转炉-连铸工序生产低碳铝镇静钢中夹杂物的研究

采用添加示踪剂的方法对转炉-CAS-连铸工艺生产低碳铝镇静钢中的夹杂物进行了研究,结果表明:出钢或CAS精炼过程中炉渣与钢液作用生成的夹杂物,尺寸在30 μm以下的夹杂物很难从钢液中完全上浮排出.铸坯中的主要夹杂物为来源于钢包渣与钢液作用生成的球状夹杂物、块状Al 2O 3夹杂物.连铸坯中的全氧含量在(38～53)×10 -6之间,夹杂物的含量在 2.3 mg/kg左右,表明该工艺可以生产较高纯净度的低碳铝镇静钢坯.     

SA508-3钢夹杂物诱导贝氏体形成的原位观察

采用激光扫描共聚焦显微镜原位观察了SA508-3钢连续冷却时夹杂物的析出及贝氏体的形成过程,研究了冷却速度和冷却方式对夹杂物析出及贝氏体形成的影响。结果发现利用激光扫描共聚焦显微镜实验可以在试样表面制备出一定数量的氮碳复合夹杂物Fe(N,C)。随着冷速的提高,视频中出现夹杂物的温度降低,夹杂物的析出量和尺寸增加。采用两阶段冷却方式冷却,快冷时析出大量粗大弥散分布的夹杂物,慢冷时析出大量细小弥散分布的夹杂物。夹杂物能否诱导贝氏体形核与夹杂物的尺寸和分布密度有关。尺寸为1~5μm、分布密度为50~100个/mm~2的Fe(N,C)有利于诱导贝氏体形成。     

超低硫X65管线钢中非金属夹杂物研究

对本钢超低硫X65管线钢中夹杂物的研究结果表明,LF精炼初期,钢中夹杂物主要是球形、多边形和大量簇状的Al2O3夹杂物,99.1%的夹杂物尺寸小于20μm。微合金化后,部分Al2O3夹杂物中出现TiO、SiO2、MnS等成分。钙处理后,夹杂物的平均直径达到8.58μm,大量夹杂物为含有微量MgO、SiO2或MnS等的2~50μm的球形mCaO.nAl2O3,部分为Al2O3、MnS、CaS或CaS-MnS。铸坯中夹杂物数量最少且尺寸最小,96.9%的夹杂物尺寸小于10μm,未发现大于50μm的夹杂物,平均直径为3.71μm。铸坯中大部分为球形的以mCaO.nAl2O3为主要成分的复合夹杂物,还有少量的Al2O3、MnS和CaS夹杂物等。     

超声处理对钢液中夹杂物去除和细化的实验室研究

研究了超声波处理去除钢液中夹杂物的可能性,以及超声波对钢中夹杂物细化的影响。实验结果表明,超声波单独处理可以去除钢液中Al_2O_3夹杂物,但去除率较低,在5%～12%之间,同时超声波对夹杂物产生细化效果,夹杂物平均直径减小,尺寸较小的夹杂物数量有所增加。     

取向硅钢夹杂物控制

取向硅钢夹杂物的类型、含量和尺寸对磁性能有重要影响,针对在转炉出钢过程加入硅铁进行合金化的工艺,在转炉出钢、RH精炼全过程取样,对钢中的夹杂物进行了分析。转炉出钢脱氧合金化后形成的夹杂物主要是氧化铝和硅酸铝,尺寸约为20 μm。保持RH炉渣碱度为1.4~1.6,使炉渣处于低熔点区。RH处理后钢中全氧质量分数平均值降低到0.001 2%。取向硅钢热轧板中夹杂物主要为凝固过程中析出的MnS,MnS与Al₂O₃的球状或短棒状的复合夹杂物,尺寸为1~2 μm,对磁性能影响较小。     

内置式搅拌磁场对连铸空心铸坯内夹杂物分布影响

耦合求解了电磁场方程以及夹杂物守恒方程,考虑了夹杂物间的湍流碰撞以及斯托克斯碰撞,计算获得了拉速以及行波式电磁搅拌对结晶器内夹杂物分布的影响规律。结果表明,结晶器内夹杂物的运动规律与钢液的流动状态密切相关,拉速越大,钢液的浸入深度越深,则结晶器出口处夹杂物的数量越多,夹杂物的尺寸越小。施加行波式搅拌磁场可以使钢液流动加强,并减小钢液的浸入深度,有利于夹杂物的聚集长大上浮,结晶器内夹杂物的尺寸较大,但数量减少。因此,在连铸空心管坯内部施加搅拌磁场有利于去除钢中夹杂物,从而改善连铸空心管坯的质量。     

低碳钢亚快速凝固过程夹杂物的生成规律

薄带钢中夹杂物是影响其表面质量和材料性能的重要因素。采用真空感应熔炼和铜模吸铸的方法制取了Si-Mn脱氧后加Ti脱氧的低碳钢薄带,薄带中全氧含量为79μg/g,凝固冷速范围为240~960 K/s。利用此工艺制备的薄带中大多数夹杂物尺寸小于1μm,最大夹杂直径为8.5μm。其中尺寸在0.2~0.5μm夹杂物的数量密度为825个/mm2,其在截面上的分布规律为:表面数量最多,达1 570个/mm2,中心和1/4处数量接近。尺寸在0.5~5μm夹杂物的数量密度为510个/mm2,各厚度位置分布均匀。尺寸大于5μm夹杂物的数量密度为15个/mm2,各厚度位置分布均匀。对夹杂物的成分、形貌和结构分析显示,每个夹杂均由多个晶体组成,整体形貌近似球形,为TinO2n-1+Mn S复合夹杂,其中以钛氧化物为主体,Mn S附着在钛氧化物的表面区域。     

Mg对X80管线钢夹杂物和奥氏体晶粒尺寸的影响

在实验室条件下,对X80钢进行了镁处理和热处理试验,分析了镁对钢中夹杂物和奥氏体晶粒尺寸的影响。结果表明,镁处理后,钢中钙铝酸盐类夹杂物含量减少,MgO·Al₂O₃夹杂物含量增加。Mg含量进一步增加,钢中会形成MgO夹杂物,导致MgO·Al₂O₃和Al₂O₃夹杂物含量减少。镁处理对钢中硫化物、碳化物和氮化物的类型和含量影响不大。镁处理可使钢中小尺寸夹杂物数量增加,夹杂物尺寸平均值减小。镁处理X80钢热处理后,钢中夹杂物主要为尺寸小于1 μm的MgO·Al₂O₃,具有钉扎晶界的作用,从而使镁处理后试样的奥氏体晶粒尺寸明显减小。     

无取向硅钢精炼过程夹杂物控制研究

针对RH工艺生产50W800无取向硅钢精炼过程夹杂物较多的问题,采用扫描电镜对钢中夹杂物尺寸、种类及数量进行分析,测定氩站炉渣成分,研究了50W800无取向硅钢中夹杂物控制方法。结果表明：氩站处理能够去除39.11%的夹杂物,RH出站到中间包夹杂物总面积减少了2 406.94 μm2,夹杂物的去除率为57.40%;钢中夹杂物主要为Al2O3夹杂,尺寸介于1～4 μm之间,亦存在少量AlN?Al2O3和CaO-Al2O3-MgO复合夹杂物;氩站炉渣能够较好地吸收钢中夹杂物,但改质效果不明显。     

连铸板坯凝固过程中夹杂物运动模拟研究

基于CFD建立了连铸过程中钢液流动、凝固及夹杂物运动三维数学模型。考虑铸坯弧形和水口形状,研究了连铸板坯凝固坯壳对钢液流动和夹杂物运动的影响,得出了夹杂物的上浮率及在凝固铸坯上的分布。研究结果表明,铸坯凝固对钢液流场有显著影响。凝固坯壳阻碍钢液向下流动,考虑凝固的钢液回流区更靠近弯月面,钢液流出回流区更趋于向铸坯中心运动;凝固的夹杂物上浮率相对于不考虑凝固的夹杂物上浮率高。