01％的铌就会促成裂纹的出现。尽管在钒含量0．15％，氮含量0．2％的场合，也有出现横向裂纹的报道，但含钒钢中，氮低于0．005％时，横向裂纹就不会发生。据信，横向裂纹形成于器，随后在连铸过程,特别是矫直过程中扩张。微合金钢在某一温度范围内，显示出较低的延展率，当在此低延展率区间进行矫直时，就会产生裂纹。铌在深化延展槽，并使其高温区域扩展方面影响显著。铌的这一特点是归因于碳氮化铌的析出。铌的沉积促成低延展失效，并迟滞了再结晶过程。钒对热延展性的影响不那么显著，仅在钢中钒，氮含量较高的情况下，其延展性才接受含铌钢的水平。向含铌钢中添加钒，可通过使析出相粗化稍微改善延展性。钛对热延展性的影响较复杂，到目前还不完全为人们所知。通过适当选择钢的成分，如降低铌的含量，以钒和氮取代铌，或向含铌钢中添加钒，可将横向裂纹的出现降至最低。设备操作条件如二次冷却策略，对避免横向裂纹的出现也很重要。将矫直温度选在低延展率温度区间以外，也可降低裂纹的出现。     

含铌铁水去磷保铌的热力学分析

主要探讨了铁水预处理过程用BaO基脱磷剂对0．1％的含铌铁水进行去磷保铌的热力学问题。分析结果表明：BaO基脱磷剂是实现含铌铁水去磷保铌的最佳选择;铁水中碳含量越高,越有利于含铌铁水的去磷保铌;铁水中碳含量为4．0％、铌含量保持在0．1％时,与之相平衡的磷含量可降到10^-6以下。     

日本铌的再生利用现状及对策

日本1987年进口铌,按铌含量计为1700t,其中矿石33％,即铌矿1336t(含Nb_2O_565％、Nb43.3％),纯铌合量为579t;铌铁65％,即1779t(含Nb63～65％),纯铌含量为1139t;金属铌1％,为15t。在消费方面94％用于制造铌铁。 高强度钢中添加0.03％左右的铌,铌含量低的     

采用DOE实验设计方法改进电容器级铌粉酸洗工艺

采用DOE实验设计方法,对制备电容器用铌粉的酸洗除杂工艺进行研究,确定了影响铌粉性能的关键因素是酸洗除杂工艺使用酸的浓度和酸洗时间。通过关键因素的全因子正交试验,对产品质量和工艺参数进行量化分析,确定最佳的酸洗工艺,可有效减低和控制电容器级铌粉中的主要C、O非金属及Fe、Ni、Cr金属杂质含量,降低电容器级铌粉的漏电流和损耗,提高电容器级铌粉的性能。     

不同浓度的仲辛醇对钽铌的萃取与反萃取性能的影响

用三种不同浓度的工业仲辛醇对钽铌的萃取与反萃取性能的影响进行了研究，结果表明：不同浓度的仲辛醇对钽铌的萃取与反萃取性能有差异，处理高品位钽铌铁矿和低位品钛铌钽矿时，采用不同浓度的仲辛醇有可能提高钽铌产品质量，提高钽铌实收率和改善操作条件。     

X射线荧光光谱法测定地质样品中铌和钽的探讨

采用粉末压片制样,利用X射线荧光光谱仪(XRF)对地质样品中铌、钽的X射线荧光强度与含量关系进行了讨论。对低含量铌、钽的测量条件进行了优化,铌的检出限为1.0 μg/g,钽的检出限为3.1 μg/g;对水系沉积物标准样品GBW07311进行精密度考察, 铌、钽测定结果的相对标准偏差(RSD,n=10)小于2.0%;对地质样品进行分析,测定值与电感耦合等离子体质谱法的结果相一致。当地质样品中铌含量高时,铌的谱线强度在峰值处下降,呈凹状,这是因为铌的含量过高使光管计数率达到上限溢出,从而引起元素本身出现自吸现象。实验通过选择低管电压和管电流(40 kV-40 mA)解决了自吸现象,此条件适用于大批样品的测试;而使用常规管电压和管电流(50 kV-60 mA),以Nb-Kβ作为分析线,则适用于少量样品的多种元素同时测定;对高含量铌、钽样品进行分析,测定值与重量法测定值一致。实验方法满足了地质样品中不同含量铌、钽的测试要求。     

铌对65SiCrV6弹簧钢氧化增重的影响

 铌对Si-Cr-V系弹簧钢强度和脱碳层特征的影响已受到较多关注,但铌对该系弹簧钢氧化增重影响的研究还较少。以65SiCrV6弹簧钢为研究对象,在其中添加质量分数约0.017%的铌(65SiCrV6Nb)。采用SEM+EDS、XRD、TEM、FactSage化学热力学软件、反应扩散理论和数理统计相结合的方法,从研究铌加入是否会对该弹簧钢在炉氧化增重和氧化铁皮物相组成等产生明显影响的角度,对铌加入是否会对该弹簧钢高压水除鳞难易度产生影响进行评价。结果表明,铌的加入提高了锻态65SiCrV6钢中的珠光体和未溶M(C,N)的相对含量,降低了铁素体的相对含量,并细化了组织。在氧气浓度为2%~7%(体积分数)、加热速度为8~20 ℃/min、保温温度为1 050~1 150 ℃和保温时间为60~90 min等工艺条件下,铌的加入使65SiCrV6钢的氧化增重明显提高,提高幅度为2.54%~27.82%且具有统计学意义。影响试验钢在炉氧化增重的主次效应依次为保温温度>保温时间>加热速度>氧气浓度,保温温度和保温时间对试验钢在炉氧化增重的影响为正相关,氧气浓度和加热速度对试验钢在炉氧化增重的影响为负相关。65SiCrV6钢在炉氧化增重达最小值的工艺为氧气浓度为7%、加热速度为14 ℃/min、保温温度为1 050 ℃和保温时间为60 min;65SiCrV6 Nb钢在炉氧化增重达最小值的工艺为氧气浓度为7%、加热速度为8 ℃/min、保温温度为1 050 ℃和保温时间为60 min。影响铌对65SiCrV6钢在炉氧化增重提高幅度的主次效应为保温时间>保温温度>加热速度>氧气浓度。铌的加入使65SiCrV6钢在炉氧化增重提高幅度最小的工艺为氧气浓度为2%、加热速度为8 ℃/min、保温温度为1 050 ℃和保温时间为75 min。由反应扩散控制的氧化固态相变是造成保温温度、保温时间、加热速度和氧气浓度对试验钢在炉氧化增重产生不同影响的主要原因。铌的加入未改变65SiCrV6钢表面氧化铁皮的3层结构特征,氧化铁皮由外向钢基体主要由Fe₂O₃、Fe₃O₄和FeO(或FeO+Fe₂SiO₄)等构成。铌的加入降低了65SiCrV6钢氧化铁皮中Fe₂SiO₄的相对含量,对高压水除鳞有利。     

铌在钢中作用

本文阐述了铌对强度的作用:热处理制度对铌钢性能的影响;碳锰含量对铌钢性能的题响;以及碳锰含量在铌钢中的适用范围:固溶处理Nb(c、N)在γ及(?)区中的析出与分配对性能的影响:铌对晶粒度的影响。     

碳含量对钢中碳化铌在奥氏体中固溶度积的影响

 以析出热力学为基础,同时考虑碳含量对碳和铌在奥氏体中活度的影响,对含铌高碳钢中碳化铌在奥氏体中的固溶度积与碳含量的变化关系进行了理论计算,得到含铌高碳钢中碳化铌在奥氏体中的固溶度积随碳含量的变化关系;利用物理化学相分析方法对碳的质量分数为0.75%的高碳钢进行了析出相定量分析。通过对比发现,推导得到的高碳钢中碳化铌在奥氏体中的固溶度积与试验结果吻合得较好,说明该公式可以用来研究高碳钢中碳化铌在奥氏体中的的沉淀析出规律。     

高碳铌钨合金HCNb521的生产工艺研究

对高碳铌钨合金HCNb521烧结条进行二次电子束熔炼,以控制合金的碳、锆及气体含量。分析了熔炼锭高温退火处理后的显微组织,并对比了高碳铌钨合金HCNb521及普通铌钨合金Nb521板材的力学性能。研究结果表明,碳含量的增加使铌钨合金中形成较多的第二强化相,提高了铌钨合金的强度;电子束熔炼可有效地控制铌钨合金锭坯的成分含量;高碳铌钨合金的材料力学性能较普通铌钨合金稍有提高。     

成份和退火条件对铌处理的低碳钢稳定性的影响

研究了成份和退火条件对真空熔炼的,铌处理的低碳钢屈服行为的影响。添加的铌导致稳定作用,也就是说,免除在再结晶条件下不均匀的屈服或吕德应变。稳定作用是铌的作用,铌能生成碳化物,这样就把固溶体中的碳含量降到极低。氮通过形成 AlN 优先从固溶体中除去。结果可用来估计碳化铌在铁素体中的溶度积。达到稳定性所需要的铌的量是总的碳含量和退火温度的函数。     

含铌铁水脱硅试验

为从含铌铁水中提铌,降低铁水中硅含量以获得高品质的铌渣,实现铌资源的综合利用。采用100 kW中频感应炉进行底吹氧气冶炼含铌铁水试验,研究含铌铁水在脱硅过程中硅、铌选择性氧化规律。结果表明:铁水温度在1 350℃,造渣剂碱度为1.5,反应结束后铁水中硅、铌的氧化分别为75.8%、21.4%;而温度在1 350℃,造渣剂碱度为4.6,反应后铁水中硅和铌的氧化率分别为:94.0%,5.9%,但高碱度炉渣抑制了锰元素的去除,造成铁水中锰含量较高,降低后续工艺中提铌所得铌渣的品位。在铁水温度为1 350℃,炉渣碱度w(CaO)/w(SiO2)为1.5时,脱硅的限度为0.15%。     

含铌铁水预处理脱硅保铌的研究

 为防止铁水预处理脱硅过程中脱铌,通过中频感应电炉底吹氧气冶炼含铌铁水,研究了铁水预处理吹氧过程中不加渣和加入造渣剂吹炼过程中脱硅保铌的行为及铁水中各元素含量的变化规律。试验结果表明：在铁水温度1623K加入碱度为4的CaO-SiO2-CaF2的造渣剂、供氧强度为0. 5m3/(t·min)时吹氧冶炼,铁水中的硅含量降低到0. 012%(质量分数,下同)时,铌才开始氧化,脱硫率为83%,磷含量不变;在相同的温度和供氧强度,不加造渣剂吹炼时,铁水中的硅降低至0. 16%时,铌开始氧化,硫和磷含量不变;有渣吹炼脱硅保铌终点硅含量是无渣吹炼脱硅保铌终点硅含量的10%,显著脱硫。     

铌微合金化钢组织—性能关系模型的研究

通过热轧试验,系统地研究了三种铌微合金化钢的显微组织和力学性能。结果表明,铁素体晶粒尺寸对屈服强度的影响程度与钢中铌含量相关,而贝氏体分数对屈服强度的影响程度与钢中铌含量无关。将铌含量和贝氏体分数作为模型参数引入微合金化钢强度计算模型,建立了新的具有较高精度的铌微合金化钢的强度模型,为实际生产工艺的制定奠定了理论基础。     

用N503从低浓度铌溶液中萃取铌试验研究

研究了用N503从低浓度铌溶液中萃取铌，再用水反萃取载铌有机相，制备五氧化二铌，确定了最佳萃取及反萃取条件。结果表明：控制含铌溶液中氢氟酸浓度2.5 mol/L、硫酸浓度2 mol/L,在萃取剂为25%N503+75%磺化煤油、萃取时间3 min、萃取相比V_o/V_a=1/1.5条件下进行5级逆流萃取，铌萃取率大于90%;在反萃取相比V_o/V_a=3/1、反萃取时间7 min、反萃取温度30℃条件下，用水单级反萃取载铌有机相，铌反萃取率大于95%。用N503萃取—水反萃取低浓度铌溶液可制得纯度大于95%的五氧化二铌产品。     

氢氟酸法合成氢氧化铌的化学组成分析

以五氧化二铌(Nb2O5)为原料,采用氢氟酸法合成了氢氧化铌。湿产物室温下晾干一周后,分别在65,75,85,95和105℃烘箱中烘12 h得到最终样品。通过傅里叶红外光谱(FTIR)和热重(TG)分析技术对不同样品进行表征。红外分析结果表明,在1404 cm-1处出现了NH4+的特征峰,说明氢氧化铌的分子结构中存在NH4+;在1200 cm-1以下未发现M-OH的特征峰,说明该物质分子中不存在Nb-OH结构;3393 cm-1处的OH的伸缩振动峰和1630 cm-1处的H-O-H的弯曲振动峰可能是由物质中存在的分子水导致的。热重测试结果表明,氢氧化铌分子中的水是以吸附水和分子水这两种形式存在的;不同温度下烘干得到的样品中五氧化二铌的含量随着烘干温度的升高呈现增加的趋势,依次为80.55%,82.24%,83.61%,85.25%,85.84%。结合红外和热重分析,对采用氢氟酸法制备的氢氧化铌提出了较为合理的分子表达式(NH4)xNbO2.5+0.5x·yH2O。进一步通过蒸馏-酸碱滴定法测定出样品中NH3的含量,结合热重分析测得的五氧化二铌的含量,计算得到不同烘干温度下获得的氢氧化铌的分子表达式。从中可以看出随着烘干温度的升高,氢氧化铌中的氨含量几乎不变,而水含量有减小的趋势。因此65～105℃的氢氧化铌的分子表达式可表述为(NH4)0.4NbO2.7·yH2O(0.67≤y≤1.14)。