高品质冷轧薄板钢中非金属夹杂物控制技术

 能够造成冷轧薄板表面缺陷的钢中夹杂物主要是簇群状Al2O3、“Ar气泡+Al2O3”和结晶器保护渣卷入形成的大型夹杂物。在正常稳定连铸条件下,目前已能够做到对结晶器保护渣卷渣形成夹杂物加以有效控制。在各类非稳浇铸铸坯中,浇次开浇头坯的品质降低最严重,浇次尾坯中保护渣卷渣形成的夹杂物数量明显多于正常坯,炉-炉间交接坯和快换浸入式水口期间浇铸铸坯中,来源于保护渣卷入形成的夹杂物数量也多于正常坯试样。首钢京唐公司生产冷轧薄板钢类,在1.0～2.0m/min拉速范围,大型夹杂物随拉速增加呈减少趋势,对此应加以关注。研究发现,尺寸100μm以上的有害夹杂物主要存在于铸坯2mm表层内,生产“无表面缺陷”要求的汽车外板,应该采用铸坯表面清理。     

IF钢铸坯表层大型夹杂物分布及来源研究

针对IF钢铸坯表层大型夹杂物问题,通过大样电解法研究了电磁制动、拉速对IF钢铸坯表层大型夹杂物数量及分布的影响,结合扫描电镜、数值模拟等方法讨论了大颗粒夹杂物的类型和来源。结果表明:未开电磁制动时,夹杂物在铸坯边部有聚集现象。拉速提高铸坯边部夹杂物聚集减弱,1.5m/min拉速较1.2 m/min低拉速减弱17%,夹杂物总量也降低了5.3%;1.2 m/min拉速开电磁制动,夹杂物平均数量减少52.0%,铸坯宽度方向夹杂物分布趋于均匀。Si O2系复合夹杂物因表面张力小是IF钢中主要的大型夹杂物类型,其次有Mg O系、Al2O3系、Ti O2系复合夹杂物;耐火材料的冲刷侵蚀、二次氧化、水口结瘤物是铸坯中大型夹杂物的来源。     

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.     

拉速变化对IF钢铸坯非金属夹杂物含量的影响

采用原位统计分布分析仪（OPA）对IF钢连铸过程拉速变动对铸坯表层试样非金属夹杂物含量的影响进行了研究,发现在由较高拉速（1．4m／min）向低拉速（0．6m／min）变动时,对结晶器保护渣卷入的影响主要发生在降速初期,而随后的降速和低拉速下停止降速对铸坯表层试样夹杂物含量影响不大。当由较低拉速（0．6m／min）向高拉速（1．4m／min）变动时,对保护渣卷渣的影响主要发生在提升到高拉速后停止升速阶段,而低拉速时启动升速和随后均匀升速对铸坯夹杂物含量的影响不大。研究中还发现在较高拉速下（1．4m／min）即使较少量地变速,也会造成铸坯表层夹杂物含量的显著增加,因此在较高拉速时应避免对拉速进行变动或尽量采用低的拉速改变速率。采用数值模拟方法对拉速变化影响进行的研究结果同样表明,在较高拉速下发生的拉速变化,对结晶器内钢水流动有更显著的影响。     

镀锌板表面胞状凸起缺陷

 采用SEM、EDS和大样电解法研究了某种镀锌板表面胞状凸起缺陷的形成原因。结果表明：冷轧板表面起皮缺陷是造成镀锌板表面胞状凸起缺陷的直接原因。冷轧原料板近表层分布着尺寸大于300 μm的长条状硅酸盐夹杂带,且夹杂带中分布着块状氧化铁夹杂。与缺陷镀锌板同批次酸洗板机械研磨去掉近表层,随后冷轧试验表明,块状氧化铁夹杂不是造成镀锌板表面胞状凸起缺陷的主要原因。缺陷镀锌板铸坯中夹杂物含量为100.32 mg/10 kg,夹杂物主要由尺寸大于140 μm大型夹杂物组成,而正常镀锌板铸坯中夹杂物含量为20.98 mg/10 kg,证实钢中大型硅酸盐类夹杂是导致镀锌板表面凸起缺陷的根本原因。     

高强度工程机械用钢铸坯夹杂物分析

为了解某厂高强度工程机械用钢Q550MD铸坯夹杂物来源,优化生产工艺,提高铸坯质量,采用大样电解和夹杂物自动扫描分析方法,对铸坯中夹杂物数量、尺寸、形貌及成分进行研究。结果表明,电解试样中大型夹杂物尺寸集中在80~140 μm,形状大多为球形,主要成分为铝酸钙。铸坯中大型夹杂物在形成最终复合夹杂物前均来自于钢包,且可能发生结晶器卷渣。检测的铸坯宽度方向1/4位置发现夹杂物聚集现象,夹杂物数量明显高于边部和1/2位置,这与结晶器流场不合理有关。     

IF钢连铸头坯洁净度研究

应用氧氮成分分析、大样电解分析、扫描电镜分析、能谱分析等分析手段,研究了转炉—RH—连铸生产IF钢头坯洁净度的变化规律,并与正常坯洁净度水平进行对比分析。结果表明:沿拉坯方向头坯T[O]和[N]含量呈明显下降趋势。头坯大型夹杂物含量都明显高于正常坯,并沿拉坯方向总体呈减少趋势,4.4 m后大型夹杂物含量接近正常坯水平。铸坯中的大型夹杂物在厚度方向分布不均匀,内弧含量要明显高于外弧含量。头坯中大型夹杂物主要是尺寸为140~300μm和大于300μm两类,分别占总夹杂物质量分数的22.6%和56.8%,此类夹杂物主要来源于结晶器卷渣、中间包卷渣、二次氧化产物以及钢包引流砂。     

超低碳钢板坯夹杂物的量化分析

为定量分析现有工艺下超低碳板坯的夹杂物能否满足冷轧板表面质量要求,使用金属中夹杂物原位快速自动分析仪(Aspex)定量研究了超低碳钢板坯中夹杂物的分布、种类、尺寸。发现铸坯中夹杂物在铸坯断面上夹杂物分布较均匀。正常坯有极个别簇状夹杂物尺寸在50~100μm。切头和尾坯存在少量大于100μm的簇状夹杂物。RH处理过程无论是否吹氧,在脱碳结束时活度氧相当,铸坯夹杂物总量和尺寸也基本相同。现有工艺生产超低碳板坯可以满足用于冷轧板表面质量的要求,但切头和尾坯不能用于冷轧薄板生产。     

CSP生产线生产Ti微合金化高强耐候钢铸态组织研究

对CSP生产的Ti微合金化高强耐候钢的铸坯组织、化学成分偏析、枝晶间距、夹杂物进行研究,结果表明,CSP生产的Ti微合金化高强耐候钢铸坯的低倍组织在结构上和传统板坯及CSP生产的普通集装箱铸坯相差不大,但高强耐候钢铸坯组织更为细密,一次枝晶间距、二次枝晶间距较普通集装箱铸坯稍小.铸坯中偏析较严重的元素是C、S、P,其它元素偏析较轻.铸坯中大颗粒夹杂物较少,主要是Al、Ti、Ca、S类夹杂物,由于Ti、Ca、S含量较少,夹杂物含量较低.而通过对Al类夹杂物进行分析,发现Al类夹杂物在连铸坯横截面上均匀分布,没有明显的偏聚,夹杂物含量在0.001 4%～0.002 2%波动,符合夹杂物存在特性,波动幅度在正常范围内,铸坯中Al夹杂物大部分粒度在2.5 μm以下.     

IF钢铸坯质量研究

利用SEM扫描、能谱分析及大样电解检测等方法,对梅钢生产的超低碳IF钢铸坯夹杂物进行了研究分析。铸坯显微夹杂物主要组成为Ti N、Al2O3、Ti S等几类,尺寸多在10μm以下,占夹杂物总量的86%。大型夹杂物平均含量为6.653 mg/10 kg,主要尺寸范围在50~180μm,但也有少量尺寸大于355μm的大型夹杂物。能谱结果显示,大颗粒夹杂物包括有保护渣卷入含有Na、K等元素的夹杂物和水口内壁Al2O3沉积物脱落形成的含有Al、O元素的不规则块状夹杂物。     

带过滤器中间包钢水内夹杂物行为的非稳态模拟

通过建立多相流数学模型对带有过滤器中间包钢水内夹杂物的运动轨迹及浇注过程中夹杂物去除率进行模拟研究.在某钢厂提取连铸过程中中间包入口及出口处钢样,对其进行大样电解得到夹杂物在钢水中所占的比例,验证了数学模型正确性,并分析浇注过程对夹杂物去除的影响.结果表明:穿过过滤器的夹杂物速率变小,停留时间增加,去除几率增加,过滤器可以提高夹杂物的去除率;对于粒径在100μm以上的夹杂物,其去除率在稳定后不再发生剧烈波动,但对于粒径小于80μm的夹杂物,其去除率在稳定后依然存在较大波动,浇注中后期20μm以下的夹杂物在出口处甚至出现了增加.夹杂物去除是一个非稳态过程.     

42CrMo钢大尺寸夹杂物的来源与控制

针对42CrMo合结钢轧材超声波探伤合格率低的问题,利用扫描电镜等设备对探伤不合样品进行分析,发现探伤不合样品中有直径为100 μm左右的球形夹杂物或者尺寸为1 000 μm左右的长条形夹杂物.通过钢液内生夹杂和生产过程接触的原辅料的分析比对,认为大尺寸夹杂物主要由于外来夹杂进入钢液中,最终造成轧材探伤合格率低.通过增...     

Non-Metallic Inclusion Distribution in Surface Layer of IF Steel Slabs

Non-metallic inclusion distribution in the surface layer of IF steel slabs during unsteady casting was investigated using the original position statistic distribution analysis（OPA）method.It was found that most non-metallic inclusions larger than 10 μm existed in the subsurface layers of 0.5-3.5 mm from the slab surfaces and very few large non-metallic inclusions were found in the inner regions（≥4.5 mm from slab surfaces）.In addition,it was found that at high casting speed level（1.4 m/min）,even a slight change of casting speed could result in a remarkable increase of the non-metallic inclusions.Thus,at high casting speed,changing the casting speed should be avoided or considerably lower speed changing rate must be used.     

武钢CSP铸坯中全氧和夹杂物沿宽度方向的分布

对武钢CSP分厂采用BOF-LF-CSP工艺生产的低碳铝镇静钢（DC01）铸坯中总氧含量和夹杂物沿着铸坯宽度方向的分布进行了系统分析和研究。发现总氧含量在铸坯宽度方向的分布相差较大,且在开浇坯和正常坯中的分布规律不大一致;夹杂物在开浇坯中,各种粒径的数量在宽度方向上的分布几乎都呈近似＂W＂型分布,而正常坯中夹杂物主要以CaO-Al2O3-CaS系夹杂物为主,且大于5μm的夹杂物主要在铸坯中心聚集。     

不锈轴承钢真空制备过程洁净度及碳化物变化

 为了提高G102Cr18Mo高碳不锈轴承钢的洁净度、细化碳化物组织,采用真空感应熔炼、两次真空自耗重熔、大锻压比锻造的工艺路线,研究了真空处理及大锻压比锻造对化学成分、气体含量、夹杂物分布、二次枝晶间距及碳化物颗粒度的影响。研究结果表明,真空感应熔炼过程(VIM)中,随着铝含量的增加,碳的脱氧能力大幅降低,即使铝质量分数为0.003%也对碳的脱氧能力有明显的阻碍作用;真空自耗重熔过程(VAR)由于高的真空度、高的重熔温度等热力学条件以及反应动力学条件的改善,氧含量显著降低,第一次自耗重熔后氧质量分数从0.001 49%降低至0.000 57%,降低了61.7%,第二次自耗重熔后氧质量分数降低至0.000 50%。真空感应熔炼、真空自耗重熔过程,夹杂物的成分变化不大,主要以Al-Si夹杂为主,其次为Al₂O₃夹杂,再次为MnS夹杂、Mg-Al-Ca、Mg/Ca-Al夹杂。双真空冶炼后,钢中夹杂物主要为0～5 μm的细小夹杂物,未发现大于20 μm的夹杂,含有少量10～20 μm的夹杂,钢的洁净度大幅度提高。在真空自耗锭横断面上,从边部向芯部二次枝晶的形貌变化不大,二次枝晶间距逐渐增大,但是变化趋势缓慢,二次枝晶间距为85～95 μm,这主要得益于低的自耗重熔速度。对真空自耗锭进行大变形处理,最终锻造成40 mm的圆棒,碳化物颗粒的最大尺寸不大于20 μm,平均尺寸为15 μm,且没有碳化物聚集的现象。低的自耗重熔速度和大锻压比锻造是碳化物细化的关键。     

薄带连铸304不锈钢凝固过程中生成的氧化物夹杂

 采用透射电镜(TEM)对双辊薄带连铸AISI304不锈钢凝固过程中生成的非金属夹杂物进行了研究,发现在薄带的晶界存在许多球型的微细氧化物夹杂,其成分主要是MnO Al2O3 SiO2类复合夹杂物,直径均小于1 μm,并采用数学模型对薄带连铸304不锈钢凝固过程中析出的氧化物夹杂的大小进行了计算,预测值与实验中观察到的结果吻合较好。与传统连铸相比,双辊薄带连铸AISI304不锈钢凝固过程中生成的非金属夹杂物数量增多,尺寸明显减小。     

镁对X120管线钢夹杂物的作用

 运用热力学计算了X120管线钢中氧化镁及其复合夹杂物在钢液中的析出条件,以X120管线钢酸溶铝目标质量分数0.025%为例,0.00046% 0.0033%,钢中将有MgO生成。在X120管线钢的成分下,w(［Ti］)=0.016%时,w(［Mg］)=00008%就可以生成2MgO·Ti2O3复合夹杂。微镁处理的X120管线钢中的夹杂物全部是细小的含镁复合氧化物或是含镁氧化物与硫化物的复合夹杂。镁处理钢中的夹杂物小于2 μm的占85%,2~5 μm的占14.5%,5~10 μm的夹杂物仅有0.5%,看不到大于10 μm的夹杂物,大大优于钙处理钢。     

双辊薄带连铸304不锈钢中非金属夹杂物研究

采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对双辊薄带连铸304不锈钢中的大型夹杂物和微细夹杂物进行了研究。结果表明,薄带中的夹杂物一般呈球形,主要为CaO-MnO-Al₂O₃-SiO₂组成的复杂氧化物和硫化锰;薄带中除了有少量的50μm大型氧化物夹杂外,其余均为≤10μm细小的氧化物和硫化物夹杂;与传统连铸相比,双辊薄带连铸304不锈钢薄带中的细小氧化物夹杂尺寸明显减小,数量相对增多;在钢液凝固过程中形成最后聚集在晶界夹杂的直径大多小于0.7μm。     

Numerical Simulation of Nonmetallic Inclusions Behaviour in Gas‐Stirred Ladles

The secondary refining of molten steel in gas‐stirred ladle has played a more and more important role in the production of high quality steel. In the present work, a mathematical model of the fluid flow and inclusions behaviour in a 150t gas‐stirred ladle was presented, and the variations in concentration, size and density for non‐metallic inclusions in the ladle during the refining process were predicted. The results show that during the refining process, the variations in the number density of the inclusions differed depending on size. The inclusions with a diameter less than 25 μm decrease during the whole period, while inclusions with diameter larger than 25 μm increase in the first stage of the treatment and gradually decrease during the later stage. After 15 minutes, all inclusions show a tendency to decrease, but the removal rate for inclusions of smaller size becomes slower. After treatment in the ladle, inclusions with a diameter larger than 50 μm were removed, the number of inclusions with a size between 30‐40 μm was not high, while inclusions that were smaller than 25 μm still remained in the molten steel. Two‐jet bubbling demonstrated an advantage over one‐jet for inclusion removal. The practice of bubbling argon with a higher gas flowrate initially, followed by a lower flowrate in the ladle was found to be beneficial for inclusions removal.