100t EAF-LF-VD-CC流程GCr15轴承钢铸坯和圆钢夹杂物分析

轴承钢GCr15 EAF出钢用专用精炼渣和Al预脱氧、钢中Al含量为0.03%~0.06%,LF精炼渣为/%:53~58CaO,6~16SiO_2,15~30Al_2O_3,3~10MgO,≤1(FeO+MnO)。利用自动扫描电镜ASPEX分析了320mm×480 mm铸坯和Φ45 mm热轧圆钢的夹杂物。结果表明,GCr15轴承钢铸坯和圆钢中的氧化物夹杂为镁铝尖晶石或钙铝酸盐,铸坯和圆钢边部的氧化物夹杂数量要大于中心,大于10μm夹杂物为球状钙铝酸盐或钙铝酸盐与镁铝尖晶石复合氧化物夹杂;铸坯和圆钢中非氧化物类夹杂主要有MnS、TiN和包裹型夹杂物MnS、TiN和CaS包裹镁铝尖晶石以及CaS包裹钙铝酸盐。利用Factsage计算得出,MnS和TiN在凝固过程中析出,并分别在固相率fs为0.9和0.6之后大量形成。CaS在炼钢温度下(1 600℃)就大量存在,在钢液冷却过程中少量析出,极少量在之后的凝固过程中形成。     

微量碲对38MnVS6钢中MnS夹杂物塑性变形的影响

摘要：为探究微量碲改质对钢中硫化物塑性变形的影响机制,对38MnVS6非调质钢中MnS夹杂物进行了微量碲改质工业试验,并探讨了碲对钢中MnS夹杂物的改质机制和塑性变形行为的影响。结果表明,微量碲改质能明显降低试验钢铸坯中硫化物的长宽比,碲改质后不同变形量的轧材中硫化物评级亦有所改善;钢中碲主要固溶于MnS,形成Mn(S,Te)固溶夹杂物,当碲浓度达到析出过饱和度时,以MnTe形式析出于MnS表面并形成MnS MnTe夹杂物;碲良好的硫化物形态调控效果是由于形成显微硬度更高、相对塑性更低的Mn(S,Te)夹杂物;而夹杂物在大变形量轧制条件下的真应变增幅减小导致碲改质后试样中夹杂物的相对塑性反而有所增加;长条状硫化物夹杂在轧制时可能发生先碎化再经历Ostwald熟化的过程。     

浸入式水口结构对连铸大圆坯质量的影响

为研究不同结构的浸入式水口对大规格连铸圆坯质量的影响,以某钢厂生产断面直径为500 mm的 42CrMo连铸圆坯为背景,对使用侧孔浸入式水口和传统直通浸入式水口的使用效果开展研究。结果表明,采用侧孔浸入式水口浇铸时,结晶器进出水温差由传统直通水口的3.30 ℃提高至3.54 ℃;连铸圆坯中心疏松由1.5级改善至1.0级,中心偏析指数由0.93~1.21降低到0.98~1.02,近表层至近中心碳极差由0.050%~0.075%降至0.035%~0.053%,使用侧孔浸入式水口的连铸圆坯碳偏析得到改善;铸坯内弧侧表层至3/4R处氧化物夹杂物总量减少0.5个/mm2;铸坯从1/4R处向内长度不小于13 μm的硫化物数量减少0.35个/mm2;轧材全氧质量分数平均降低0.000 12%,夹杂物中B类氧化物夹杂均在1.5级以内,钢中大尺寸夹杂物明显减少,钢的洁净度得到改善。     

Te对46MnVS非调质钢中硫化物改质的工业实践

在Φ480 mm铸坯轧至Φ38 mm材的46MnVS钢中含0.0059％ Te(Te/S=0.098)钢MnS夹杂物平均等效直径和平均面积分别较未加Te(0Te)钢增大27％和72％,长宽比为1～3的球状或椭球状夹杂物数量增加了21％,硫化物评级由细系3.0级改质为细系2.0级;Te会固溶于MnS中形成(Mn,Te)S...     

超低碳钢AISI 1006铸坯夹杂物的分布及工艺改进

为研究90 t BOF-RH-LF-CC流程生产的超低碳钢AISI1006夹杂物控制情况,通过对200 mm×200 mm铸坯横断面不同位置夹杂物进行统计分析,结果表明：钢中小颗粒夹杂占比较大,尺寸5～10μm的夹杂物占比达到91.0%,10～13μm的占比3.6%,13μm以上占比5.4%。尺寸较大夹杂主要分布于铸坯中心。在铸坯1/4边长处夹杂物分布最多,其次是近中心处,铸坯近表面处夹杂物最少。铸坯内夹杂物主要为Al₂O₃、Al₂O₃·CaO·(CaS·MnS)、Al₂O₃·CaO·MgO·(CaS·MnS)、MgO·Al₂O₃·(CaS·MnS)复合夹杂物,为内生夹杂物。开展工艺优化改进,RH高真空保持时间控制在15 min以上,LF精炼做好脱氧造渣及脱硫,精炼时间控制在90 min以内,精炼终渣碱度在6～7,出站前喂入硅钙线进行变性处理,软吹时间控制在25 min以上,连铸做好保护浇注,中间包开大氩气流量吹扫10 min以上,避免二次氧化,将夹杂物往钙铝酸盐方向控制,工艺优化后,钢水T.O含量≤20×10^-6,B、D、Ds夹杂级别≤1.0。      

氧含量对硫系易切削钢Y1215中硫化物的影响

研究了T[O]0.0074%～0.0145%对Y1215易切削钢(/%:0.05～0.06C,0.008～0.010Si, 1.26～1.27Mn, 0.049～0.051P,0.37～0.39S)160 mm×160 mm铸坯中硫化物夹杂的分布、尺寸、形貌的影响和轧制Φ8.0 mm热轧盘条中硫化物的变形情况。结果表明：随着氧含量增加,铸坯中硫化物夹杂的尺寸和分布无明显区别,但复合夹杂物数量明显增多,复合型的夹杂物有以MnS为核心包裹或附着MnO-SiO₂和以MnO-SiO₂-Al₂O₃为核心附着MnS夹杂物。在轧制Φ8.0 mm的盘条中,T[O]为0.0074%时,盘条中硫化物变形明显,部分硫化物由于拉伸变形严重而碎断,硫化物的长宽比为23.2,T[O]为0.0145%时,盘条中硫化物沿轧制方向变形小,主要以纺锤形为主,硫化物的长宽比为3.4。为获得球形或纺锤形的硫化物,冶炼时Y1215钢中的T[O]可控制在0.0095%～0.0145%。     

Q345钢液凝固及铸坯冷却过程中非金属夹杂物的组成演变

Q345钢生产过程中通过钙处理改性夹杂物,中间包钢水中夹杂物为钙铝酸盐包裹镁铝尖晶石的结构,平均成分为45.71%Al_2O_3-40.22%CaO-6.50%MgO-6.60%CaS-0.97%SiO_2。连铸坯冷却凝固过程,夹杂物发生转变,连铸坯表层冷却速度快,相转变来不及发生,夹杂物成分与中间包钢水中相差不大。连铸坯内弧1/4处夹杂物转变为CaS和MnS包裹镁铝尖晶石的结构,忽略MnS归一化后的平均成分为56.00%Al_2O_3-9.28%CaO-9.07%MgO-25.06%CaS-0.58%SiO_2。从连铸坯边部到中心,夹杂物Al_2O_3和CaS含量显著升高,CaO含量显著降低,夹杂物中硫化物面积分数从边部的0.000 01%升高至中心的0.002 9%,表明硫化物在连铸坯冷却凝固过程中大量析出。采用Factsage 7.0热力学软件计算了Q345钢冷却凝固过程夹杂物的转变,结果与夹杂物检测结果变化趋势一致,且小尺寸夹杂物因动力学上转变更充分而与计算结果更接近。     

碲处理控制Y15易切削钢中MnS夹杂物形貌

 为了研究碲对钢中MnS夹杂物形貌的影响,针对Y15高硫易切削钢,利用SEM-EDS扫面电镜,结合FactSage热力学计算,分析了不同碲质量分数对钢中MnS夹杂物形貌、尺寸、长宽比的影响,同时探讨了稀散金属碲对MnS夹杂物形貌控制的机理。研究结果表明,钢液中加碲后,在MnS夹杂物的外环形成了碲、锰、铁的复合相。钢中加碲后MnS夹杂物的形貌和分布大幅度改变,当碲硫比为0.05时,链状MnS夹杂物大幅度减少,球状MnS夹杂物数量增加;当碲硫比增加到0.2时,链状MnS夹杂物基本消失;当碲硫比增加到0.5时,MnS夹杂物形貌的变化不再明显。钢中加碲显著降低了MnS夹杂物的长宽比,控制MnS夹杂物长宽比最合适的碲硫比为0.2。FactSage计算结果表明,MnTe的生成温度为1 900 ℃,在MnS的析出温度下,MnTe是作为液态夹杂物存在的。在凝固过程中,MnTe和MnS发生固溶现象,由于MnTe为液态,两者形成的固溶体会趋于球形生长。     

自旋式浸入水口对LZ50车轴钢Φ690 mm连铸坯质量的影响

研究了自旋式6孔浸入水口对铁路车轴钢LZ50Φ690 mm连铸坯包括低倍组织、夹杂物、碳偏析等质量的影响。结果表明:与传统5孔水口相比,自旋式浸入水口连铸坯中心最大中心缩孔由22.7 mm降低到12.8 mm,平均缩孔尺寸从7.8 mm减小到5.5 mm,大于15 mm的缩孔消失;疏松程度均为1级,中心等轴晶区增大了74.1%。夹杂物上浮效果显著,钢中夹杂物数量显著减少,且消除大于40μm的夹杂物;偏析比由0.92～1.1降低到0.93～1.05。     

铅元素在含铅易切削钢中分布状态的研究

采用光谱仪检测了含铅易切削钢的化学成分;光学显微镜和扫描电子显微镜观测了钢中铅及硫化物的形貌,对夹杂物的尺寸、数量进行定量的分析;并用能谱仪检测了夹杂物中元素的含量。结果表明:含Pb易切削钢中夹杂物断面直径集中在4μm左右,长度集中在10～55μm;夹杂物主要为铅和MnS伴生物、MnS条状物、Pb单质;Pb-Fe溶解理论分析认为本研究用的含铅易切削钢铅含量设计合理。     

Metallography of telluride on free cutting steel

The results of investigation and analysis of telluride and sulfides in free cutting steel containing tellurium and sulfur can be summerized as follows. No tellurium is found in steel matrix. All the tellurium exists in solid solution in manganese sulfide. The extra amount of tellurium in excess of the solubility in manganese sulfide exists as MnTe in steel. The tellurium content in manganese sulfide is 2.5 wt% on average, and the sulfur content in MnTe is about 3 wt %. In annealed steel, the content of iron solutionized in MnS (steel containing 1–2 % Mn) and in MnTe are both about 2 wt %. MnTe usually forms complex inclusions with MnS. The greater the Te/S, the higher the MnTe content in the complex inclusions. There is no single phase MnTe in steel with Te/S as high as 0.84. When steel is hot worked, MnTe deforms more easily than MnS. MnTe appears light grey in a bright field, and opaque in a dark field. In cast steel it is anisotropic and in forged steel it is isotropic under polarized light. In cold drawn steel, most of the MnS is anisotropic and remained so after annealing at 1100°C. If Te/S in steel is too high, the MnTe formed is prone to stretch in the working direction during press work. Hence, in so far as controlling the shape of the sulfide with the aid of tellurium is concerned, a Te/S of about 0.1 is appropriate. When the MnTe and MnS in steel are separated electrolytely in the four different solutions used in this work, the equilibrium potential of MnS is relatively positive, and that of MnTe is relatively negative in comparison with iron. When an organic solution (No. 3) is used, the MnS in steel can be almost completely and MnTe partly separated.     

硫系、碲系、铅系易切削钢组织及硫化物对比分析

易切削钢中的夹杂物和组织是影响其切削性能的重要因素,为开发环保型无铅易切削钢,并探究其与含铅易切削钢中组织及硫化物的差异,采用光学显微镜和电子显微镜对1215MS(硫系)、1215Te(碲系)及12L14(铅系)易切削钢中基体组织和硫化物夹杂进行了对比观察与统计分析,结合非水溶液电解法分析了Pb、Te两种元素对钢中夹杂物形貌的影响。结果表明:3种易切削钢基体中组织均为铁素体、珠光体;碲能降低MnS夹杂物长宽比,其长宽比在1~3之间的比例为57%,高于硫系易切削钢1215MS的40%以及铅系易切削钢12L14的33%;碲在易切削钢中生成MnTe,使轧制后的MnS的形貌趋于球状、椭球状、纺锤状,改质作用显著,而铅在易切削钢中以铅单质存在,对硫化物的改质效果有限。     

碲处理含硫钢加热过程中MnS-MnTe夹杂物的演变

通过实验室加热试验和热力学计算研究了碲处理含硫钢加热过程中MnS-MnTe夹杂物的演变,得出含硫钢加热过程中MnS-MnTe类夹杂物变化的规律与机理。随着钢中碲含量和Te/S质量比的升高,MnS-MnTe类夹杂物的平均直径增大,平均长径比降低。加热处理后,钢中MnS和MnTe充分生长和析出,碲处理对MnS夹杂物的改性效果相比起热处理前更为明显。随着钢中Te/S质量比的增大,夹杂物的平均直径更大、数密度更低、面积分数更高。随着钢中Te/S质量比的升高,MnS-MnTe类夹杂物中树枝状的Ⅱ类比例降低,球形的I类和块状的Ⅲ类比例升高。在当前试验条件下,当钢中Te/S质量比达到0.33时,钢中MnS开始析出温度低于钢液开始凝固温度,有利于抑制共晶反应中在晶界处Ⅱ类MnS的生成。当Te/S质量比大于1.35后,钢中出现较多球形的纯MnTe夹杂物。     

碲处理含硫钢加热过程中MnS-MnTe夹杂物的演变

通过实验室加热试验和热力学计算研究了碲处理含硫钢加热过程中MnS-MnTe夹杂物的演变,得出含硫钢加热过程中MnS-MnTe类夹杂物变化的规律与机理。随着钢中碲含量和Te/S质量比的升高,MnS-MnTe类夹杂物的平均直径增大,平均长径比降低。加热处理后,钢中MnS和MnTe充分生长和析出,碲处理对MnS夹杂物的改性效果相比起热处理前更为明显。随着钢中Te/S质量比的增大,夹杂物的平均直径更大、数密度更低、面积分数更高。随着钢中Te/S质量比的升高,MnS-MnTe类夹杂物中树枝状的Ⅱ类比例降低,球形的I类和块状的Ⅲ类比例升高。在当前试验条件下,当钢中Te/S质量比达到0.33时,钢中MnS开始析出温度低于钢液开始凝固温度,有利于抑制共晶反应中在晶界处Ⅱ类MnS的生成。当Te/S质量比大于1.35后,钢中出现较多球形的纯MnTe夹杂物。     

低碳含碲硫易切削钢的研究与实践

通过合理的化学成分、钢水全氧含量、w(Mn)/w(S)、w(Te)/w(S)及加热温度的设计与控制,成功开发出一种环保型含碲硫1214Te易切削钢,并进行了工艺实践。通过金相显微镜、扫描电镜、能谱仪对1214Te盘圆及1215MS盘圆硫化物夹杂进行观察分析发现,1214Te轧材中硫化物夹杂多数呈纺锤形或椭球形, 1215MS轧材中硫化物夹杂多数呈长条状。在相同切削条件下,1214Te轧材的断屑效果优于1215MS轧材,且切削加工后的1214Te轧材表面粗糙度降低。     

非调质钢中MnS分布对轧材横向塑性的影响

为了探究实际生产中非调质钢轧材横向塑性波动较大的原因,利用电子显微镜对比研究了连铸坯、轧材和拉伸试样断口中MnS夹杂物形貌及其演变行为,并对轧材横纵截面MnS夹杂物的尺寸、数量以及分布特征进行定量化表征,发现MnS夹杂物的分布特征是影响轧材横向塑性的关键。MnS夹杂物聚集分布,拉伸试样在受力过程中大量微裂纹在局部同时萌生,导致试样提前断裂,形成木质状的断口形貌,轧材表现出较差的横向塑性。当MnS夹杂物分布较为均匀时,拉伸试样受力相对均匀,应力集中小,轧材横向塑性较好。轧材中MnS夹杂物的分布行为主要取决于铸态下MnS夹杂物的形貌。减少铸态下II类树枝状MnS数量,是改善最终轧材横向塑性的关键。