钢轨钢硅钙钒脱氧的试验研究

在Si—Ca—V合金脱氧的钢轨中,消除了长度大于2mm的链状Al_2O_3夹杂物,并改善了氧化物和硫化物的组成,形状和分布。试验证明,Si-Ca-V合金脱氧钢轨的抗拉强度可比Al脱氧钢轨提高53MPa,硬度HB提高15。塑性、韧性没有下降,同时,断裂韧性也有提高.     

150 t BOF-LF-VD-CC流程无铝脱氧工艺高速轨钢冶炼过程的夹杂物行为

时速350 km高速钢轨要求钢中全氧含量T[O]≤20×10^-6,非金属夹杂物B、C、D类≤1.0级。国内在重轨钢冶炼中,通常采用无铝脱氧工艺,即采用SiCaBa合金强化脱氧,形成了低熔点的Mn-Al-Si-Ba-Ca多元型氧化物夹杂,该类夹杂物在精炼中全部排出钢液。研究了铁水预处理脱硫-150 t顶底复吹转炉-LF-VD-280 mm ×380 mm连铸流程冶炼钢轨钢U71MnG时的夹杂物行为,包括无铝脱氧工艺钢轨钢中氧化物夹杂的组成及特征,转炉终点[C]对钢水氧活度的影响以及LF精炼渣碱度和VD后期软吹氩搅拌对钢氧含量和夹杂物的影响。结果得出,钢轨头部的≤20μm氧化物夹杂为精炼时二次脱氧产物,通过控制转炉终点[C]＞0.15%,控制精炼渣碱度(CaO)/(SiO₂)=2.5~3,∑(FeO+MnO)≤1.0%可有效降低钢轨钢中氧化物的数量和尺寸。     

U76CrRE稀土钢轨性能研究

在钢轨钢中加入铬和稀土元素,通过金相显微镜、扫描电镜检验观察其夹杂物、组织,研究新一代稀土钢轨的冲击韧性,耐磨性和耐腐蚀性.实验结果表明,新一代稀土钢轨改善了夹杂物形态,提高了冲击韧性,改善耐磨和耐腐蚀性.     

钛稳定超纯铁素体不锈钢硅铝复合脱氧的试验研究

 为改进超纯铁素体不锈钢的脱氧工艺,提高夹杂物控制水平,在硅钼高温电阻炉内对钛稳定超纯铁素体不锈钢的精炼过程进行了试验研究。结合热力学计算,研究了不同Si、Al含量(质量分数,下同)比值的硅铝合金的脱氧效果,以及脱氧、钛合金化和钙处理后钢中典型夹杂物的组成和形貌及粒度分布。结果表明：钢中初始氧含量相近的条件下,硅铝合金复合脱氧的钢中酸溶铝、全氧量与纯铝脱氧结果相近。硅铝复合脱氧后钢中夹杂物主要为(MgO-)Al2O3-SiO2复合脱氧产物。钛合金化后夹杂物的类型主要为Al2O3-MgO-(SiO2)-TiOx复合夹杂物和TiN。钙处理后的夹杂物主要为球形的MgO-Al2O3-CaO-SiO2-TiOx类复合氧化物。采用硅铝合金复合脱氧比纯铝脱氧钢的夹杂物的总数量、总面积和平均粒径均要小。     

不同脱氧方式对低合金高强钢局部腐蚀性能的影响

采用Al脱氧和Zr-Ti复合脱氧方式对低合金高强钢进行脱氧,利用金相显微镜和扫描电镜观察不同脱氧方式下钢材组织形貌以及夹杂物等方面的差异。根据俄罗斯GOST 9.911—89标准进行室内模拟海水加速腐蚀试验以及电化学试验,探究不同脱氧方式对低合金高强钢局部腐蚀稳定性的影响。研究结果表明,2种脱氧方式形成的夹杂物均为细小氧化物。传统Al脱氧样品中的夹杂物呈球状或呈线性汇集,Zr-Ti复合脱氧样品中的夹杂物则主要呈球状均匀分布。采用Zr-Ti复合脱氧样品的局部耐海水腐蚀性能比常规Al脱氧样品更优异,ZrTi复合脱氧钢平均腐蚀速率比Al脱氧钢减小17.27%。同时,采用Zr-Ti复合脱氧,能有效控制夹杂物的类型、尺寸与分布,尺寸主要分布在1~5μm,Zr-Ti复合氧化物弥散分布于基体中,降低了点蚀诱发敏感性,提高了其耐海水局部腐蚀稳定性。     

U75V重轨钢生产过程中非金属夹杂物的行为演变

为了研究重轨钢全流程非金属夹杂物的行为演变,进一步控制重轨钢中夹杂物,提高产品质量。以U75V重轨钢为研究对象,通过对LF-VD-CC工艺重轨钢生产全流程系统取样,结合氧氮分析、钢液成分分析、非金属夹杂物分析以及热力学计算,从夹杂物化学成分、数量及尺寸等方面研究其演变过程。结果表明,U75V重轨钢生产全流程氧氮含量持续降低,最终TO、[N]质量分数分别约为0.001 0%和0.004 0%;LF进站主要为MnO-SiO_2-Al_2O_3型夹杂物,为脱氧产物;LF精炼化渣后,MnO-SiO_2-Al_2O_3型夹杂物转化为CaO-SiO_2-Al_2O_3型夹杂物,BaCaSi和FeSi等合金辅料带入的Ca、Als是产生该结果的主要原因;LF离站时主要为CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO型夹杂物,夹杂物中CaO和MgO含量增加;VD精炼过程CaO-Al_2O_3-MgO型夹杂物基本消失,VD破空至铸坯中主要为CaO-SiO_2-Al_2O_3型夹杂物;钢轨中镁铝尖晶石类夹杂物比例增加,为CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO型夹杂物,热力学计算结果表明钢轨中尖晶石类夹杂物为降温冷却过程中形成,且计算值与实际值总体吻合。     

U71Mn重轨夹杂物的初步探讨

通过对钢坯、钢轨存在着的夹杂物的综合检验和化验,了解鞍钢重轨央杂物的来源、形态和分布,并对这些夹杂物进行了鉴定,进一步找出减少U71Mn钢夹杂物的措施。为了延长铁路钢轨的使用寿命,除了严格执行标准,探伤出厂外,还需解决重轨钢中氧化铝夹杂物的危害问题,及硫化物的变形问题,减少浇注钢水中的夹杂物。     

Ti-Al复合脱氧钢中夹杂物的析出行为及对钢的组织的影响

利用光学显微镜和扫描电镜、透射电镜对Ti-Al复合脱氧钢中夹杂物的析出行为进行了研究。结果表明：在Ti-Al复合脱氧钢熔炼试验中,通过采取钢熔化后先加碳、硅、锰、铌进行预脱氧,再加铝进行脱氧,最后再加钛进行终脱氧的脱氧合金化处理方式,钢中产生的夹杂物主要为Ti-Al复合夹杂物或Ti-Al-Mn等复合夹杂物,夹杂物尺寸为1-3μm,分布比较均匀。这些分布较均匀的细小夹杂物引起了周围钢组织的高密度位错,诱导了大量晶内针状铁素体的形成,细化了钢的组织,提高了性能。     

Mg-Al合金对钢液脱氧作用的试验研究

使用镁合金脱氧剂研究了ZG25钢液的脱氧行为,选取Al、Al-Mg、Mg-Al合金分别对钢液脱氧,对比脱氧后钢中夹杂物的变化情况.结果表明:含镁合金在对钢水脱氧的同时具有较强的脱硫能力;含镁合金终脱氧后夹杂物大多转化为复合夹杂物,其中Al2O3夹杂物主要转变为MgO·Al2O3,FeS和MnS等硫化物夹杂转变为MnS·MgS等复合硫化物夹杂.     

Al脱氧钢中Al_2O_3夹杂物形态控制的研究进展

讨论了Al脱氧反应和使用Al脱氧后钢中的非金属夹杂物,概述总结了Al脱氧后钢液中[Al]和[O]含量、过饱和度、Al2O3粒子的长大机制及反应时间与Al2O3夹杂物形态之间的关系,在此基础上指出了目前研究中存在的问题及下一步的研究方向。     

攀钢重轨钢生产工艺的完善

为满足用户对钢轨内部质量日益提高的要求,攀钢对钢轨钢的生产工艺技术进行了优化,通过铁水预脱硫、钢液脱氧、精炼及浇注工艺技术的系统研究和应用,攀钢重轨实物质量大幅提高,钢轨内部质量指标达到了200km/h钢轨标准要求。     

脱氧方式对高铝钢中非金属夹杂物的影响

摘要：为了研究不同脱氧方式对高铝钢中非金属夹杂物的影响,采用高温试验和热力学计算相结合的方法,对比分析了先SiMn后Al和先Al后SiMn两种脱氧方式下高铝钢中夹杂物形貌、类型、数量和尺寸特征。结果显示：先加入SiMn后,生成大量液态球形的Mn-Si-Al-O系复合夹杂物,再加入Al后夹杂物演变为Al2O3,且夹杂物数量明显减少;采用先Al后SiMn脱氧方式时,高铝钢中夹杂物始终以Al2O3为主,夹杂物最终数量相对较低。2种脱氧方式钢中夹杂物平均等效圆直径和尺寸分布相差不大。此外,采用先SiMn后Al进行脱氧时,发现尺寸较小的AlN颗粒附着在Al2O3夹杂物表面形成Al2O3-AlN复合夹杂物。而采用先Al后SiMn脱氧方式时,高铝钢中发现单一AlN夹杂物和Al2O3-AlN复合夹杂物,AlN夹杂物的形成与钢水中的氧势和合金原料有关。     

铝镁合金脱氧实践及钢中夹杂物分析

为了解决铝脱氧钢Al_2O_3夹杂物改质共性问题,进行了铝镁合金脱氧探索实践,取得了稍优于铝脱氧的脱氧效果,脱后氧活度10×10~(-6)以下,夹杂物评级小于1.0级。与铝脱氧相比,铝镁脱氧的铸坯和板材中大于30μm的夹杂减少,硫化物夹杂物数量明显减少。镁铝合金中镁含量从5%增至7.5%,脱氧后钢中夹杂物减少明显。铝镁合金脱氧过程中,可逐渐形成Al_2O_3-MgO及Al_2O_3-M_xO_y-MnS-CaS复合夹杂物,并上浮排除,降低了单纯铝脱氧的条簇状Al_2O_3夹杂物的危害,钢中夹杂物变细小。同时,镁气泡在上浮的过程中吸附夹杂物,能减少夹杂数量,具有洁净钢水功效。     

Ca—Al脱氧剂对夹杂物形态的影响

因为夹杂物Al_2O_3和MnS能引起铝脱氧钢的各向异性,所以为了弄清楚Ca—Al脱氧剂对控制它们的形态的影响,对用Ca—Al脱氧的铝预脱氧钢作了许多试验,并讨论了以这种脱氧为特征的夹杂物形成的机理,其结果总结如下: 1)钢水中的夹杂物变成由Al_2O_3—CaO—CaS组成的低熔点夹杂物,其中CaS分布均匀。 2)钢锭中的夹杂物变成由Al_2_3—CaO—(CaS)组成的复合型夹杂物,其中CaS在周围沉积。有人认为这种复合型夹杂物是凝固过程中,由于溶解度的下降引起CaS的析出而产生的。 3)铜的各向异性由于控制了夹杂物的形状而得到改善。     

重轨钢非铝脱氧工艺研究

介绍了攀钢重轨钢非铝脱氧工艺，在满足钢中脆性夹杂物控制的前提下，采取“预脱氧＋终脱氧”的工艺，达到钢液脱氧良好，钢轨内部质量大幅提高，钢轨T[O],[Al]及氧化物夹杂评级完全满足200km/h高速铁路钢轨标准的要求。     

贝氏体钢生产流程中典型夹杂物变化规律

贝氏体钢轨强度高、塑性好，具有优良的抗接触疲劳和耐磨性，被誉为“21世纪的钢轨钢”,但贝氏体钢生产工艺具有一定的特殊性，钢中的夹杂物严重影响钢轨的塑性、韧性以及抗疲劳性能。为了研究贝氏体钢中典型夹杂物的变化规律，以国内某钢厂150 t转炉→双150 t LF→VD脱气→280 mm×380 mm方坯连铸生产的贝氏体钢为研究对象，对生产全流程取样，结合氧氮分析、钢液成分分析和非金属夹杂物分析，研究典型夹杂物的来源和形成机理。研究结果表明，贝氏体钢生产过程中氧氮含量持续降低，浇铸末期钢中氧、氮质量分数分别为0.000 8%和0.004 0%;一次LF化渣后夹杂物为CaO-SiO₂-Al₂O₃,主要是合金、脱氧剂和白灰带入的Ca、Al_s与钢中的氧或氧化物发生反应的脱氧产物；一次LF合金化后，夹杂物为CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO,夹杂物中CaO和MgO含量增加，Al₂O₃含量降低；二次LF进...     

夹杂物对低合金钢点蚀诱发敏感性的影响

为了进一步提高低合金钢的抗点蚀性能,采用Ti/Al脱氧及Ca处理工艺熔炼并轧制制备了试验钢。利用场发射扫描电镜及能谱仪(SEM-EDS)、电化学极化试验及浸蚀前、后夹杂物的原位观测,研究了不同脱氧工艺钢中夹杂物在模拟海水介质中诱导点蚀的行为。结果表明:与Al脱氧钢相比,Ti脱氧钢中形成了富含Ti Ox、数量更多、尺寸更细小的夹杂物,有利于Mn S的局部分散析出,降低其诱发点蚀的危害,采用Ti脱氧工艺有助于提高钢的抗点蚀性能;Mn S诱发点蚀的能力强于氧化物夹杂,点蚀优先在Mn S夹杂与基体的界面处及夹杂物曲率半径小的区域萌生;降低夹杂物的腐蚀活性应该以调控夹杂物的组成为基础,其次优化夹杂物的形貌(球形化),在微米级范围内,夹杂物尺寸对点蚀诱发的影响最小。     

钢轨钢生产中硫的控制

 钢轨钢对钢水洁净度和非金属夹杂物控制均有较高要求。针对高硫铁水冶炼现状,为实现钢轨钢的洁净生产,攀钢在铁水预处理、转炉冶炼、钢水精炼方面进行了硫控制技术的开发与应用,形成了提高钢的洁净度和控制钢中非金属夹杂物的数量和形态的洁净钢生产工艺技术,实现了350km/h高速铁路用钢轨的生产。高速轨成品w(［S］)≤0.008%的合格率达到95%以上,钢轨w(T［O］)降至0.001 5%以下,夹杂物的分布形态得到有效控制。     

洁净钢轨钢的生产

为了改善钢轨质量,库兹涅茨克钢铁公司在冶炼钢轨钢时进行了不同的炉内与钢包脱氧方法的研究(表1),在钢包脱氧时,先将所用的SiMnAl合金破碎,由于铁合金加入量增大,故需提高脱氧前的钢水温度。根据ΓOCT24182—80和ΓOCT18267—82标准进行钢轨的取样、检测和判定。在对试验钢的非金属夹杂的污染度进行评价时,还测定了塑性硅酸盐和脆性硅酸盐的纵向长度。 在强度、拉伸性能和宏观结构方面,试验钢所轧制的钢轨均满足ΓOCT24182—80的要求。     

钡合金对GCr15钢脱氧和夹杂物变性的研究

在对影响轴承钢疲劳寿命的夹杂物分析的基础上，采用钡合金对轴承钢进行脱氧和夹杂物的变性处理。处理后的轴承钢的疲劳寿命比相同含氧量的铝终脱氧钢提高63．55％，且疲劳寿命的稳定性优于铝终脱氧钢。