二次氧化过程IF钢中间包中夹杂物演变行为

 为了研究中间包二次氧化对IF钢洁净度的影响,针对中间包连铸过程不同时刻IF 钢钢液成分和夹杂物的性质进行系统的检测分析,结合热力学计算,揭示IF钢二次氧化过程中夹杂物的演变机理。发现开浇过程中的二次氧化主要是由于吸收空气造成的,使得夹杂物中的Al₂O₃夹杂物质量分数增加。这些增加的Al₂O₃一部分是均质形核导致钢中生成了更多小尺寸的Al₂O₃夹杂物;另一部分是非均质形核导致原来的Al₂O₃-TiO_x复合夹杂物表面形成了一层纯的Al₂O₃层,同时使得夹杂物尺寸变大。     

非调质钢中夹杂物生成热力学

为了研究非调质钢中非金属夹杂物的演变规律和生成条件,实现对钢中夹杂物的精准控制,揭示了非调质钢冶炼全过程非金属夹杂物的形貌和成分转变。初始钢中夹杂物主要为镁铝尖晶石夹杂物,随着冶炼反应的进行,钢中逐渐出现部分含有CaO和CaS的夹杂物,同时还伴有MnS析出相生成。系统地通过热力学计算了1 873 K下一元脱氧钢中Al、Ti、Mg和Ca与O的平衡关系,二元脱氧钢中Al-Mg、Al-Ti、Al-Ca和Al-Mg-Ca脱氧夹杂物的生成区域。可为非调质钢脱氧过程脱氧剂的加入、钢液中溶解氧含量的控制以及非调质钢中不同夹杂物的生成和控制提供理论指导。     

吹气孔直径对钢包模型内流动的影响

采用相似比为1∶10的水模型研究了钢包底吹氩系统中吹气孔直径对钢液流动的影响,通过测量钢包中心面的速度场,得到流体流动随吹气孔直径的变化规律。研究结果表明,吹气孔直径在1~3 mm范围内,随吹气孔直径增加,气柱、液面和包壁附近的流体速度减小,整个钢包内速度场分布更均匀。随吹气孔直径增加,涡心坐标从(0.12,0.12)向(0.12,0.10)和(0.12,0.09)变化,涡心向上移动,横向移动不明显。随着吹气孔直径的增加,底部产生的气泡直径变大,混匀时间有所减小。     

钢包软吹过程优化数学模拟和工业试验研究

采用Eulerian-Lagrangian法对100 t钢包吹氩过程进行模拟计算,对不同吹氩流量下的钢包流场、气泡运动、液面形态和夹杂物去除进行了数学计算。优化结果表明,在当前的钢包条件下,吹氩流量为100～200 L/min时,渣眼裸露面积较小且夹杂物有较好的去除效果。此外,还对钢包软吹过程数学模拟结果进行了工业试验,在吹氩流量为150 L/min时,软吹前期钢水中大尺寸夹杂物上浮去除明显,软吹10 min可以有效提升钢水洁净度水平。     

超纯铁素体不锈钢B439M 200 mm x1260 mm连铸板坯中TiN夹杂物的分布

采用自动扫描电镜Aspex研究了超纯铁素体不锈钢B439M(/%:0.01C,0.40Si,0.25Mn,0.020P,0.001S,17.50Cr,0.15Ni,0.20Ti,0.0080N,0.0040O)200 mm×1260 mm连铸板坯中TiN夹杂物的分布,结果表明,由于连铸坯凝固过程中由外向内冷却速率减小,在连铸坯宽度方向边部,生成了大量小尺寸(平均1.26μm‎)TiN夹杂物;而在连铸坯宽度方向的1/4处和中部,由内弧表面到厚度1/4处再到厚度方向中部,TiN形核速率降低,TiN夹杂物的数量减少而尺寸增大。动力学分析结果得出,冷却速率减小会使得TiN夹杂物的生成尺寸增大,与TiN夹杂物在连铸坯中的分布规律相吻合。     

超低碳铝脱氧钢中FeOx对水口结瘤的影响

 为研究含FeO_x结瘤物的形成和演变,使用扫描电子显微镜-能量色散光谱仪对超低碳铝脱氧含钛IF钢的水口结瘤物进行分析。结瘤物分为凝钢层和主体层。由于氧化物形貌和成分的差异,结瘤物主体层呈现出明显的分层现象,从水口本体至钢液方向依次为呈交织网状的细长条状Al₂O₃、点状分布的单颗粒Al₂O₃、连绵成片的FeO_x-Al₂O₃和点状分布的单颗粒Al₂O₃。凝钢边缘存在主要成分为FeO_x、Al₂O₃和FeO·Al₂O₃的FeO_x-Al₂O₃复合物薄层。FeO_x-Al₂O₃薄层中,靠近凝钢的部分其Al₂O₃含量较高,相对远离凝钢的部分其FeO_x含量较高。热力学计算结果表明,1 536 oC钢液中[O]质量分数大于0.041 0%时,钢液中可以生成FeO和FeO·Al₂O₃。当水口内部钢液发生二次氧化时,钢滴会先生成FeO_x-Al₂O₃复合氧化物,然后FeO_x与钢滴内部的[Al]反应生成Al₂O₃,同时FeO_x-Al₂O₃复合氧化物会黏附外部的Al₂O₃。FeO_x在水口结瘤中起到黏结剂的作用。     

钢包水模型比例对混匀时间测量误差的影响

为了研究钢包水模型比例对混匀时间的影响,采用几何相似比分别为1/4.5、1/7.4、1/10、1/17.3的有机玻璃水模型进行了物理模拟试验.使用电导率仪测量了钢包模型内流体在不同条件下的混匀时间,结果表明,模型比例对搅拌功率与混匀时间的拟合曲线的指数n值有影响.随着模型比例的增加,n值的绝对值逐渐减小,其中,模型比例...     

439铁素体不锈钢连铸坯中TiN夹杂物分布研究

通过光学显微镜和扫描电子显微镜观测了439铁素体不锈钢连铸坯中TiN夹杂物的形貌,结果显示TiN夹杂物的形貌为近似规则的四边形并且在光学显微镜无偏光条件下,TiN夹杂物呈现为橙色。通过光学显微镜对连铸坯中TiN夹杂物分布进行统计研究,发现在连铸坯宽度方向的中部和1/4处,由内弧(或外弧),到内弧1/4处(或外弧1/4处),再到厚度方向中部,TiN夹杂物的尺寸增大而数量减少。这是由于连铸坯凝固过程中由外向内冷却速率减小,凝固坯壳的生长减慢,使得TiN夹杂物生长时间增加,而形核速率下降造成的。这与热力学计算得到的TiN夹杂物是在连铸坯凝固过程中形成的结论相吻合。在连铸坯宽度方向边部,由于冷却速率较大,凝固坯壳的快速生成,使得连铸坯中TiN夹杂物的尺寸分布和数量分布都没有明显的统计规律。     

210t钢包底吹气过程传输现象的水模型研究

通过建立1∶5水模型对某厂210 t钢包底吹过程流场、混匀时间和渣眼分布进行了研究，讨论对比了不同钢包底部吹气流量、吹气位置和吹气孔夹角的影响。结果表明，吹气孔径向位置越靠近壁面，钢包内流体流动速度越大。混匀时间整体上随着吹气流量的增大而减小，并且在小吹气流量情况下混匀时间下降幅度较大，而在大吹气流量情况下混匀时间下降幅度较小；吹气孔间夹角不变时，混匀时间随着吹气位置离钢包中心的距离增加而减小；大吹气流量下吹气孔间的夹角的变化对钢包内流体混匀时间影响较小；通过不同吹气孔径向位置及夹角流场PIV测量及混匀时间试验得出的最佳吹气分布位置为(0.80R,0.80R,110°)。相较于吹气孔位置的影响，吹气流量是决定渣眼面积大小的关键因素。渣眼面积随着吹气流量的增大而增大，但当吹气流量大于12.6 L/min后，渣眼面积的变化趋于平缓。