Mg处理对X65管线钢中夹杂物的影响

在实验室用真空感应炉冶炼3炉X65管线钢,其中2炉钢进行镁处理。分析非镁处理钢和镁处理钢中夹杂物的变化特征,研究镁处理对X65管线钢中夹杂物的影响。结果表明:1)非镁处理钢中的夹杂物主要是Al_2O_3系夹杂,镁处理钢中的夹杂物类型主要是MgO-Al_2O_3系夹杂;2)镁处理钢中粒径小(1~5μm)的夹杂物比例相对较高,大颗粒( 15μm)夹杂物明显减少;3)粒径较大的夹杂物主要是Al_2O_3夹杂和靠近低熔点区域的夹杂,靠近镁铝尖晶石成分的夹杂物粒径较小,说明镁处理可使钢中夹杂物变得细小而分散;4)镁处理钢中存在大量的尺寸细小的MgO·Al_2O_3系夹杂物,可以为硫化物的析出提供形核核心,从而减少硫化物在晶界的析出数量。     

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。     

镁处理对低碳微合金钢中夹杂物和凝固组织的影响

以低碳微合金钢HR60为研究对象,探讨了镁处理对钢中夹杂物变性以及凝固组织的改善作用。研究得到如下结论:镁处理对车轮钢中Al_2O_3具有显著的变质作用,当钢中Mg质量分数为0.002 6%时,夹杂物变质充分,基准钢中Al_2O_3+Mn S夹杂物变质为Mg O·Al_2O_3+Mn S或Mg O·Al_2O_3+Mn S+(Ti,Nb)(C,N)夹杂物;镁处理后钢中夹杂物平均粒径减小,数量显著增多,尺寸小于2μm的夹杂物数量占60%以上,细小夹杂物在钢中呈弥散分布;试验钢经过镁处理后,铸态组织由"多边形铁素体+珠光体"演变为"多边形铁素体+珠光体+针状铁素体"混合组织,针状组织在一定程度上细化了凝固组织;理论计算表明,降低钢液与夹杂物之间的界面能,减小夹杂物与钢液之间的润湿角(θ),是镁处理钢中夹杂物细化的重要原因。     

Ce含量对EH40船板钢热影响区夹杂物的影响

利用夹杂物自动分析系统在实验室中研究了钢中Ce含量对热影响区夹杂物演化的作用。结果表明,随着钢中Ce含量的增加,夹杂物的数量密度、平均尺寸和以Al_2O_3为核心的复合夹杂物比例都减少,夹杂物中Ce的含量和含Ce夹杂物的比例都增加,典型夹杂物核心由Al_2O_3+Ce_2O_3变为Ti_2O_3+Ce_2O_3,外部都析出MnS。当钢中Ce质量分数大于140×10~(-6)时,出现以Ti-Ce复合氧化物为核心的夹杂物。随着夹杂物中Ce含量的增加,钢中夹杂物的尺寸减小。Ce氧化物冶金工艺对夹杂物的细化作用明显。     

轴承钢LF-VD精炼过程夹杂物行为变化研究

采用夹杂物自动扫描分析仪Aspex对轴承钢炉外精炼过程中的非金属夹杂物进行大面积扫描,系统研究了炉外精炼过程钢液纯净度变化,对关键工序进行氧、氮含量分析,同时利用"无水电解"提取各个工序夹杂物,以便观察夹杂物三维形貌,以指导生产实践。研究表明,LF-VD过程,夹杂物经历了Al_2O_3→MgO·Al_2O_3→CaO-MgO-Al_2O_3演变。LF精炼初期,钢液中形成大量Al_2O_3夹杂物,随着LF精炼地进行,钢液中逐渐形成MgO·Al_2O_3、钙铝酸盐、CaO-MgO-Al_2O_3等复合夹杂物,VD真空后,钢液中形成大量CaO-MgO-Al_2O_3夹杂物。LF精炼初期,钢液中夹杂物数量密度达到16.25个/mm~2,随着LF精炼的进行,夹杂物数量逐渐减少,VD破空后钢液中夹杂物数量密度降低为6.87个/mm~2,随着静搅地进行,钢液中夹杂物数量密度逐渐降低,VD吊包夹杂物数量密度增加,可能是卷渣造成。     

喷吹Ca-Si粉钢中非金属夹杂物成因的探讨

采用金相、电子探针、扫描电镜等方法,对喷吹 Ca-Si 粉16Mn 钢中非金属夹杂物进行了详细的观察和定量测定,得出钢材中存在 CaS·(Ca,Mn)S、MnS、铝酸钙和 MgO·Al_2O_3五种类型夹杂物。通过热力学分析和实际测定证实,钢中不生成 Ca(O,S)夹杂物,(Ca,Mn)S 夹杂物中钙和锰含量是变化的,并随钙量增加而趋于球状。但是喷吹 Ca-Si 粉处理钢中夹杂物形态控制不彻底,仍有条状 MnS 夹杂物。钢锭尾部出现大型复合夹杂物,主要是钢渣与耐火材料反应产物混入钢液,因浇铸温度低未上浮造成的。因此,提高浇铸温度是减少尾部大颗粒夹杂物的重要措施。     

含铈IF钢中铈夹杂物的热力学分析及实验研究

研究了含铈IF钢中铈夹杂物生成的热力学规律,以及铈对钢液中Al_2O_3夹杂物的变质机理,并采用扫描电子显微镜及能谱仪观察和分析了IF钢和含铈IF钢中的主要夹杂物,结果表明,铈在氧、硫含量均小于0.0006%的超低氧、硫IF钢中仍能够同时脱氧、脱硫、脱磷,具有净化钢液作用;含铈IF钢中的稀土夹杂物主要为Ce_2O_3、Ce_2O_2S、CeAlO_3夹杂物,各稀土夹杂物呈球状或椭球状,且尺寸均小于2μm,钢中未发现稀土硫化物夹杂;含铈IF钢中的Al_2O_3夹杂物被铈变质为尺寸较小的CeAlO_3夹杂物。     

超低氧特殊钢中非金属夹杂物研究

针对超低氧含量特殊钢中大型非金属夹杂物问题开展了相关工业试验和实验室研究,研究结果表明:1)当钢液w(T.O)低于(13~15)×10~(-6)后,通过LF精炼进一步降低钢液总氧和夹杂物含量变得困难。而RH真空精炼在钢液超低氧含量条件下则具有非常强的进一步降氧和去除夹杂物的能力,将RH精炼时间延长至33 min左右,钢液w(T.O)降至4.7×10-6,尺寸1.5μm以上夹杂物数量减少至1.77个/mm~2。2)超低氧特殊钢中夹杂物在钢液二次精炼过程会经历"Al_2O_3→MgO-Al_2O_3→CaO-MgOAl_2O_3→CaO-Al_2O_3"转变,其中Al_2O_3向MgO-Al_2O_3系夹杂物转变是由于钢液[Mg]与Al_2O_3夹杂物的反应,而[Mg]主要来源于[Al]还原钢包包衬MgO的反应。3)在w(T.O)=5.9×10-6的特殊钢连铸圆坯试样中检测到尺寸100~330μm的大型簇群状CaO-MgO-Al_2O_3系夹杂物,构成簇群的微小颗粒与钢液中微小夹杂物类似,表明是在连铸过程由钢液中微小夹杂物聚合而成。4)经过RH精炼,钢中夹杂物绝大多数已转变为液态CaO-Al_2O_3系夹杂物,而连铸过程发生的二次氧化,会将钢中夹杂物转变为高熔点的CaO-Al_2O_3系、MgO-Al_2O_3系或CaO-MgO-Al_2O_3系固态夹杂物,固态夹杂物更易聚合为大型夹杂物,因此在超低氧特殊钢生产中必须非常严格地控制二次氧化。     

稀土对Gr65钢夹杂物和性能的影响

文章通过工业实验研究了向A572.Gr65钢中加入稀土后对其夹杂物、组织和性能的影响。结果表明,加入稀土之前,钢中夹杂物主要是Al_2O_3和Al_2O_3-Ca O,尺寸约为5μm左右,加入稀土之后,夹杂物变成不足2μm的球状RE_2O_2S夹杂物。并且通过热力学、动力学计算表明,添加稀土之后,钢中最容易生成的夹杂物是RE_2O_2S,而RE~(3+)和Al~(3+)在RE_2O_2S·Al_2O_3中间层中的扩散速率为稀土变质夹杂物的限制性环节。加入稀土后,热轧板微观组织有所细化;冲击和拉伸性能随稀土含量的增加而提高。     

钙处理管线钢中Al_2O_3夹杂物的动力学模型

在热力学计算的基础上,基于未反应核模型,建立了管线钢中Al_2O_3夹杂物变性的动力学模型.计算结果表明,Al_2O_3夹杂物变性过程最难阶段在中段,因此Al_2O_3夹杂物变性的中段应创造良好的夹杂物变性的动力学条件;Al_2O_3夹杂物的尺寸是影响夹杂物变性的重要因素,随着Al_2O_3夹杂物粒径的增加,变性难度急剧增加;本模型计算条件下,只有当钢液中Ca质量分数达到0.0014%时,夹杂物才可能变性为液态钙铝酸盐,钙处理用量不同,Al_2O_3夹杂物变性的产物也不同,应根据Al_2O_3夹杂物变性的目标产物决定用钙量,避免夹杂物变性过度.工业试验较好地验证了本模型的计算结果.     

Experimental and DFT study on cerium inclusions in clean steels

To provide insights into deforming Ce-O-S-Al inclusions in steels and improving the mechanical properties,the evolution process of such harmful inclusions in clean steels was investigated by thermodynamic calculation,metallographic examination and first-principles calculation in this paper.For the tested IF steel,the thermodynamic analysis results are consistent with the calculated formation enthalpy.After Ce addition,the inclusions are transformed from Al₂O₃and TiN-Al₂TiO₅-Al₂O₃to Ce2O₃,Ce₂O₂S,CeAlO₃,TiN-Al₂TiO₅-Ce₂O₃and TiN-Al₂TiO₅-Ce₂O₂S composite inclusions,which can be confirmed by metallographic examination.The elastic constants were calculated,and the bulk modulus,Young's modulus,shear modulus and Poisson's ratio were evaluated by the Voigt-Reuss-Hill(VRH)approximation.All inclusions except Ce₂O₃show apparent brittleness.TiN,Al₂O₃,Al₂TiO₅and CeAlO₃present much higher hardness than iron matrix,while the hardness of Ce2O₃or Ce₂O₂S is close to that of iron matrix.The thermal expansion coefficients of Ce₂O₃and CeAlO₃are close to that of iron matrix,whereas,Ce₂O₂S inclusion has largely different thermal expansion coefficient from iron matrix and may deteriorate the steel performance at higher temperatures.The relatively small differences between Ce inclusions and iron matrix in terms of hardness,toughness,brittleness,and thermal expansion coefficient can explain the improvement of the mechanical properties of the tested steel.     

321不锈钢中大型夹杂物的研究

采用大样电解方法研究了321不锈钢冶炼连铸过程中大型夹杂物的类型和数量变化,分析了吹氩搅拌对大型夹杂物数量的影响。结果表明：喂钛线前,321不锈钢中的大型夹杂物主要有CaO-SiO2—Al2O3、CaO-MgO-SiO2、SiO2等;喂钛线后,由于[Ti]还原夹杂物中的SiO2,形成部分含TiO2的夹杂物。吹氩采用弱搅拌,不仅可以避免二次氧化,而且能够促使钢中夹杂物上浮。     

车轮轮箍钢失效与夹杂物控制

钢中夹杂物是导致车轮轮箍疲劳失效的主要原因,尤其是Ａｌ２Ｏ３链状夹杂物的影响最大,在常规生产条件下,采用减铝和复合脱氧可有效减少钢中Ａｌ２Ｏ３夹杂;采用喷Ｓｉ－Ｃａ粉、喂Ｓｉ－Ｃａ线工艺对钢中Ａｌ２Ｏ３夹杂进行变性处理,以及在真空精炼工艺条件下,采用降低铝量和精炼后期用Ｃａ、Ｂａ系复合合金处理工艺,可显著降低车轮轮箍钢中Ａｌ２Ｏ３夹杂级别和数量,提高车轮轮箍钢的使用性能。     

Study on non-metallic inclusions in Al killed high strength alloy steel refined by high basicity and high Al_2O_3 content slag

Laboratory and industrial studies were carried out to investigate non-metallic inclusions in high strength alloy steel refined by high basicity and high Al₂O₃ slag.It was found that the steel/slag reaction time largely affected non-metallic inclusions.With the reaction time increased from 30 min to 90 min in laboratory study,MgO-Al₂O₃ spinels were gradually changed into CaO-MgO-Al₂O₃ system inclusions surrounded by softer CaO-Al₂O₃ surface layers.By using high basicity slag which contained as much as 41%Al₂O₃ in the laboratory study,ratio of low melting temperature CaO-MgO-Al₂O₃ system inclusions was remarkably increased to above 80%.In the industrial experiment,during the secondary refining,the inclusions changed in order of "Al₂O₃→MgO-Al₂O₃→CaO-MgO-Al₂O₃".Through the LF and RH refining,most inclusions could be transferred to lower melting temperature CaO-Al₂O₃ and CaO-MgO-Al₂O₃ system inclusions.     

无铝脱氧在钢轨钢中的应用

攀钢采用无铝脱氧工艺，使钢轨钢中的Als和A12O3夹杂大幅降低，满足了用户对钢轨钢中Als和A12O3夹杂的要求。     

锆处理低碳低合金高强度钢的杂质控制

针对传统工艺技术生产的高强度低合金钢(HSLA)中杂质较高、性能不稳定等缺陷,改进了冶炼及连铸过程中一些工艺,形成了一套自主操作技术.生产的锆处理HSLA钢杂质含量显著降低,加入合金元素锆经改进工艺生产的钢板中夹杂物的大小、形态及分布均得到了明显改善,形成颗粒细小、圆形或近圆形、呈弥散分布的夹杂物.经电子探针和能谱分析表明,夹杂物一般是由Ti2O3、Al2O3、ZrO2及MnS组成的复合夹杂物,Ti2O3、Al2O3、ZrO2位于复合夹杂物的中心部位,MnS位于外层.锆处理和新工艺联合应用有效地改善了钢中夹杂物的特性,生产的HSLA钢板质量大幅度提高,具有良好的力学性能.     

电解提取-X射线荧光光谱法测定钢中氧化物夹杂分量

研究了应用X射线荧光光谱仪的微区分析功能测定钢中氧化物夹杂分量的方法。优化了电解提取氧化物夹杂及X射线荧光光谱测定其分量的条件,同时建立了分析方法。实验结果表明,试样在弱酸性电解液并控制电流密度为0.02~0.06 A/cm2的条件下进行电解效果较好,测得氧化物夹杂总量一致。实验确定用X射线荧光光谱仪微区测定氧化物夹杂分量的最少样品量为不少于3 mg。用本法测定样品中氧化物夹杂分量SiO2,Al2O3,CaO,MgO,MnO2,Fe2O3,TiO2,Cr2O3的准确度(σ)为0.096%~0.63%,相对标准偏差小于6%,检出限为0.003×10-6~0.025×10-6。     

不锈钢(304HC)浇铸过程保护渣成分变化及其对渣性能影响

通过不锈钢(304HC)连铸过程中对结晶器内液渣现场取样、分析,探索了结晶器内渣-钢界面化学反应及钢中杂夹的吸收造成渣成分的变化,及其对熔渣性能的影响.研究表明,渣中Al2O3、Cr2O3含量有所增长,F减少,碱度下降,并造成保护渣使用性能发生变化,粘度有波动、凝固温度升高及结晶率下降.研究结果为更合理地设计不锈钢连铸保护渣配方,进一步降低不锈钢铸坯表面缺陷提供了依据.     

纯铁、铝镇静钢和钛镇静钢的界面特性机理

为了解铝和钛的氧化物在钢中的行为及其夹杂物的去除方法,采用静滴法在1873K及不同氧分压条件下,测定了纯铁、铝镇静钢和钛镇静钢在Al2O3和MgO垫片上的接触角,确认了液滴尺寸与接触角的关系及影响界面张力的因素,并提出了界面行为中线能量的重要性。     

高Al_2O_3含量渣系高炉冶炼工艺探讨

针对当前高炉炼铁原料中A l2O3含量不断提高,导致炉渣中A l2O3含量也不断提高的新情况,从分析炉渣的物理化学特性入手,剖析了高A l2O3含量高炉给操作带来的危害,并分析了在高A l2O3含量条件下改变炉渣碱度、成分对高炉冶炼的影响,探讨了高A l2O3含量条件下高炉的冶炼工艺。分析表明,炉渣中A l2O3含量高时,不能通过提高碱度的方法改善炉渣的脱硫能力;适宜地提高炉渣中M gO的含量,将有助于降低炉渣粘度和提高炉渣脱硫能力,渣中适宜的M gO含量应为8%~11%;提出了合理添加M gO的新型工艺。