帘线钢凝固过程夹杂物生成热力学及工业实践

 非金属夹杂物是影响帘线钢拉拔性能的重要因素之一,为了研究帘线钢中夹杂物的生成及转变机理,使用ASPEX自动扫描电镜观察分析了帘线钢工业生产过程中不同碱度条件下从钢液到铸坯中非金属夹杂物的转变现象,并使用FactSage7.0热力学计算软件对非金属夹杂物的转变机理进行了讨论。在高碱度条件下,钢液中非金属夹杂物主要类型为低熔点的CaO-SiO₂-Al₂O₃-MnO,铸坯中非金属夹杂物的CaO和MnO含量有所降低,同时SiO₂含量有所增加。在低碱度炉次中,钢液中非金属夹杂物主要为较高熔点的SiO₂-MnO-CaO类型,Al₂O₃含量较低。连铸坯中非金属夹杂物的SiO₂含量与钢液相比有所增加,同时MnO含量降低。热力学计算结果表明,帘线钢凝固和冷却过程中的非金属夹杂物转变由夹杂物自身的相转变和析出、非金属夹杂物和钢液间的化学反应以及溶解氧和钢基体化学成分的反应3方面原因造成。热力学计算结果较好地解释了帘线钢工业生产中钢液和铸坯中非金属夹杂物成分和形貌的转变,为帘线钢中非金属夹杂物的控制提供参考。     

钢中非金属夹杂物与金相鉴定分析

在现代工业生产过程中,人们对钢的整体要求越来越严格,这就要求对钢中非金属夹杂物与金相进行鉴定。本文通过对钢中非金属夹杂物的产生,以及在钢中的分布对钢整体质量产生的影响等进行介绍,并在金相显微镜的检测下,能够对这些非金属夹杂物的性能等进行判定,从而得出钢材的质量。本文通过对钢中非金属夹杂物与金相鉴定进行分析,以期为金相鉴定人员提供一些参考意见。     

GB10561—89“钢中非金属夹杂物显微评定方法”标准的执行与理解

非金属夹杂物是钢中不可避免的夹杂,它的存在使金属基体的连续性受到破坏,非金属夹杂物在钢中的形态、含量和分布都不同程度地影响了钢的各种性能,诸如常规力学性能、疲劳性能、加工性能等。因此,正确测定与评价钢中非金属夹杂物是提高钢材质量不可忽视的环节。     

关于钢洁净度指数的讨论

首先从高品质钢的洁净化、精准化、均质化和细晶化四个方面引申出了钢中非金属夹杂物的问题,阐述了"非金属夹杂物不是钢的所有问题,但所有钢都有非金属夹杂物的问题"、"非金属夹杂物是钢的天然成分,可以通过研究非金属夹杂物的生成机理来确定其控制方略,进而改善钢的质量"等重要观点。讨论了总氧含量(T.O)作为钢洁净度指数的不足之处,进而提出了钢的洁净度指数(I_c=xT.O+y(Al_2O_3)),即对于铝脱氧钢,式中y为零,夹杂物的控制主要强调钢中T.O含量要低;对于硅锰脱氧钢,式中x为零,夹杂物的控制主要强调夹杂物中的Al_2O_3含量要低。基于此洁净度指数,总结了多种钢的洁净度和非金属夹杂物的控制目标。文中还讨论了稳态浇铸与非稳态浇铸对钢洁净度的影响,提出了钢水洁净度水平最好的情况是非稳态持续时间短,且钢中非金属夹杂物控制水平好。最后讨论了钢中非金属夹杂物数量和个数表征的几个经典问题,包括如何计算夹杂物的平均含量和平均尺寸、夹杂物尺寸组的大小和数量的关系、如何把二维的夹杂物尺寸分布结果转化为三维的结果。     

钢液中非金属夹杂物碰撞、长大的研究进展

 随着对钢质量要求的不断提高,对钢液中非金属夹杂物去除也提出了更高的要求。碰撞、长大是去除钢液中小粒径夹杂物的有效方法。针对钢液中非金属夹杂物碰撞、长大的最新研究,分析了不同碰撞机制下,非金属夹杂物的碰撞、长大情况,探讨了钢液中非金属夹杂物碰撞团聚的机制。数值模拟是研究钢液中非金属夹杂物碰撞、长大的一个重要方向。结合相关研究的最新进展,展望了今后的发展趋势。     

浅谈高碳硬线钢中非金属夹杂物

高碳硬线盘钢制品对钢的纯净度，夹杂物的尺寸、分布以及形态都有严格的要求，其中非金属夹杂物是影响高碳硬线钢质量的重要因素之一。本文通过分析连铸坯中夹杂物的来源及分布，对在炼钢一精炼一连铸工艺过程中如何控制钢中的非金属夹杂物进行了探讨。     

非金属夹杂物三维形貌及其包裹的非夹杂物颗粒物来源分析

钢中非金属夹杂物的分离提取过程,需要解决外来因素的干扰问题,准确判断是否来源于钢中,是夹杂物检测与表征方法的重点。分析了在实验室环境下,以U75V重轨钢为代表,采用酸溶法和非水溶液电解法分离提取出钢中非金属夹杂物,利用扫描电镜对夹杂物的基本形貌和成分进行了系统的分析研究。结果表明,利用电磁搅拌装置的酸溶法能有效得到耐酸类的夹杂物形貌和成分,其最佳溶液配比为盐酸(1+1);采用非水溶液电解法能够得到耐酸类和不耐酸类的微米和纳米尺度的非金属夹杂物,电解时间控制在8～10 h。与此同时,U75V重轨钢的酸溶和电解法分析结果表明,夹杂物中存在大尺寸不规则状的颗粒物,经分析判断该类是外来的颗粒物,被定义为非夹杂物,主要来源于空气中、自来水、干燥箱和电解槽内等,其成分为MgO、CaO、SiO₂和Al₂O₃,与钢中的氧化物夹杂物成分接近,从而对生产过程中控制夹杂物的措施易造成不准确的指导。因此,在分离提取钢中夹杂物的过程中,需要严格的保护操作,杜绝不利因素的干扰,准确得到钢中夹杂物的三维形貌、尺寸、化学成分等详细信息,能够为工艺改进或实验研究提供有效的支持。     

硫含量对重轨钢中非金属夹杂物的影响

摘要：实际生产过程中由于原料和操作控制不精确,钢中硫含量和非金属夹杂物波动较大,严重影响钢的洁净度。为了准确控制重轨钢中硫化锰等非金属夹杂物的尺寸、形态和数量,在实验室开展了硫含量对重轨钢中非金属夹杂物的影响研究。钢中硫质量分数增至70×10-6、110×10-6、140×10-6后随炉冷却,采用全自动夹杂物分析仪对钢中非金属夹杂物进行统计,获得了硫含量与钢中非金属夹杂物成分、尺寸、形态和数量的关系。结果表明,钢中夹杂物大部分为以氧化物为形核核心的复合型MnS;随着硫含量的升高,复合型MnS、MnO-SiO2和MgO-Al2O3-SiO2-CaO型夹杂增多,CaO-SiO2和MgO-CaO-SiO2夹杂减少;夹杂物平均尺寸随硫含量的升高而增大,且不同尺寸的夹杂物均有所增加,尺寸为2~10μm增多最明显;硫质量分数为(70~140)×10-6的钢液凝固过程液相中都能单独析出MnS,且硫含量越高,MnS析出越早,含量越多。     

中厚板典型钢种非金属夹杂物来源分析与研究

对中厚板典型铝脱氧钢种Q345GJC中夹杂物类型、尺寸、数量以及分布情况进行系统研究,并通过示踪剂追踪法分析了非金属夹杂物的来源。结果表明:转炉炉后大包氧位偏高,非金属夹杂物含量较高,转炉存在过吹及炉后吹氩气量偏大;稳态连铸坯中非金属夹杂物含量远低于非稳态连铸坯;钢中大型非金属夹杂物主要来源于钢包渣、中间包覆盖剂卷入和引流砂外来夹杂。     

转炉轴承钢非金属夹杂物来源分析

从转炉出钢到连铸各个关键工序,采用示踪的方法系统研究了淮钢长流程(转炉-精炼-真空处理-连铸-轧制)生产的轴承钢中非金属夹杂物来源,重点对精炼、真空处理、连铸3个关键工序钢液中非金属夹杂物情况进行取样分析。结果表明,淮钢长流程生产的轴承钢非金属夹杂物类型为氧化铝、钙铝酸盐、镁铝尖晶石和二氧化硅,非金属夹杂物主要来源于精炼内生、二次氧化和精炼搅拌卷渣或连铸钢包下渣,其中大颗粒非金属夹杂物主要来源于钢包卷渣或连铸钢包下渣,大颗粒非金属夹杂物类型主要为铝酸钙。     

SWRCH22A冷镦钢凝固冷却过程中非金属夹杂物的变化

非金属夹杂物类型、数量、尺寸、形貌对SWRCH22A冷镦钢开裂有重要的影响。为了研究SWRCH22A冷镦钢凝固冷却过程中非金属夹杂物的转变,通过Aspex夹杂物自动分析仪对连铸过程钢中非金属夹杂物类型、数量、尺寸、形貌进行观察。研究发现,实际生产中,中间包钢液中夹杂物主要为Al_2O_3-CaO类夹杂物,而铸坯中夹杂物主要为MgO-CaO-Al_2O_3-CaS夹杂物,连铸过程中夹杂物从Al_2O_3-CaO转变为MgO-CaO-Al_2O_3-CaS。铸坯中夹杂物数密度和面积分数小于中间包中夹杂物数密度和面积分数。此外,通过FactSage热力学计算软件计算了SWRCH22A冷镦钢凝固冷却过程中夹杂物的转变相图和成分,为连铸过程钢中夹杂物的转变提供理论解释。     

钢的纯净度的评价方法

根据实验研究结果分析了用于评价非金属夹杂物数量，类型，形貌和尺寸分布的各种方法的特点及其相互关系，指出用不同冶炼工艺生产的氧含量相近的钢有可能具有完全不同的非金属夹杂物类型和尺寸分布，用图像分析仪检测金相试样中非金属夹杂物的尺寸分布并不能反映钢中非金属夹杂物的真实状况。     

电渣重熔钢液洁净度控制研究进展

电渣重熔工艺能够显著去除钢中的非金属夹杂物、降低钢中的总氧含量。本文阐述了电渣重熔过程中非金属夹杂物的去除机理、夹杂物成分和含量的控制以及电渣重熔过程中氧含量的控制,介绍了电渣重熔过程钢液洁净度控制的研究进展,提出了进一步提高电渣重熔过程钢液洁净度水平的研究方向。     

钢中非金属夹杂物存在状态的不确定性与检测

本文探讨了钢中非金属夹杂物存在状态的不确定性和检测问题。结果表明,钢中非金属夹杂物的状态是不确定的,其存在的位置受工艺条件、钢水流动等因素变化的影响;形成的颗粒在三维方向上都有成分偏析,因而平面的能谱分析结果不能确切地得出该颗粒各元素成分的平均值;现在检测钢中非金属夹杂物的手段和方法都有局限性,因此不能确切地知道一个夹杂物颗粒或簇团的立体形态,其尺寸大小只能估计;钢中非金属夹杂物的这种不确定状态源于其形成、移动和凝聚都没有规则,这是一种自然的现象,可以用近代物理学的分形理论来解释;由已检非金属夹杂物中所得     

不锈钢中非金属夹杂物的危害及去除

介绍了不锈钢中非金属夹杂物的来源以及在钢中的危害，详细论述了在不锈钢精炼过程中，钢液中非金属夹杂物去除的机理，就钢液吹氩搅拌和镇静时间两个因素对钢中非金属夹杂物去除的影响进行了分析。     

D级船板中夹杂物形成的原因及分析

针对济钢试制的Ｄ级船板钢中出现的非金属夹杂物进行了理化分析和检验,指出Ｄ级船板钢中非金属夹杂物的形成原因,并提出防止夹杂物出现的措施。     

电渣重熔过程夹杂物运动行为的数值模拟

采用欧拉-拉格朗日法,建立三维瞬态数学模型研究电渣重熔过程中非金属夹杂物的运动行为,并考虑重力、浮力、阻力、升力、附加质量力以及独特的电磁压力对夹杂物运动轨迹方程的影响。电磁压力是由于非金属夹杂物与钢液之间巨大的电导率差而产生的,该力可使非金属夹杂物向壁面定向运动,从而促进夹杂物去除。考察了5种粒径的夹杂物在电流强度为1 200、1 500和1 800A时的运动行为和去除率,并进行了实验验证。结果表明,超过90%的夹杂物在渣池与空气接触面和渣池与结晶器侧壁接触面上被捕获,剩余夹杂物仍随熔渣运动,不到4%的夹杂物会穿过渣金界面进入钢锭中。直径大的夹杂物去除率大于直径小的夹杂物。随着电流强度的增加,不同粒径夹杂物的去除率均有所增加。     

连铸坯夹杂物控制

1前言钢中存在着非金属夹杂物，这些夹杂物破坏钢的连续性和致密性。由于人们对钢材质量的要求日益提高，因而对夹杂物的研究日益加深。近期研究表明，只有那些尺寸大于“临界值”的夹杂物才起重要影响。因此，钢中非金属夹杂物对钢材及钢制品质量的影响，主要决定于钢中夹杂物的控制程度。与钢锭相比，连铸坯中夹杂物的来源广泛，组成复杂。由于结晶器液相穴内的夹杂物上浮困难，因而对夹杂物的控制更具实际意义。2连铸坯夹杂物控制途径由于钢的用途不同，控制钢中非金属夹杂物的程度应有所不同。对于建筑用材ZOMnsi钢、Q345钢和普通工业…     

不锈钢中非金属夹杂物的危害及去除

本文介绍了不锈钢中非金属夹杂物的来源以及在钢中的危害,详细论述了在不锈钢精炼过程中,钢液中非金属夹杂物去除的机理,就钢液吹氩搅拌和镇静时间两个因素对钢中非金属夹杂物去除的影响进行了分析。     

钢中非金属夹杂物的形成及评判浅析

本文阐述了钢中非金属夹杂物的形成、分类及来源,以及非金属夹杂物数量、尺寸对钢材性能的影响,对评判非金属夹杂物的国家标准GB/T 10561新旧两个版本即2005版和1989版进行比较,分析了氮化物等沉淀相的特性及其对钢材的强化作用,阐明了2005版标准中关于将氮化物、碳化物、碳氮化合物、硼化物定性描述为沉淀相而不作为非金属夹杂物的评判是适宜的。