Ca处理对55SiMnMo夹杂物行为变化的研究

研究了Consteel电弧炉-LF-VD-连铸工艺生产55SiMnMo时钙处理对钢中夹杂物行为变化的影响,对显微夹杂物、夹杂物成分变化及大型夹杂物进行分析。结果表明,喂钙线后2 min时钙处理并未反应完全,VD结束后夹杂物钙处理变性效果明显且钙主要与夹杂物表面反应。对Mg-Al-Ca类夹杂物成分分析得出,钙线的加入使钢中夹杂物Ca含量明显增加,(Al2O3)由VD入位80%～90%降低至中间包中的40%～60%,(Mg)最终降低至10%以下。钙处理对大型夹杂物影响较小。     

稀土耐热钢凝固过程中夹杂物析出的热力学分析

基于FactSage热力学软件的最小吉布斯自由能原理,系统研究了不同铈含量及钢液洁净度条件下耐热钢凝固过程中夹杂物的析出行为。结果表明：耐热钢中添加铈后,高熔点的Ce2O2S、 Ce2O3等夹杂取代了SiO2与MnS夹杂;在一定洁净度条件下, SiO2与MnS无法析出的铈含量分别为0.02%与0.03%;随着氧含量的增加,耐热钢中的夹杂物类型由Ce2O2S、 CeN、 CeS向SiO2、 Ce2O3转变,当氧含量大于0.006%时,钢中开始析出SiO2夹杂;随着硫含量的增加,耐热钢中的夹杂物类型由Ce2O2S、 CeN、 CeS、 Ce2O3向Ce2O2S、 MnS、 Ce2S3转变,当硫含量大于0.005%时, MnS夹杂开始析出。     

稀土处理对含铝中锰钢中夹杂物的调控机理

铝脱氧中锰钢精炼过程中易形成尖晶石类夹杂物,这类硬质夹杂物会恶化中锰钢的疲劳性能,易导致钢材功能失效引发事故。采用稀土Ce处理对中锰钢中尖晶石类硬质夹杂物进行改质处理。为了阐明夹杂物的改质机理,开展了高温模拟实验。实验结果表明,Ce处理后,尖晶石夹杂物转变为稀土夹杂物,且随着TO含量的降低,稀土夹杂物类型为CeAlO₃→CeAlO₃+Ce₂O₂S→Ce₂O₂S。铈对尖晶石夹杂物的变质机理为：铈添加到钢中后,尖晶石夹杂物中镁和铝不断被铈替代(含锰尖晶石夹杂物中锰优先被置换),尖晶石结构遭到破坏,从而形成CeAlO₃。当钢中氧含量低,相对硫含量较高时,钢中硫将参与置换反应,置换出夹杂物中的氧,因此尖晶石夹杂物和CeAlO₃夹杂物最终转变为Ce₂O₂S。最后通过热力学模型计算得出,将钢中尖晶石夹杂物完全改质为稀土夹杂物的最低铈含量与钢中氧含量呈线性关系,当钢中铈质量分数为氧质...     

电解提取风电齿轮钢夹杂物研究

采用小样电解法对风电齿轮钢18CrNiMo7-6中的夹杂物进行了系统的分析检测,通过对齿轮钢中夹杂物的电解、提取、分离,较为完整地将钢中的夹杂物电解并收集,借助SEM-EDS对所收集的夹杂物进行了定性分析。结果表明:通过小样电解法可以较为完整地得到风电齿轮钢18CrNiMo7-6中夹杂物的三维形貌;Al2O3、Al2O3-SiO2类夹杂物多呈不规则多边形状,平均尺寸分别为29.7μm、15.81μm,A l2O3-MgO-CaO-SiO2复合类夹杂物通常为包裹形态的球状,平均尺寸为13.1μm,Ca O类夹杂物通常呈块状,平均尺寸为11.7μm,MnS类夹杂物形貌多呈长条状或纺锤状,平均尺寸为18.8μm,Ca S类夹杂物通常呈规则长条状,平均尺寸为9.2μm;与传统金相法相比,小样电解法在观察钢中夹杂物真实的三维形貌和尺寸时是更为行之有效的方法。     

60Si_2Mn-Cr弹簧钢中夹杂物演变行为分析

针对某钢厂60Si_2Mn-Cr弹簧钢的生产工艺,取不同工位处的钢样,研究夹杂物的转变效果。实验表明:微铝工艺生产钢中的夹杂物逐渐转变为Al_2O_3-SiO_2-CaO-MgO复合氧化物夹杂,形状逐渐趋于球状夹杂物尺寸逐渐减小,最终铸坯中夹杂物的平均尺寸为4.6μm。通过热力学计算,得到了不同工位下夹杂物的SiO_2+CaO-MgO-MnO+Al_2O_3相图,在中间包和铸坯中的夹杂物大多数处于1500-1 600℃温度下的液相区,减小高硬度夹杂物的危害,提高了弹簧钢的质量。     

高氮钢电渣重熔夹杂物控制研究

对高氮钢电渣重熔前后夹杂物进行对比研究,分析不同渣系和自耗电极氧含量对重熔后夹杂物的影响。研究发现,不同渣系对电渣钢的洁净度影响很大,适当提高w(Ca O)/w(Al2O3)可有效降低电渣锭中的夹杂物和全氧量。对高氮钢电渣重熔的脱硫进行研究,分析了不同渣系和熔炼速率对高氮钢脱硫率的影响,实验结果表明:电渣重熔后,硫化物夹杂的平均直径和单位面积数量大大减少,夹杂物的主要类型为Mn S+Al2O3复合型夹杂物,同时适度提高渣中Ca O含量实现提高硫分配比是提高脱硫效率的有效手段。脱硫动力学推导中发现重熔速率越低,脱硫效果越明显,但实验发现脱硫率随重熔速率的降低呈现先降低后升高的趋势,其原因在于渣池中发生硫化物富集,导致"回硫"现象发生。     

改善T91钢纯净度的相关研究

以某钢厂T91钢生产实践为依据,生产流程为60 t电弧炉→AOD→LF→VD→240 mm×240 mm方坯连铸。钢中存在两种夹杂物形态,尺寸分别为10~200μm的块状Al2O3夹杂和直径≤33μm圆球状夹杂物。分析夹杂产生原因结果显示,块状Al2O3夹杂是随LF炉精炼过程的钒铁合金化操作混入钢水中,通过将钒铁合金化操作前移到AOD出钢至LF炉精炼初期期间予以解决。而圆球状夹杂物是钢水中的镁铝尖晶石与炉渣结合后形成的,改善是将AOD出钢炉渣碱度提高至2.0以上,AOD出钢脱硫率达到90%以上,从而提高炉渣吸附夹杂能力。     

CO_2保护浇注对45号钢钢水洁净度的影响研究

针对连铸过程中二次氧化的问题,某厂分别采用Ar和CO2保护浸入式水口,对比分析钢中洁净度水平,试验表明:在两种保护浇注条件下,钢中夹杂物去除情况较好,钢中夹杂物的面积百分比保持在10-5级别,保护浇注后为(4~5)×10-5,夹杂物粒径集中在1~5μm;夹杂物和大型夹杂物的类型及组成不变,采用CO2代替Ar进行保护浇注不会影响钢液洁净度,并且大型夹杂物平均质量减少可达16.6%。     

方坯连铸机内不同形貌夹杂物的去除行为

采用数值模拟方法研究小方坯连铸结晶器的三维流场和夹杂物运动轨迹,探讨了粒子形状对夹杂物去除率的影响.结果表明:相同形状夹杂物,随着粒径的增大,夹杂物的去除率随之增大;相同粒径的夹杂物,形状因子越小的夹杂物的去除率越高;对于5 μm以下尺寸的夹杂物,夹杂物的形状和尺寸对夹杂物运动行为的影响可以忽略.     

冷却速率对钢中MnS+Al_2O_3复合夹杂物包裹率的影响研究

通过实验室试验研究钢中MnS+Al_2O_3复合夹杂物的生成以及不同冷却速率对MnS+Al_2O_3复合夹杂物包裹率的影响。结果表明:被推动到钢液凝固前沿的Al_2O_3,会为MnS析出提供异质形核质点;随着冷却速率的增加,复合夹杂物的尺寸从4μm降至2.5μm左右,MnS+Al_2O_3复合夹杂物包裹率逐渐降低。本次试验研究为得到较优包裹程度的实验条件以及进一步改善钢材性能提供一定的理论分析。     

MORPHOLOGY AND FORMATION MECHANISM OF LINEAR DEFECTS ON SOLAR-ENERGY MULTICRYSTALLINE SILICON WAFERS

研究了定向凝固生长的多晶硅线切割过程中在多晶硅片表面产生的线状缺陷的形貌特征及其形成机制.分别采用扫描电子显微技术和X射线衍射技术对多晶硅片线切割引起的线状缺陷的形貌特征及夹杂物进行研究,结果表明:多晶硅片表面线切割过程中形成的线状缺陷是因SiC夹杂物的存在而引起的,当切割钢丝与多晶硅中的SiC夹杂物相遇时,在拉力作用下钢丝爬越SiC夹杂物,同时在SiC夹杂物的表面发生研磨现象,在多晶硅片表面留下线状缺陷.     

2205双相不锈钢边部裂纹成因分析

国内某厂研发并生产了2205双相不锈钢,但在轧制过程中常出现边裂现象。本文通过对边裂部位的断裂形貌的观察,断裂部位夹杂物特点以及正常部位金相组织的观察,逐步确定该钢边裂的原因。该钢中大型Al_2O_3夹杂物是导致轧制边裂的主要原因之一。通过分析原因,提出通过合理控制Ca处理中Ca的加入量和调节渣中Al_2O_3的活度来减少Al_2O_3夹杂物方法。     

板坯连铸机内钢液流动和夹杂物行为

采用数值模拟方法研究了板坯连铸机内钢液流动和夹杂物传输行为。数值结果表明，由于夹杂物的上浮速度远小于钢液流速，因此钢水的流动直接影响着结晶器内夹杂物分布。夹杂物具有与钢液流场相似的上下两个回流区的结构；在液面处，大粒径夹杂物的浓度较大；在窄面处，小粒径夹杂物的浓度较大。     

用助熔剂离心铸造气缸套

用离心铸造方法制造汽车、拖拉机发动机气缸套毛坯浇注时,必须预先用合成助熔剂直接注入回转的模型里,把铁水中非金属夹杂物和有害的杂质精炼出去。在研究气缸套铸造缺陷时已得知,在离心力作用下,铸件自由表面一侧,熔析出厚为0.6～5毫米的硫化物、矿渣等非金属夹杂物,是铸件废品的主要原因。这些非金属夹杂物的成分是:MnS40～46％、FeS18～22％、Cao11～13％、SiO_29～12％、Al_2O_3 2～5％、MnO1～3％。由于缸套毛坯非金属夹杂物含有很高的硫化物,于是就提出从铁水中能有效地精炼这些化合物的任务,即制定助熔剂的成分。碱金属的盐基或盐、硅酸钠、氟化物和氯化钙,能使铁水里的硫化物,激烈地过渡到助熔剂里。研究得知,Na_2O、CaO、CaF_2 对硫从铁水里过渡到助熔剂里有着良好的作用。     

X70管线钢洁净度控制研究

针对某钢厂中厚板卷厂采用铁水倒罐→铁水预处理→转炉冶炼→出钢脱氧合金化→LF精炼炉→RH真空炉→钙处理→连铸生产X70管线钢生产工艺,采取系统取样分析,对P、S等杂质元素,N、H、O等气体的脱除规律以及夹杂物的控制规律进行了研究。研究表明,成品成分可以稳定控制水平为:w([P])≤0.004 5%,w([S])≤0.001 00%,w([O])≤0.000 85%,w([N])≤0.003 00%,w([H])≤0.000 15%,夹杂物以小于10μm的CaO-CaS为主,且单位面积总夹杂物数量小于12个/mm~2,成品钢具有很高的洁净度水平。     

20CrMo钢中大颗粒夹杂物来源的示踪研究

采用Ba CO3示踪法标定20Cr Mo钢大颗粒夹杂物的来源。示踪标定方法包括(1)LF炉精炼初期加入示踪剂和(2)VD结束加入示踪剂两种。扫描电镜分析结果示出:示踪标定方法(1)LF炉精炼过程含Ba夹杂物逐渐向钢中转移,VD之后和棒材中夹杂物全部含有Ba元素;示踪标定方法(2)的软吹结束和棒材中检验未发现含Ba夹杂物。以上说明20Cr Mo钢中夹杂物的来源为LF精炼和VD处理钢包顶渣卷入钢水中的细小渣滴,再与钢水发生化学反应,未及时上浮去除,形成了最终的大颗粒夹杂物形态。     

25Cr2Ni4MoV质量控制技术的应用实践

25Cr2Ni4MoV由于用途的特殊性要求钢中含有尽可能低的夹杂物,在生产实际中,由于夹杂物而引起报废的情况屡见不鲜。因此必须对其产生、危害及控制进行研究并在实践中应用,以提高纯洁度和使用性能。     

2205双相不锈钢硅铝复合脱氧的实验研究

在实验室进行了不同加铝量的2205双相不锈钢硅铝复合脱氧及钙处理的热模拟实验,研究了钢中铝含量对总氧含量和脱氧产物的影响。结果表明:在一定的加铝范围内,加入的铝粒越多,钢中酸溶铝Al S含量越高,最终的氧含量越低。未加铝粒的实验组中,脱氧阶段夹杂物类型为SiO_2-Al_2O_3-MnO和SiO_2-Al_2O_3-MnO-MgO。加入铝粒的实验组中,钢中w(Al_S)0.005 4%,脱氧阶段夹杂物为SiO_2-Al_2O_3-MnO和MgO-Al_2O_3,加入铝含量越多,SiO_2-Al_2O_3-MnO夹杂物成分中Al_2O_3的含量越多;w(Al_S)≥0.005 4%,脱氧阶段夹杂物只有MgO-Al_2O_3。当w(Al S)≤0.005 4%,钙处理后的夹杂物为CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO,加入铝量越多,夹杂物成分中Al_2O_3的含量越多;w(Al_S)=0.016%时,钙处理后的夹杂物为CaO-Al_2O_3-MgO。     

钙处理对2205双相不锈钢夹杂物的影响及热力学分析

针对某钢厂2205双相不锈钢的生产工艺,取钙处理前后的钢样,研究钙处理对夹杂变性的效果。实验表明:钙处理后钢中的Al_2O_3、MgO-Al_2O_3夹杂物逐渐演变为MgO-Al_2O_3-CaO-(CaS),部分处于1 873 K温度下的液相区内,夹杂物的形状更加规则,但是还有少数的夹杂物变性效果不理想。通过热力学计算,得到了1 873 K时的Ca-Al、Al-S平衡曲线,得出了为避免生成固态铝酸钙、CaS理论上应满足的条件:即将w([Ca])、w([Al])含量控制在C_(12)A_7曲线附近。     

高压定轮中的夹杂物应力场数值模拟

以某水电站泄洪底孔事故闸门定轮为例,采用ABAQUS有限元分析软件建立了含有不同弹性模量和泊松比夹杂物的高压定轮与轨道接触有限元模型,比较分析了各种夹杂物对高压定轮的影响.结果表明,不同夹杂物对定轮性能有不同的影响,该方法对控制定轮中非金属夹杂物含量、最大限度改善定轮的力学性能提供了依据.