GCr15轴承钢Ca-Mg-Al-O系夹杂物生成热力学研究

基于FactSage热力学软件模拟了1 560℃时GCr15轴承钢钢液中[Ca]、[Al]、[Mg]、[O]元素含量变化对夹杂物生成及转化的影响。结果表明:[Ca]含量增加,高熔点钙铝酸盐夹杂向CaO·Al_2O_3和CaS(s)方向转变。[Al]含量的增加,钢中夹杂物由a-Ca_2SiO_4向CaO·Al_2O_3、MgO·Al_2O_3方向转变。[Mg]含量增加,钢中夹杂物的由a-Ca_2SiO_4、CaO·Al_2O_3向MgO·Al_2O_3、MgO方向转变。[O]含量的增加,钢中夹杂物由CaS、MgO向CaO·Al_2O_3、MgO·Al_2O_3方向转变。     

轴承钢Ca-Mg-Al-Si-O体系中夹杂物生成的热力学研究

通过使用热力学软件FactSage系统地研究了轴承钢Ca-Al-Si-O、Ca-Mg-Si-O和Mg-Al-Si-O四元体系热力学平衡规律。结果表明,Ca-Al-Si-O四元体中,随着钢液中Al、Ca含量增加,钢液中夹杂物由Al_2O_3、2CaO·SiO_2和CaO·Al_2O_3·2SiO_2向2CaO·Al_2O_3·SiO_2、3CaO·Al_2O_3转变。当Ca含量较高时,会有极少量的CaO产生。在Ca-Mg-Si-O体系中,随着钢液中Ca、Mg含量增加,钢液中夹杂物主要有CaO·MgO·SiO_2、2MgO·SiO_2和3CaO·MgO·2SiO_2,钢液中Mg含量较高时,主要以钙镁的复合夹杂物和MgO为主。在Mg-Al-Si-O体系钢液中,通过提高钢液镁含量,可使GCr15钢液中Al_2O_3转变为MgO·Al_2O_3尖晶石夹杂物;镁含量过高时,可生成MgO夹杂物。     

低铝脱氧不锈钢夹杂物演变规律分析

为改善2205双相不锈钢的洁净度以及探明夹杂物的演变规律,在不影响连铸可浇性前提下,以2205不锈钢"70 t EAF-70 t TSR-LF-CC"工艺流程中的"TSR还原期-LF二次精炼"部分为研究背景,尝试低铝脱氧工艺,将成品铝的质量分数控制在0.004 5%左右,使钢液中的夹杂物向镁铝尖晶石、钙铝酸盐等类型演变。通过对钢液中其气体含量以及夹杂物成分进行统计分析,试验结果表明:精炼结束后钢液全氧的质量分数为18×10-6,钢液中的夹杂物固液比例为1,呈半固半液结构;精炼阶段夹杂物按"MgO·Al_2O_3→MgO/MgO·Al_2O_3→CaO-MgO-Al_2O_3"的路径进行转变,LF出站得到的CaO-MgO-Al_2O_3夹杂物与常规铝脱氧得到的CaO-MgO-Al_2O_3夹杂物在结构组成存在差异:核心为纯MgO,中间层MgO·Al_2O_3,外层3CaO·Al_2O_3。     

低铝脱氧不锈钢夹杂物演变规律分析

为改善2205双相不锈钢的洁净度,在不影响连铸可浇性前提下,通过尝试低铝脱氧工艺,即将成品铝含量控制在0.0045%左右,使钢液中的夹杂物向镁铝尖晶石、钙铝酸盐等类型演变。实验结果表明：精炼结束后钢液全氧含量为15ppm,钢液中的夹杂物固液比例为1,呈半固半液结构;LF精炼阶段夹杂物按“MgO·Al2O3→MgO/MgO·Al2O3→CaO-MgO-Al2O3”的路径进行转变,LF出站得到的CaO-MgO-Al2O3夹杂物与常规铝脱氧得到的CaO-MgO-Al2O3夹杂物在结构组成存在差异：核心为纯MgO,中间层MgO·Al2O3,外层3CaO·Al2O3。     

转炉生产齿轮钢氧化物夹杂控制的工艺优化

为了降低转炉生产齿轮钢夹杂物水平,本钢采用转炉→炉外精炼(LF＋RH)→矩形坯连铸的生产工艺流程。对转炉复吹、精炼LF白渣操作、RH真空循环及钙处理来降低钢中[w(T.O)]及夹杂物的过程变化进行了研究。通过工艺优化控制,本钢转炉生产齿轮钢[w(T.O)]平均为10×10－6以下,小于15×10－6以下的占95%以上。     

EAF-LF-VD全流程生产T91钢的洁净度研究

通过对T91钢种的EAF-LF-VD全流程的取样分析,研究了钢中氧氮含量的变化情况,以及夹杂物的转变过程。结果表明:LF至VD氧含量呈逐步下降趋势,在LF炉中出现增氮现象,VD破空后氮含量下降,然后进行增氮。热力学分析得出全流程中前期适合脱氮,后程适合增氮。夹杂物的数量在LF炉与VD炉中分别有下降的趋势,轧材中夹杂物数量升高。LF进站主要为形状不规则的Al2O3,LF精炼结束时钢中夹杂物多为圆形,内部为先析出的Mg O-Al2O3,外部为Ca O-Al2O3。VD过程中夹杂物尺寸有所下降,主要成分均为Ca O-Al2O3-Mg O。轧材中夹杂物多为大尺寸的条状Al2O3夹杂物,与不规则的链状Al2O3-Mg O尖晶石类夹杂物,该类夹杂物主要来源于浇注过程的二次氧化,对轧材危害较大。     

LF-VD冶炼轴承钢的氧化物夹杂变化行为

通过对国内某厂BOF-LF-VD工艺生产的GCr15轴承钢全流程取样,系统研究了GCr15生产过程中大颗粒氧化物夹杂的变化行为。分析各工序氧氮含量的变化,扫描电镜观察夹杂物的形貌、大小,能谱分析仪分析夹杂物成分,钢质纯净度分析仪统计分析夹杂物的数量和当量直径ECD(Equivalent Circular Diameter)。研究表明,该流程可以获得T[O]的平均含量为9×10-4%;LF到站夹杂物基本为Al2O3系并含有少量CaO,LF喂铝后夹杂物中出现MgO,LF精炼过程中CaO含量逐渐升高,VD结束后CaO含量有所降低,MgO含量上升;LF和VD精炼后钢中夹杂物粒径大小和数量都显著下降,同时在大包到中间包之间注流被卷入空气。热力学分析表明夹杂物中的MgO来自钢包中的耐火材料,夹杂物中CaO来自于炉渣中CaO。     

DP590钢中显微夹杂物含量研究

针对某钢厂生产的DP590钢的工艺流程(高炉炼铁→BOF→LF精炼→连铸),分析了各工序以及铸坯中T[O]、T[N]和显微夹杂物的类型、来源、数量及组成。结果表明,稳态铸坯中T[O]=28×10~(-6),T[N]=29×10~(-6),显微夹杂的数量为8个/mm~2,显微夹杂类型主要有:CaS-Al_2O_3类夹杂、CaO-Al_2O_3类夹杂、Al_2O_3类夹杂、CaS类夹杂;粒度分别在1～10μm、4～20μm、1～4μm、1～10μm,含量分别为50%、20%、20%、10%。     

汽车大梁钢显微夹杂物含量分析

针对某钢厂生产的汽车大梁钢的工艺流程(BOF→LF精炼→连铸),分析了各工序以及铸坯中T[O]、T[N]和显微夹杂物的类型、来源、数量及组成。结果表明,稳态铸坯中T[O]=25×10~(-6),T[N]=27×10~(-6),显微夹杂的数量为7个/mm~2,显微夹杂类型主要有:CaS-Al_2O_3类夹杂、Al_2O_3类夹杂、CaO-Al_2O_3类夹杂;粒度分别在4～10μm、1～10μm、1～100μm之间,含量分别为60%、35%、5%。     

CSP含铝电工钢水口堵塞问题的研究和解决

研究CSP产线含铝电工钢连铸水口结瘤、塞棒上涨和钢包死流的原因。电工钢水口结瘤物主要是Al_2O_3和高熔点的6Al_2O_3·CaO和2Al_2O_3·CaO。引起水口结瘤的原因一是钢液中[Ca]的质量分数相对较低,夹杂物变性不彻底;二是RH出站时钢包顶渣氧化性较高,连铸过程渣-钢间反应生成新的Al_2O_3夹杂,污染钢水。通过适当提高硅铁中的钙的质量分数,转炉出钢加顶渣改质剂,转运过程钢包加盖等措施,在不使用钙处理的条件下,解决了水口结瘤的问题,杜绝了钢包死流现象的发生。     

BOF-LF流程马口铁中显微夹杂物研究

探讨了制造马口铁三片罐的150吨BOF→LF→CC工艺流程钢中T[O]、[N]含量和显微夹杂形态的演变规律。结果表明:正常坯平均T[O]含量为29.8×10-4%,[N]含量18.1×10-4%。铸坯中显微夹杂主要为Al_2O_3-Ca O复合夹杂、Al_2O_3-Ca S复合夹杂和少量的Si O_2夹杂,正常坯显微夹杂平均含量为8.35个/mm2,非稳态铸坯显微夹杂分别为9.78个/mm2、17.81个/mm2、14.39个/mm2,铸坯显微夹杂物含量仍然偏高,其生产工艺仍须改进之处。     

硫含量对GCr15轴承钢中夹杂物的影响

基于FactSage热力学软件模拟了GCr15轴承钢钢液中[S]元素含量变化对夹杂物生成及转化的影响。结果表明:1 560℃时,钢液[S]含量小于0.01%可减少MgO和CaS夹杂生成;[S]含量低于0.005%可抑制CaO·Al_2O_3向MgO·Al_2O_3转化;钢液硫含量增加,大部分夹杂物开始析出温度增加;钢液硫含量低于0.006%可降低高熔点夹杂物最终析出量;高于0.006%后MnS夹杂及夹杂物析出总量大幅增加。     

耐火材料对真空碳脱氧GCr18 Mo轴承钢洁净度的影响

研究了熔炼用耐火材料Al_2O_3、ZrO_2、MgO和CaO对真空碳脱氧的GCr18Mo轴承钢洁净度的影响。结果表明:采用Al_2O_3、ZrO_2和CaO耐火材料熔炼时,随着真空度的提高和冶炼时间的延长,钢的总氧含量至少从100μg/g分别降低到了12. 8、8. 4和6. 6μg/g,且夹杂物的数量减少、尺寸减小。采用MgO在50和100 Pa压力下熔炼的钢,随着真空度的提高和冶炼时间的延长,其氧含量以及夹杂物的数量减少、尺寸减小;但在10 Pa压力下熔炼时,MgO大量分解,导致钢液氧含量提高,最高达132μg/g,钢中夹杂物的数量和尺寸随冶炼时间的增加先减少后增加。     

H13钢中非金属夹杂物在LF-VD精炼过程的行为研究

H13钢是热作模具钢中应用最广泛的钢种之一,夹杂物对其性能有严重危害。结合某钢厂生产实际情况,以现场取样为基础,用金相显微镜、扫描电镜系统地研究了LF-VD精炼过程中的夹杂物,计算和分析了H13钢冶炼过程中生成Al2O3、MgO.Al2O3类夹杂物的热力学条件。研究结果表明:钢液经LF精炼、VD处理后,钢中夹杂物的数量和面积明显减少,但随着炉渣中Al2O3活度的增大,炉渣吸附Al2O3类夹杂物的能力减弱,去除Al2O3夹杂物的速度减慢;夹杂物在LF精炼前主要以Al2O3、FeS、MgO.Al2O3类夹杂为主,LF精炼结束后为Al2O3、FeS、CaO.Al2O3类夹杂,VD处理后为Al2O3类夹杂。     

12Cr2Mo1V加氢钢表面缺陷分析

233 t 12Cr2Mo1V加氢钢锭超声检测时,发现水口端有?3～4 mm密集缺陷,解剖缺陷部位后采用扫描电镜能谱分析手段,确定了该缺陷主要为高熔点的MgO·Al_2O_3、CaO·MgO·Al_2O_3夹杂物。分析夹杂物来源,确定了钢锭无损检测不合格的主要原因,为冶炼生产高质量加氢钢锭提供依据。     

Q235B板坯夹杂物研究

为提高某厂Q235B连铸板坯质量,采用金相法、无水溶液电解法及夹杂物自动扫描分析系统得出试样中夹杂物尺寸大多小于20μm,大于20μm数量少,其形貌多为不规则块状,小于20μm夹杂物为脱氧过程中产生的脱氧产物,成分为Al_2O_3-SiO_2或纯的Al_2O_3;大于20μm夹杂物是浇注过程中卷入的保护渣和钢水冲刷落入钢液的耐火材料,成分为CaO-Na_2O-Al_2O_3-SiO_2等硅酸盐及钙的铝酸盐。     

50W600无取向硅钢钙处理的热力学分析及实验研究

通过热力学计算及实验室研究,对钙处理前后50W600无取向硅钢退火冷轧板中夹杂物的类型、数量及尺寸进行了系统分析。结果表明,50W600无取向硅钢经钙处理后(w(Ca)=0.002 6%),钙在1 600℃的钢液中主要以固态的CaO·2Al2O3、CaO·6Al2O3及溶解钙的形式存在。在钢液的凝固过程中,钢中的溶解钙和硫反应生成了CaS和CaS-MnS复合夹杂,有效抑制了MnS的弥散析出,减少了钢中微细夹杂物的数量。同时钙处理促进了钢中微细夹杂物的聚合长大,导致显微夹杂物的数量增加。     

高速铁路用弹簧钢60Si2MnA洁净度分析

介绍了采用转炉→LF+VD→CC生产弹簧钢60Si2MnA的冶炼工艺;通过现场取过程样,实验室分析,确定了此工艺生产的弹簧钢夹杂物水平和夹杂物转变过程,钢液中的氧化物在精炼过程中由简单类型转变为多元复合夹杂物MgO-Al2O3-CaO-SiO2,部分夹杂物中含有CaS;对轧材进行夹杂物评级和低倍评级,检测轧材质量水平。通过旋转弯曲疲劳实验,分析疲劳试样断口夹杂物成分,确定引起疲劳断裂的夹杂物类型。     

Na_2O掺杂铝酸钙化合物的形成机理与晶体模拟（英文）

采用分析纯试剂CaCO_3、Al_2O_3、SiO_2和Na_2CO_3合成Na_2O掺杂铝酸钙熟料,研究Na_2O掺杂对铝酸钙化合物形成机理及12CaO·7Al_2O_3(C12A7)晶体结构的影响。结果表明:当熟料中Na_2O含量低于4.26%(质量分数)时,含Na_2O物相主要为2Na_2O·3CaO·5Al_2O_3和Na_2O·Al_2O_3;其余Na_2O主要掺杂在12CaO·7Al_2O_3内,并且使其结晶度降低。2Na_2O·3CaO·5Al2O3的结晶度也随着熟料中Na_2O含量升高而降低。2Na_2O·3Ca O·5Al_2O_3和12CaO·7Al_2O_3的生成途径有两种方式:一是由初始反应物的直接反应生成,二是由反应中间产物CaO·Al_2O_3的进一步转化反应生成。晶体结构模拟结果表明,在Na_2O掺杂的12CaO·7Al_2O_3晶格内,其O—Na键的共价性弱于O—Ca键和O—Al键的共价性,使12CaO·7Al_2O_3晶胞自由能升高,化学活性提高。当熟料中Na_2O含量由0增加至4.26%时,Al_2O_3的浸出率由34.81%增大至88.17%。     

30W1700薄规格无取向电工钢的夹杂物行为

通过氧氮分析、化学成分检测、扫描电镜观察和能谱分析,对不同工序下薄规格无取向电工钢30W1700中的典型夹杂物进行研究,结合钢液元素含量和夹杂物数量的变化分析30W1700钢中夹杂物形成机理以及分布规律。结果表明:30W1700钢冶炼过程中典型夹杂物为CaO、Al_2O_3、SiO_2、MgO、AlN;夹杂物尺寸在≤3μm占总量的80%以上,RH精炼有效去除了钢液中的大部分夹杂物。