超低氧钢中复合夹杂物形成的实验室研究

通过实验室真空感应炉试验,研究了超低氧条件下钢中复合非金属夹杂物的形成。研究发现:在含有一定硫的超低氧钢中高熔点氧化物夹杂很少,大部分为MnS。钢中Al2O3的尺寸较MgO-Al2O3系夹杂要大。以高熔点夹杂物为异质形核核心析出的MnS能显著提高钢材的疲劳寿命,此种复合夹杂物的形成与钢液成分、高熔点夹杂物的尺寸有关。     

钙处理含硫20CrMo齿轮钢夹杂物析出研究

通过热力学计算控制钢中喂钙量,把钙处理20CrMo钢中Al2O3变性为低熔点的12CaO·7Al2O3上浮去除,从而使钢中夹杂物满足评级要求;并用Thermo-Calc软件模拟钢液凝固过程中CA6、CA、CA2钙铝酸盐及MnS夹杂物的析出情况.用SEM对轧材中纺锤状夹杂物进行分析,少量夹杂物内核颜色较深,为Al2O3、CaS等夹杂,外层包裹的夹杂颜色较浅,为MnS夹杂.说明凝固过程中钢液中先析出的Al2O3、CaS等复合夹杂可以被后析出的MnS捕获作为其核心.     

超低氧钢中复合夹杂物形成的实验室研究简

 通过实验室真空感应炉试验,研究了超低氧条件下钢中复合非金属夹杂物的形成。研究发现：在含有一定硫的超低氧钢中高熔点氧化物夹杂很少,大部分为MnS。钢中Al2O3的尺寸较MgO-Al2O3系夹杂要大。以高熔点夹杂物为异质形核核心析出的MnS能显著提高钢材的疲劳寿命,此种复合夹杂物的形成与钢液成分、高熔点夹杂物的尺寸有关。     

齿轮钢中非金属夹杂物控制技术研究

为了降低钢的T[O]含量和生成较低熔点的非金属夹杂物以改善合金结构钢的抗疲劳破坏性能,在炉外精炼中采用了高碱度和高Al2O3含量的渣系.研究发现LF和RH精炼结束时钢液T[O]含量均随炉渣碱度增加而降低,在炉渣Al2O3含量低于25%时,T[O]随炉渣Al2O3含量减少而降低,而当炉渣Al2O3超过25%后,T[O]则随炉渣Al2O3含量增加而降低.精炼过程钢液中夹杂物按"Al2O3系夹杂物→MgO-Al2O3系夹杂物→CaO-MgO-Al2O3系夹杂物"顺序发生转变,其中MgO-Al2O3系夹杂物向CaO-MgO-Al2O3系夹杂物的转变是由外向内逐步进行的,转变速度相对较慢,因而致使LF结束时钢中仍存在许多尚未转变的Mgo-Al2O3系夹杂物.钢液T[O]对夹杂物转变有显著影响,降低T[O]含量有利于生成较低熔点的CaO-MgO-Al2O3系夹杂物.     

帘线钢生产过程中氧化物夹杂的演变规律

 使用ASPEX PSEM explorer研究了帘线钢中氧化物夹杂的成分及形态在炼钢与轧制过程的变化。结果表明,连铸坯夹杂物中SiO2质量分数较中间包有增加趋势,并在铸坯中发现MnO-SiO2-Al2O3和SiO2构成的复合夹杂物,轧制盘条中出现未很好变形的SiO2夹杂物。热力学分析表明：由于连铸过程钢液和夹杂物间的传质作用,导致铸坯夹杂物中SiO2质量分数增加,MnO-SiO2-Al2O3系夹杂在浇铸过程较CaO-SiO2-MnO-Al2O3系夹杂物更易析出SiO2相,形成MnO-SiO2-Al2O3为基体的复合夹杂物。CaO-SiO2-Al2O3-MnO和MnO-SiO2-Al2O3夹杂物在盘条中呈长条状,MnO-SiO2-Al2O3和SiO2析出相构成的复合夹杂在轧制过程将发生相分离,形成“眼睛状”或单颗粒状夹杂。     

精炼渣碱度对304不锈钢夹杂物的影响

结合生产实际,采用定量金相和SEM+EDS统计分析方法,研究了硅脱氧条件下,精炼渣碱度对304奥氏体不锈钢在LF精炼、连铸过程夹杂物变化规律的影响。结果表明:钢水中主要形成球状CaO-Al2O3-SiO2类复合夹杂,适当高的精炼渣碱度有利于钢中细小夹杂物的形成。随精炼渣碱度的提高,复合夹杂物中CaO含量增加,SiO2含量减小,Al2O3含量变化不大。现场条件下,由FeSi合金带入钢中的Al形成的Al2O3对复合夹杂物的塑性变形影响较大。在精炼渣碱度分别为1.0和1.5时,铸坯复合夹杂物中Al2O3质量分数为25%左右,夹杂物的变形能力稍弱。     

高碱度精炼渣对GCr15轴承钢洁净度的影响

 利用实验室渣-钢平衡试验研究了高碱度精炼渣对GCr15轴承钢中[w(T[O])]和夹杂物的影响。结合试验结果和热力学分析,探讨了钢中[w(T[O])、]夹杂物尺寸分布和粒径大小的变化规律,以及氧化物夹杂的转变过程。研究结果表明,碱度为6时,精炼渣(59.4%CaO-24.8%Al2O3-9.8%SiO2-6%MgO)可将钢中[w(T[O])]控制在0.000 6%以内,氧化物夹杂平均尺寸最小为2.26 μm。随着钢中[w([Ca])]和[w([Mg])]的增加,钢中氧化物夹杂转变过程为Al2O3→MgO·Al2O3→MgO→CaO-Al2O3-MgO复合夹杂物(核心为MgO,外围包裹着CaO-Al2O3)。渣-钢反应前期钢中以MgO·Al2O3为主,后期以MgO和CaO-Al2O3-MgO复合夹杂物为主。氧化物夹杂转变的试验结果与热力学分析结果相一致,大多数氧化物夹杂尺寸小于5 μm。     

高强冷镦钢LF精炼过程夹杂物的变化行为

通过多种分析手段系统研究了40Cr冷镦钢LF精炼过程夹杂物的变化,得到LF精炼过程钢中夹杂物面积比与T.O含量变化规律相一致,从LF进站到LF出站,钢中夹杂物面积比由1.41%减小到0.45%;并且LF精炼能够有效地去除当量直径大于10μm的大颗粒夹杂物,绝大部分夹杂物的当量直径都落在2~5μm。LF采用高碱度、强还原性炉渣精炼,结合钙处理技术,可以有效地使钢中Al2O3夹杂转变为MgO-Al2O3系、CaO-Al2O3系和CaO-MgO-Al2O3系夹杂,改善钢的可浇性和冷镦性能;但需进一步合理的控制钙处理工艺,减少钢液的卷渣和二次氧化,提高钢液的洁净度。     

超低氧精炼时钙处理对氧化物夹杂的影响

 研究了采用LF精炼顶渣控制技术对钢液进行超低氧冶炼时,钙处理对钢中非金属夹杂物的影响。试验在转炉出钢时采用铝终脱氧,LF精炼过程采用强脱氧、高碱度、强还原性精炼顶渣对钢液进行超低氧冶炼,比较了钙处理和不钙处理的钢液中非金属夹杂物转变的情况。结果表明,采用精炼顶渣控制技术冶炼超低氧钢时,钢液不需要进行钙处理就能实现铝脱氧产物Al2O3→MgO·Al2O3尖晶石→CaO-MgO-Al2O3类复合夹杂物的转变,得到炼钢温度下呈液态的复合氧化物夹杂,这些液态的夹杂物容易通过碰撞长大上浮去除,得到高洁净度的钢液,且残留在钢液的氧化物夹杂为较低熔点的复合氧化物,在浇注过程中不会产生水口结瘤。     

高级别船板钢生产过程中夹杂物的演变规律

 通过采用扫描电镜对船板钢F40中的夹杂物进行全流程系统分析，研究了冶炼过程中夹杂物的形成和演变规律，并采用夹杂物的弹性模量概念对其在轧制过程中的变形机理进行解释。结果表明，LF出站后钢中的主要夹杂物为MgO-Al2O3复合夹杂，在钙处理后夹杂物逐渐向低熔点的CaO-Al2O3-MgO-CaS系夹杂转变。在轧制过程中，高弹性模量的夹杂物，在轧制中相对塑性变形低。热力学计算表明，当船板钢中的w（[Als]）为0.02%～0.04%时，为使夹杂物改性完全，钙处理后钢液中的w（[Ca]）应控制在0.001 8%～0.002 8%。为避免钙处理后生成CaS，可通过控制w（[S]）在0.002 1%以内，减小其对浇注过程和钢性能的不利影响。     

Inclusion Variations of Hot Working Die Steel H13 in Refining Process

 Inclusion variations of die steel H13, including changes of species, morphologies, compositions, amounts and sizes, in the production of EAF→LF→VD→ingot casting→electro-slag refining (ESR) procedure, were investigated by systematic sampling, and analyzed with scanning electron microscope (SEM), energy dispersive spectrum (EDS), and metallographic microscope. The variation mechanism was studied by comprehensive analysis of total oxygen, nitrogen, and acid soluble aluminum as well as chemical test of refining slag. Based on the investigations, technical measures for cleanness improvement were discussed. The results show that oxide inclusions in H13 steel change from irregular Al2O3→near globular CaO-MgO-Al2O3 and CaO-Al2O3-SiO2 complex inclusions→finer CaO-Al2O3-SiO2 inclusions with higher CaO content→CaO-Al2O3-SiO2 inclusions with higher Al2O3 content and irregular MgO-Al2O3 inclusions→fine irregular MgO-Al2O3-CaS inclusions in various steps of the production; the variations are related with changes of acid soluble aluminum content, reactions between slag and steel, re-oxidation of liquid steel during casting, and refining of ESR. It is also found that Al2O3 inclusions are modified by refining slag in LF and VD refining; and ESR plays a good role in inclusion removal, especially in controlling the large linear VC-CrC-MoC inclusions distributed in grain boundaries. It is suggested that casting protection should be improved, and the basicity of refining slag and acid soluble aluminum content in steel should be raised.     

钙处理对涟钢高强机械用钢夹杂物的影响

对涟钢LG600/LG700XL冶炼过程中夹杂物的衍变机理进行分析,分批次试验研究了精炼渣性能和钙处理工艺对钢液洁净度和钢中夹杂物的影响。结果表明,在钙处理工艺下,夹杂物的衍变路线为Al_2O_3→MgO-Al_2O_3→Al_2O_3-CaO,中间包钢液中的夹杂物主要是Al_2O_3-CaO和Al_2O_3-TiO_x复合氧化物。取消钙处理以后,铸坯中氧的质量分数从16×10~(-6)降低到11×10~(-6)。两种工艺下,材样中绝大部分夹杂物都是核心为铝酸盐、外层为TiN的复合夹杂,钙处理工艺下夹杂物核心是Al_2O_3-CaO-CaS,取消钙处理工艺下夹杂物核心是MgO-Al_2O_3尖晶石。两类复合夹杂物尺寸都比较小(10μm),对钢材性能的影响有限。取消钙处理以后,钢液可浇性基本保持不变,没有发生水口堵塞,说明取消精炼过程中的钙处理工艺对涟钢高强机械用钢而言是可行的。     

超低碳汽车外板BH钢炼钢过程中夹杂物的演变

 为了研究超低碳钢炼钢过程中夹杂物的具体演变规律,利用夹杂物自动分析系统研究了硫质量分数分别为0.010%和0.015%的两炉次(S100炉次和S150炉次)超低碳汽车外板烘烤硬化钢(bake hardening steel,简称BH钢)从RH终点到铸坯过程中夹杂物形貌、成分、数量、尺寸的演变,并利用X射线荧光光谱仪和X射线衍射仪结合RH精炼渣和中间包覆盖剂熔渣的成分进行对比分析。结果表明,BH钢中夹杂物的主要类型为Al2O3、MnS、Al2O3+MnS和含硅类夹杂物(其中含硅类夹杂物主要是Al Si O夹杂,不包括纯硅、SiC、SiO2)。由于BH钢中锰和硫质量分数较高,凝固过程中MnS大量析出,使得铸坯中MnS夹杂物数量密度和夹杂物总数量密度显著增加。硫质量分数为0.010%和0.015%的两炉次钢在RH和中间包中MnS夹杂物数量密度无明显差异,由于MnS主要在凝固过程中析出,S150炉次在铸坯中的MnS明显多于S100炉次。精炼渣中w(（FeO+MnO）)较高,w(（CaO）)/w(（Al2O3）)比低,会导致RH终点Al2O3夹杂物较多。在浇注过程中,引流砂的流入会导致中间包覆盖剂熔渣中SiO2质量分数增高,造成钢液中Si Al O等夹杂物的数量密度明显增加。结晶器过程中Al2O3夹杂不断聚集长大、上浮去除,使铸坯中Al2O3和Al2O3+MnS夹杂物数量密度减少,尺寸增大。     

BOF-LF-CSP工艺生产SPHC钢的夹杂物演变

 通过热力学计算及转炉、LF炉、中间包、铸坯的系统取样与SEM、EDS等检测,对BOF-LF-CSP工艺生产的SPHC钢夹杂物在各工序的种类、数量、变性及组成进行了研究。结果表明,在BOF-LF-CSP过程中, 转炉终点夹杂物以Al2O3为主,在LF炉钙处理后钢水Al2O3夹杂的质量分数降低到铝处理后时的50%,出LF炉时钢中剩余的Al2O3夹杂基本完成了球化变性,并以铝酸钙复合物或硅酸盐结合的镁铝钙复合物为主,球化率约为72%;铸坯内夹杂物的平均粒径为5. 4μm、球化率为75. 8%。Al2O3经历了①Al2O3→CaO·6Al2O3→CaO·2Al2O3或CaO·Al2O3→12CaO·7Al2O3或CaO·3Al2O3;②Al2O3→MgO-Al2O3→MgO-Al2O3-CaO→MgO-Al2O3-CaO-SiO2的演变,正确合理的精炼工艺会使夹杂物充分上浮、球化及变形,提高钢水可浇性及钢材性能。     

钙处理对成品无取向硅钢夹杂物特性的影响

通过取样检测结合热力学计算,分析了钙处理对成品无取向硅钢中夹杂物特征及硫化物夹杂的析出机制的影响。结果表明,钢中尺寸大于3μm的有害夹杂物主要是AlN、MgO-SiO₂、CaO-Al₂O₃-SiO₂类复合夹杂物及其与MgS、MnS、CaS的复合析出物。钙处理钢中没有检测到单独的Al₂O₃、SiO₂及铝酸钙类夹杂物。钙处理钢中形成的液态3CaO·Al₂O₃、MgO·SiO₂和Al₂O₃夹杂物被精炼渣吸收,改性去除了钢中大尺寸Al₂O₃夹杂物。钙处理钢中尺寸大于3μm的氧化物夹杂主要是含CaO和(或)CaS的Al₂O₃-SiO₂类夹杂。硫化物在MgO-SiO₂类氧化物表面的析出有利于其形貌趋于规则。钢...     

齿轮钢锻件关键区域氧化物和硫化物夹杂的分布特征

齿轮是机械传动的关键结构部件,为了改善齿轮的服役性能,提高疲劳寿命,需要清楚齿轮钢中的夹杂物类型、数量、尺寸、分布。采用夹杂物自动扫描仪、氧含量分析手段、扫描电镜对齿轮钢锻件不同位置进行夹杂物评估。结果表明:铸件中心位置TO质量分数较高,为10×10^-6,对应小尺寸夹杂物数量较多,而大尺寸夹杂物在关键区域的分布较多。钢中氧化物夹杂主要为Al₂O₃、Al₂O₃复合类的尖晶石和钙铝酸盐复合夹杂物,且尺寸较大,分布不均匀,对齿轮钢关键区域的影响较大。钢中硫化物夹杂分布均匀,尺寸较小,热力学计算表明,该类夹杂在凝固过程中凝固率g>0.44时,MnS开始析出,通过控制硫化物夹杂析出及分布有助于改善齿轮钢质量。     

锰原料对低合金TRIP钢中非金属夹杂物的影响

为了研究不同锰合金原料对TRIP钢洁净度的影响及锰合金中非金属夹杂物的遗传特性,采用SEM-EDS分别检测了电解锰、金属锰和中碳锰铁中非金属夹杂物的类型、形貌和尺寸,并通过高温试验和热力学计算系统探讨了采用3种锰原料进行合金化后TRIP钢中非金属夹杂物特征.结果表明,电解锰中夹杂物主要为MnC、MnC-MnO和MnO-...     

镁对20MnCr5齿轮钢中夹杂物的改质研究

摘要：20MnCr5齿轮钢通常有较好的疲劳性能及切削性能,而钢中夹杂物是影响这些性能的重要因素。为了研究镁对20MnCr5齿轮钢中夹杂物的改质行为和规律,开展了相应的工业实验,采用金相显微镜、扫描电镜以及非水溶液电解腐蚀技术对铸坯和轧材进行了分析。结果表明：镁处理后,钢液更加洁净,夹杂物数量变少,尺寸也变小;以Al2O3为核心外围包裹着MnS的复合夹杂,转变为以MgO·Al2O3为核心外围包裹着MnS的复合夹杂物,且复合夹杂物的占比从4.2%提高到8.3%。对轧材进行分析,发现镁的加入使20MnCr5轧材中长条状的硫化物更加短小弥散,硫化物的细系评级从2.5级显著降低到1.5级;由于复合夹杂物内部硬质MgO·Al2O3核心抑制了轧制过程中夹杂物的变形,使夹杂物保持球形或椭球形。     

含硫齿轮钢SAE8620H热轧棒材夹杂物

 以EAF电炉—LF精炼炉—VD真空精炼炉—LF精炼炉—CC连铸工艺流程生产含硫齿轮钢SAE8620H热轧棒材,利用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪分别对棒材横纵截面的边缘部位、1/2半径处和中心部位的夹杂物进行了检测,综合分析了夹杂物的尺寸、数量、分布以及形貌和成分。结果表明：含硫齿轮钢SAE8620H热轧棒材中的夹杂物主要有单独硫化锰和核心主要是Al2O3和MgO-Al2O3,外围是MnS或者（Ca、Mn）S的氧硫复合夹杂物;从边缘到中心,夹杂物总数递增,氧硫复合夹杂物比例递减;棒材横截面上夹杂物大部分小于2μm,长宽比小于3;棒材纵截面上夹杂物平均长度为11μm,边缘部位夹杂物平均长度较中心部位短3μm,纺锤状夹杂物的比例占30%。