高级别管线钢钙处理冶金效果研究

针对管线钢L360QS进行了钙处理实验研究,考查钢液中[Ca]、[S]对夹杂物变性的影响.结果表明,钢中的硫被脱到0.002%～0.003%(质量分数)范围内的较低水平,脱硫率最高达85.0%,与实验预期吻合.随着钢液中[S]增加,夹杂物中CaS+MnS的平均质量分数相应增加,但夹杂物中的CaS含量不一定增加.钙对夹杂物变性作用非常明显,[Ca]相对高的管线钢,其夹杂物绝大多数都变性为球形的含CaS钙铝酸盐复合夹杂,不存在MnS夹杂和MgO.Al2O3夹杂.为使氧化夹杂和硫化夹杂都变性完全,钢液中的硫的质量分数应控制在0.002%左右,钙的质量分数应控制在0.003 5%～0.004 0%,且[Ca]/[S]>1.9.     

高级别管线钢钙处理效果评价标准

对X70管线钢进行了六炉钙处理实验.结果表明:钙处理后管线钢生产的后续工序中钢中钙含量显著下降,夹杂物组成和形貌发生显著变化;二次氧化会降低管线钢钙处理效果,但钢中溶解钙和较高CaO含量的CaO-Al2O3复合夹杂可对钢水二次氧化产生的Al2O3发生改性作用;高级别管线钢钙处理效果与钢中钙含量、氧含量、硫含量、钢水二次氧化程度以及钙处理后续时间等有关,采用钢中Ca含量、[%Ca]Tot/[%Al]s、[%Ca]Tot/T[O]、ACR和[%Ca]Tot/[%S]作为钙处理效果的评判标准均存在缺陷.本文建议钙处理效果评判标准为:①铸坯中心部位或轧后板带中心部位不存在单纯的MnS夹杂;②中间包和结晶器中夹杂的nCaO/Al2O3应该与12CaO.7Al2O3相近;③钙处理后夹杂的nCaO/Al2O3应稍高于12CaO.7Al2O3的夹杂.同时还必须注意钙处理应在最后精炼工序的后期进行,尽量防止钢水的二次氧化.     

中碳钙硫易切削钢夹杂物形态控制

在实验室进行了1 kg坩埚实验,研究了中碳高硫结构钢钙处理前后夹杂物的形态、尺寸及组?结果表明:钢钙处理后获得了可以改善钢切削性的纺锤形夹杂物,夹杂物的平均纺锤形率为68.11%,并且随钢中[Ca]/[S]增加夹杂物纺锤形化趋势增加;钙处理后小于2.5 μm的夹杂物占夹杂物总量的76.05%,夹杂物细小、弥散分布于钢基体中;夹杂物类型以钙铝酸盐芯硫化物外壳的复合夹杂物、(Mn,Ca)S形式的硫化物为主,有少量的铝酸钙与CaS的复合夹杂物;含钙硫的45钢铸态钢锭比普通45钢铸态钢锭切削性能有所改善.     

镁对H13模具钢中夹杂物变性的影响简

本文研究了镁对H13模具钢中夹杂物的影响,对H13钢中夹杂物的变性进行了热力学计算,分析了镁对夹杂物成分、形貌和粒径分布的影响。结果表明,镁处理H13钢后,夹杂物由Al2 O3转变为MgO·Al2 O3,复合型夹杂物的析出位置也发生了改变,夹杂物粒径变小。镁处理使钢中1μm左右的夹杂物增多,2μm以上的夹杂物减少,随着镁含量的升高,粒径的变化更明显。铝质量分数为0．01％～0．03％的H13钢中,微量的镁就可促使MgO·Al2O3夹杂物形成,镁质量分数超过1×10^-4会导致H13钢中MgO·Al2O3完全消失,镁质量分数在3×10^-5～5．5×10^-5时钢液中镁铝尖晶石的数量达到最多。     

高铝钢钙处理工艺热力学研究

为了解决短流程生产高铝钢时水口堵塞的问题,对某厂钙处理工艺前后的钢液成分以及钢液中的夹杂物进行了系统研究,并运用Bjrkvall模型对其进行了热力学分析.研究结果表明喂钙量过大,钢中[S]过高,则浸入式水口(SEN)堵塞物主要为CaS以及含有CaS较高的复合夹杂物.根据钢液中的Al--Ca--S三元活度平衡图可知,生产[Al]s为0.32%～0.39%高铝钢时,为防止高铝钢浇注过程中生成CaS造成水口堵塞,钢中[Ca]应控制在0.0040%～0.0085%,[S]应控制在0.0020%以下.     

Determination of inclusions in liquid steel after calcium treatment

Nozzle blocking was eliminated by calcium-treated liquid steel through changing the chemical and phase composition of alumina inclusions in aluminium-killed steel. Three different methods were applied to determine the composition of inclusions in liquid steel: total oxygen content samples, sampling spoon samples, and “lollipop” steel samples. The results show that calcium modification of liquid steel influences the inclusion composition varying from 2wt% to 14wt% depending on the method used. The composition of inclusions contains mainly Al₂O₃-CaO only, or is associated with SiO₂ or MgO depending on the initial input. The methods used in this study are indicators of the inclusion composition but can be improved to quantify the inclusion size.     

钢液中夹杂物的碰撞长大及去除率

结合酒泉钢铁集团公司实际生产参数,通过理论分析和计算,研究了钢液中夹杂物碰撞长大的影响因素及去除率.增加搅拌能,升高钢液温度都有利于促进夹杂物间的碰撞.在夹杂物碰撞过程中,湍流碰撞起主要作用.适合于碰撞去除的夹杂物半径在1～13μm之间,其去除率为41.2%～87.8%.     

X70针状铁素体管线钢析出相

用透射电镜研究了X70针状铁素体管线钢中的析出相.一种是以TiN为主、尺寸较大(50nm～1μm)、外形规则、几乎呈立方体的Ti(Nb)NC复合析出相,其中Ti/Nb比值处于5～12之间.另一种是以NbC为主、尺寸十分细小(小于20nm)、形态为圆形或椭圆形的Nb(Ti)C复合析出相,Nb/Ti比值处于1～6.37之间,衍射分析结果表明其为多晶粒构成.分析表明,尺寸较大的方形析出相在1150℃的温度时已经存在,并且在热模拟过程中变化不大.细小圆形析出相绝大部分是在1100～900℃之间析出,而且与基体保持共格或半共格的关系.V的析出不明显,其作用相对较弱.高温热塑性曲线的测量结果显示,在没有变形情况下,1050℃时析出相开始析出,900～850℃之间析出量达到最大.     

钢液钙处理脱氧脱硫的动力学

通过对钢液钙处理脱氧脱硫过程动力学的研究发现,当钙粒以喂线的形式注入钢水中时,一部分钙溶解,另一部分变为钙气泡,气泡在上浮的过程中与钢液中的氧、硫反应.钙粒的粒径越大,气化后的气泡在钢液中的停留时间和平均上浮速率就越大,脱氧脱硫的传质系数越小;在炼钢温度范围内,上浮速率及停留时间与钢液温度几乎没有关系,但传质系数随温度的增加而增加;随着钢液中氧、硫含量的增加,钙粒的最佳粒径增加;在一定的钢液深度和一定的氧、硫含量时,钙脱氧脱硫的利用率随其粒径的增加而减小;在温度为1 823 K、钢液中硫的质量分数为0.012%以及钢水包的深度为3 m情况下,当Ca的粒径小于0.002 m时,理论上Ca全部转化;当Ca的粒径在0.002～0.003 m时,钙的转化率为84.4%.     

津西H型钢冶炼过程中夹杂物行为

通过津西钢铁公司H型钢冶炼过程中全氧和氮含量的变化分析了其对H型钢质量的影响,钢中的大型夹杂物和显微夹杂物的类型、形态等.利用体积率法计算了钢中各类型夹杂物的分布情况.钢水一次脱氧不彻底,钢中T[O]高,造成夹杂物多,夹杂含量波动为裂纹的形成埋下隐患;由中间包到铸坯,夹杂物的去除率约为40%左右;大部分夹杂物来源并不单一;铸坯中显微夹杂粒径较小,0～10μm的夹杂占64%以上,而大于20μm的夹杂约占20%.     

X80管线钢微孔洞形核

利用扫描电镜和透射电镜等手段,观察了X80管线钢中的夹杂物和MA岛,获得了它们的尺寸统计特征.应用不同颈缩程度的拉伸试验,探明了X80管线钢中微孔洞萌生的机理：第一阶段微孔洞的形核是围绕钙处理夹杂物,在颈缩初期已经开始;第二阶段属高应变量阶段,此时孔洞是通过MA岛/基体界面脱离形核.通过有限元法分析了拉伸过程,确定了试样的真实应力--应变曲线,计算了钙处理夹杂物/基体界面强度和MA岛/基体界面强度.     

含钛高强钢中夹杂物析出行为研究

以不同钛含量(0.032%~0.153%)的高强钢为研究对象,利用SEM、EDS等对钢中氧化物及氮化物夹杂的形貌、组成、数量及尺寸分布进行表征,结合热力学与动力学计算,对TiN的析出行为进行分析。结果表明,当钢中Ti含量较低(0.032%)时,冶炼过程会形成富含MgAl_2O_4的多边形高熔点固态夹杂,易造成水口堵塞;当Ti含量大于0.106%时,钢中形成了富含TiAl_2O_5的液态球形夹杂,可通过上浮去除,不易堵塞水口;Ca处理能将低钛钢中的夹杂改性为低熔点的铝酸钙,不仅降低了水口堵塞风险,还能还原夹杂物中的Ti,提高Ti的收得率。含钛高强钢中夹杂物平均尺寸为1~2μm,氮化物平均尺寸为1~3μm,其均随着Ti含量的增加而稍有增加。当Ti含量小于0.04%时,将钢中N含量控制在0.0018%以下,能有效减小TiN的析出尺寸;当Ti含量大于0.1%时,实际工业生产中很难阻止TiN的液析,但可通过提高钢中细小氧化物的数量,来细化TiN的尺寸。     

帘线钢凝固过程中夹杂物析出

为了充分了解帘线钢中夹杂物,对钢液凝固过程析出夹杂物进行了分析. 结果发现:Al2O3夹杂物在凝固过程中先析出,且Al2O3夹杂物长大的限制性环节为[Al]在钢液中的扩散;当凝固分数为0.44时SiO2开始析出,且SiO2长大的限制性环节为[O]在钢液中的扩散;析出夹杂物的半径随着冷却强度的增大而减小;当冷却速度为100 K·min-1时,凝固末期析出Al2O3夹杂物的半径为2.5 μm,析出复合Al2O3-SiO2夹杂物的半径为4.7 μm;随着凝固的进行,夹杂物中SiO2含量增加,Al2O3含量下降.     

钙处理过程夹杂物演变及热力学分析

通过检测分析钙处理前后钢中夹杂物的形貌和成分的变化,探讨钢液钙处理过程中夹杂物演变规律.利用热力学计算,优化钙处理工艺.结果表明,钙处理可以将钢液中不规则固态夹杂物改性为球形液态夹杂物;1873 K下,当[ Al ]为0.030%时,[O]控制在5×10-6~17×10-6,[Ca]控制在0.7×10-6~30×10-6,钢中夹杂物变性效果良好;当[Al]为0.030%时,[ S]控制在6×10-6~19×10-6,既能使钢中Al2 O3夹杂生成液态铝酸钙夹杂物,同时又可以减少CaS生成.     

管线钢中典型夹杂物的热力学分析

通过热力学计算,分析了X80管线钢钙处理后在生成液态钙铝酸盐夹杂物区间内,钢中钙活度和铝含量的关系,确定了生成液态钙铝酸盐夹杂物钙活度的控制范围;计算了钢液铝硫的关系,以及温度对铝硫关系的影响.实验结果表明钢中硫质量分数为20×10-6时,液态夹杂物中的硫化钙溶解度可以达到0.18%.     

X80级管线钢的开发研究

根据X80级管线钢技术要求,对湘潭钢铁(集团)有限公司试制X80级管线钢进行成分设计、相变规律和再结晶规律研究,开发出了1 016×22.0 mm X80级热轧钢板.检验结果表明,各项性能指标均满足技术要求.     

无取向硅钢RH精炼过程中夹杂物行为研究

针对无取向硅钢RH精炼工艺各阶段现场取样,系统研究了钢中夹杂物数量、尺寸及成分的演变规律及钢水的洁净度变化。结果表明,钢中夹杂物主要是Al_2O_3及其复合夹杂,尺寸大部分集中在0～2μm,形状以球形和椭球形为主。从RH进站到RH出站,钢中夹杂物数量不断减少,共减少了9.63个/mm2,而尺寸小于1μm的夹杂物仅仅减少了0.85个/mm~2,可见细小夹杂物去除效果不明显。加Al脱氧一个循环时,夹杂物体积百分数下降最快,平均去除率为71.6%,钢中平均总氧含量下降了70%,钢液的洁净度明显提高。但铝脱氧后生成大量细小夹杂物,且随着加Al循环的进行有明显长大的趋势。适当延长铝脱氧的净循环时间,可能是促进细小夹杂物充分长大去除的有效途径。     

X70管线钢中含Nb相的析出行为

以首钢生产的某X70管线钢成分为基础,利用Thermo--Calc软件计算了不同温度下钢中析出相的组成、相的析出温度及Nb元素的析出规律,研究了钢中Nb和C含量对Nb析出规律的影响,利用热模拟和扫描电镜等手段分析了钢中Nb合金相的析出温度.结果表明,平衡态下该X70管线钢中的析出相主要为Ti、Nb的碳氮化物、合金渗碳体、Ti4C2S2、MnS、AlN、M7C3和Mo碳化物.Nb析出相主要以Nb和C元素为主,其中固溶Ti和N元素.随Nb和C含量的增加,Nb合金相的析出温度升高,在同一温度下Nb的析出量增加.     

钙处理对LG510钢夹杂物的影响及热力学分析

在热力学计算的基础上,对某厂钙处理前后的汽车大梁钢LG510进行取样研究,探讨钙处理对汽车大梁钢LG510夹杂物的影响。结果表明,钙处理后钢中Al2O3夹杂物得到有效变性,夹杂物的数量明显减少,夹杂物尺寸也明显减小,夹杂物形状更加规则;钢液相线温度为1873K、钢中w[Al]为0.028%时,钢中w[O]、w[Ca]分别控制在2.8×10-6~11.5×10-6、0.14×10-6~7×10-6范围内,Al2O3夹杂变性效果良好;同时将钢中w[S]控制在0.011%以下,既可生成液态铝酸钙夹杂物,也可减少CaS夹杂生成。     

空调管路振动性能分析及优化设计

针对空调管路振动的特性问题,采用Solidworks软件建立了空调管路三维实体模型,利用ANSYS软件建立其有限元动力学分析模型,计算分析了固有频率与振型等振动性能,提出了一种通过增加约束条件对空调管路的固有振动特性进行优化设计的方法。通过在空调管路中不同部位处施加约束位移,并对4种优化方案进行分析比较,获得最佳优化结果。研究结果表明,在空调管路干燥过滤器上下部位同时增加约束条件,分析出所有固有频率均脱离0~150 Hz低频区域,一定程度上不受外力激励干扰,振型方面空调管路振动幅度也得到了有效抑制。这种改变约束条件实现空调管路抗振特性的设计方法有效、可行,具有重要的工程价值。