不同洁净度条件下253MA钢中夹杂物的析出行为

基于多相多组元反应平衡原理及凝固过程固液相界面的溶质再分配理论,建立了253MA钢凝固过程中夹杂物析出与溶质元素偏析的耦合热力学模型,并验证了模型预测的准确性.在本模型计算条件下,253MA耐热钢中析出的夹杂物主要为Ce2O3,Ce2O2S,Ce3S4,CeS,CeN,SiO2,MnS.当氧的质量分数低于0006%时,Ce2O3夹杂析出的条件为［%O］/［%S］＞1;当氧的质量分数高于0006%时,Ce2O3夹杂析出的条件为［%O］/［%S］＞2.当氧的质量分数低于00046%时,若［%O］+［%S］＞0009,则耐热钢中可以析出Ce3S4,而CeN夹杂无法析出;若［%O］/［%S］＜1,则钢中可以析出CeS夹杂,且随着硫的质量分数的增加,CeS逐渐向Ce3S4转变.当氧的质量分数高于00046%时,CeN夹杂析出的条件为2［%O］+［%S］＜0014.     

不同稀土、硫含量重轨钢的组织与性能

研究了具有不同稀土、硫含量重轨钢的组织与性能·在低硫重轨钢中,稀土元素具有使硫化物夹杂改性、抑制先共析铁素体析出以及细化NbC析出相等作用·稀土的加入明显改善钢的纵向力学性能,当加入量为0.02%、钢中稀土硫比w(RE)/w(S)=157时,钢的强度、韧性及抗疲劳性能最佳·在高硫重轨钢中,稀土的加入可使硫化物明显改性,但对钢的纵向力学性能影响不明显·当稀土加入量相同时,高硫重轨钢的力学性能明显低于低硫重轨钢,这表明硫含量是影响重轨钢性能的重要因素·     

含铈耐热钢凝固过程中的夹杂物行为

建立了稀土耐热钢凝固过程中夹杂物析出与溶质元素微观偏析的耦合热力学模型,并通过工业试验与高温模拟实验验证了模型的准确性。利用该模型,依次考察了铈添加量,初始氧含量,初始硫含量对253MA耐热钢凝固过程中夹杂物析出行为的影响作用规律。在本模型条件下,随着铈添加量的增加,钢中的SiO2与MnS消失,且凝固过程中开始析出CeN;随着初始氧含量的增加,钢中开始析出Ce2O3,SiO2及MnS,其中SiO2与MnS在凝固过程中析出;随着初始硫含量的增加,钢中的Ce2O3消失,钢中开始析出Ce3S4与MnS,在凝固过程中析出的Ce3S4逐渐在液相线温度以上析出。研究工作对于稀土耐热钢连铸水口结瘤问题的解决具有理论指导意义。     

Ce对0.2C-0.5Si-1.5Mn钢液洁净度与夹杂物变性的研究

为提高低合金高强度钢的强、韧性能并扩大其应用范围,以应用广泛的0.2C-0.5Si-1.5Mn系低合金高强度钢为研究对象,采用Q345H型钢板为原料,在真空感应炉熔化后添加稀土元素(Ce),制备了4种不同Ce含量的低合金钢试样。通过实验分析和热力学计算,研究了Ce含量对0.2C-0.5Si-1.5Mn系低合金高强度钢液的净化度和夹杂物变性的影响规律。结果表明,钢液中Ce的质量分数在0.001%～0.045%时,钢的洁净度显著提高;当Ce的质量分数为0.012%时,可把钢中O、S脱除到0.000 9%、0.001 0%;同时,Ce使夹杂物球化、细化,可将15μm带棱角的Al2O3-SiO2夹杂物和原长条状、大体积的MnS夹杂物转变为1～2μm,甚至纳米级稀土复合夹杂物。同时还探讨了Ce元素在钢液中的洁净化和夹杂物变性机理。     

稀土Ce在大热输入焊缝金属中的作用

研究了稀土Ce对大热输入焊缝金属中夹杂物尺寸大小和分布,焊缝金属的显微组织和力学性能的影响,探讨了稀土Ce的氧硫化物诱导针状铁素体的形核机理。结果表明,稀土Ce能细化焊缝金属的夹杂物,使焊缝金属中直径小于2.0μm的非金属夹杂物达90%以上。稀土Ce在大热输入焊缝金属中以Ce2O2S、Ce3S4和CeS的形式存在,形成中心为Al2O3、TiO、MnO和SiO2,表面为Ce2O2S、Ce2S3或CeS的非金属夹杂物,位于夹杂物表面的Ce2O2S、Ce3S4和CeS诱导针状铁素体形核,增加焊缝金属中针状铁素体的含量,抑制先共析铁素体的生成,细化焊缝金属晶粒,提高焊缝金属的韧性。稀土Ce的氧硫化物诱导针状铁素体形核的机理是Ce2O2S、Ce3S4和CeS与针状铁素体的错配度小。     

铝含量对TWIP钢中夹杂物特征及AlN析出行为的影响

采用扫描电镜、X射线能谱仪以及扫描电镜配置的夹杂物自动扫描统计软件(INCAFeature)表征了Fe-Mn-C(-Al)系TWIP钢中夹杂物的成分、形貌和数量,考察了Al质量分数在0.002%~1.590%的四种TWIP钢中夹杂物的特征和Al含量对AlN析出行为的影响.并在此基础上,采用了适合TWIP钢中高锰高铝特点的热力学参数对AlN夹杂物进行了系统的热力学分析.研究表明,在含有相似N质量分数(0.0078%~0.0100%)的TWIP钢中,当钢中Al质量分数升高至0.75%时,AlN夹杂物开始在钢中析出,并在MnS(Se)-Al2O3上局部析出形成MnS(Se)-Al2O3-AlN复合夹杂;当Al质量分数升高至1.07%时,热力学计算表明AlN已经可以在TWIP钢液相中形成,经不断长大后在MnS(Se)夹杂物表面局部析出形成MnS(Se)-AlN复合夹杂物;在Al质量分数为1.59%的TWIP钢中,AlN的平衡析出温度比其液相线温度高出42 ℃,在液相中形成的AlN可以作为异质核心,MnS(Se)夹杂在其表面包裹形成MnS(Se)-AlN复合夹杂物.另外,在Fe-18.21%Mn-0.64%C-1.59%Al体系的TWIP钢中,AlN在液相中析出所需的最低氮的质量分数仅为0.0043%.因此,在TWIP钢的冶炼过程中,应尽可能的降低钢中的氮含量,避免生成过量的AlN夹杂.     

82A钢凝固过程中TiN夹杂析出热力学和动力学

用热力学和动力学方法研究82A钢液凝固过程元素偏析及其对TiN夹杂析出的影响.热力学分析表明, Ti的偏析比远高于N的偏析比;凝固冷却速度从6 K/min增至600 K/min过程中,凝固冷却速度对Ti、N凝固偏析比影响不大;钢液初始Ti含量降至0.000 2%、初始氮含量为0.002%～0.004%时,在凝固末期仍有TiN夹杂析出.动力学分析表明,随着钢液凝固冷却速度的加快,凝固析出的TiN颗粒尺寸明显变小.     

硫质量分数对Ti-Zr脱氧E36钢中夹杂物的影响

为明确钢中硫质量分数对Ti-Zr脱氧的E36船板钢中夹杂物的影响,在1873K下,在MoSi2电阻炉上用70mm×100mmMgO坩埚开展了3炉E36钢炼钢实验.结果表明,Ti-Zr脱氧钢中夹杂物主要以含TiOx和ZrO2成分的外围包裹MnS的球形夹杂物为主,典型夹杂物为Al2O3-TiOx-MnS,MgO-SiO2-Al2O3,Al2O3-SiO2-TiOx-ZrO2,TiOx-SiO2-Al2O3-MnS等.随着硫质量分数的增加,小于10μm的夹杂物所占比例逐渐提高到99.5%,夹杂物平均直径由1.7μm增大到2.3μm,夹杂物中平均硫质量分数和单个夹杂物中MnS所占的面积百分比均增加,w[S]=0.0015%时面积比为0.15%,w[S]=0.011%时面积比达到0.72%.     

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%.     

“零夹杂”超级纯净钢精炼理论与工艺探讨

通过热力学计算，分析“零夹杂”超级纯净钢精炼过程中防止氧化物夹杂析出的工艺条件和在真空精炼过程中氧化物夹杂被碳还原气化的热力学条件，以及钢液中氮化钛析出的热力学条件。指出在真空条件下钢液中氧化物 夹杂被还原气的反应受反应动力学条件的限制，同时提出“零夹杂”超级纯净钢精炼工艺的要点。     

AlMnCa合金脱氧和非金属夹杂物控制技术

在1873K下,MoSi2电阻炉内用70mm×100mmMgO坩埚和AlMnCa合金开展了3炉低碳低硅钢脱氧实验.结果表明,用1#AlMnCa脱氧后,钢中溶解氧和全氧含量均较低,终点全氧质量分数为37×10-6.用AlMnCa脱氧后钢中夹杂物大部分为球形的含有CaO的复合夹杂物.用AlMnFe脱氧后,钢中主要是Al2O3或Al2O3-MnO等构成的复合夹杂物,其形状仅有少量为球形.实验终点钢中89.1%的夹杂物尺寸小于10μm,无大于50μm的夹杂物.用1#AlMnCa在25t转炉上进行了6炉TGD07钢脱氧工业试验,脱氧后钢中氧质量分数平均为23.8×10-6,最低达到8×10-6.与未用...     

精炼渣碱度对304不锈钢中夹杂物的影响

实验室条件下模拟304不锈钢冶炼中的AOD工位,采用硅铁做终脱氧剂,选择CaO-SiO2-Al2O3-MgO-CaF2五元渣系,考察了精炼渣碱度对304不锈钢中夹杂物的影响.实验中发现,随精炼渣碱度的增大,钢中全氧质量分数降低,夹杂物的总数、总面积和平均半径减小,说明高碱度渣对304不锈钢中的脱氧产物吸附以及对细小夹杂物的生成有利;碱度大于2的精炼渣处理效果明显优于碱度为1.5的实验渣系,建议现场采用碱度大于2的渣系处理钢液.     

409L不锈钢中镁铝尖晶石夹杂物的生成研究

基于409L不锈钢VOD生产实际,分析了Al脱氧条件下MgO.Al2O3复合夹杂物的组成形态;同时采用热力学计算方法得出1873K时MgO,MgO.Al2O3和Al2O3的平衡相图,研究了MgO.Al2O3夹杂物生成与转变的热力学条件.结果表明,钢水中的尖晶石复合夹杂物中的MgO.Al2O3相呈非晶态结构,夹杂物尺寸在5μm左右.生产过程中,当钢水中Al的质量分数控制在0.04%,w(Mg)≥1.3×10-8时,钢水中即可生成MgO.Al2O3夹杂物;w(Mg)≥9.7×10-7时,MgO.Al2O3开始转变成为MgO夹杂.     

Effect of slag composition on the cleanliness of 28MnCr5 gear steel in the refining processes

The equilibrium reaction between CaO—Al₂O₃—SiO₂—MgO slag and 28MnCr5 molten steel was calculated to obtain the suitable slag composition which is effective for decreasing the oxygen content in molten steel. The dissolved oxygen content [O] in molten steel under different top slag conditions was calculated using a thermodynamic model and was measured using an electromotive force method in slag–steel equilibrium experiments at 1873 K. The relations among [O], the total oxygen content (T.O), and the composition of the slag were investigated. The experimental results show that both [O] and T.O decrease with decreasing SiO₂ content of the slag and exhibit different trends with the changes in the CaO/Al₂O₃ mass ratio of the slag. Increasing the CaO/Al₂O₃ mass ratio results in a decrease in [O] and an increase in T.O. To ensure that T.O ≤ 20 ppm and [O] ≤ 10 ppm, the SiO₂ content should be controlled to <5wt%, and the CaO/Al₂O₃ mass ratio should be in the range from 1.2 to 1.6.     

Cu-Ni-Al惰性金属阳极铝电解应用测试

采用Cu Ni Al合金作金属阳极 ,在温度 75 0～ 85 0℃ ,电流密度 0 75～ 1 1 0A/cm2 的不同分子比和氧化铝质量分数的Na3 AlF6 NaCl CaF2 Al2 O3 熔盐中进行电解测试·结果表明 ,在不同电解操作条件下该阳极材料的腐蚀程度不一样 ,阳极在熔盐中的腐蚀速率远大于在空气中的氧化腐蚀速率 ,而且阳极电解的腐蚀速率与电解质中的氧化铝质量分数相关 ,氧化铝质量分数大 ,则阳极腐蚀速率小·另外 ,与碳阳极相似的是在高电流密度下腐蚀速率反而小·该材料是一种可开发的惰性阳极材料     

真空条件下钢液去铜的试验

根据真空冶金原理,通过热力学分析,采用正交设计实验方法,研究了真空度、脱铜剂种类与用量、温度以及处理时间等对钢液去铜的影响·试验结果表明:真空条件下,加入脱铜剂尿素或氧化镁,钢液中的铜可以明显去除,能满足大部分钢种所要求的标准(w(Cu)<0 2%);比较两种不同的脱铜剂的脱铜效果发现,在相同条件下,尿素的脱铜效果明显好于氧化镁;随着脱铜剂用量增加、脱铜时间延长以及温度的提高,去铜率明显增加;当脱铜剂尿素用量为0 7%,脱铜处理时间40min,能够满足洁净钢质量的要求·在实验室研究的基础上,对工业化试验提出了初步的设想·     

IF钢生产过程非金属夹杂物的演变行为

在DS-LD-RH-CC工艺IF钢工业生产过程系统取样和全氧含量、氮含量、非金属夹杂物形貌和化学成分检测的基础上,结合热力学分析,研究了非金属夹杂物含量、形貌与成分的演变过程.结果表明,冶炼过程钢中全氧含量逐渐降低,但需控制钢包渣氧化性以进一步降低铸坯中全氧含量;在浇铸过程中发生明显的增氮现象,应进一步加强保护浇铸,控制浇铸过程钢水增氮;在RH精炼过程中,脱氧后主要生成团簇状单一Al2O3夹杂物,Ti合金化后生成球形Al-Ti-O和内外分层的Al-Ti-Ca-Mg-O复合夹杂物;在钢水凝固过程中,生成了内层为Ti-Al-Mn-O-S、外层为TiN和AlN的复合夹杂物.在铸坯中还存在由结晶器卷渣导致的含有K,Na成分的Ti-Al-Ca-Si-Mn-O大型复合夹杂物.     

低品位铝土矿在振动磨机中的选择性磨矿研究

以w(Al2O3)/w(SiO2)=4.4的铝土矿为研究对象,采用振动磨机对铝土矿进行了选择性磨矿试验研究.结果表明:被磨物料质量分数为70%时,磨矿产品粗粒级的w(Al2O3)/w(SiO2)比较高,选择性较好;物料与磨球质量比为0.9时,其选择性磨矿效果较好;湿式磨矿较干式磨矿的选择性效果好;在上述各条件下,磨矿产品中+0.23mm粗粒级的w(Al2O3)/w(SiO2)可达7.5以上,产率为25%,Al2O3回收率为27%;对低品位铝土矿选择性磨矿脱硅是可行的.     

物料配比对铝酸钙炉渣浸出和自粉性能的影响

将CaO,SiO2和Al2O3按不同配比混合,在1 500℃煅烧1 h、降温速度为5℃/min下合成了铝酸钙炉渣,主要物相为-γ2CaO.SiO2和12CaO.7Al2O3;并通过XRD和马尔文激光粒度仪研究了铝酸钙炉渣的C/A(除去和SiO2结合成2CaO.SiO2之外的n(CaO)/n(Al2O3))和A/S(w(Al2O3)/w(SiO2))对其物相组成和自粉性能的影响.结果表明:炉渣的C/A<1.5时有难浸物质钙铝黄长石2CaO.Al2O3.SiO2生成,降低了炉渣的浸出率和自粉性能,提高C/A可以消除其生成,C/A=1.6~1.9时,炉渣的浸出和自粉性能良好.炉渣的A/S对物相组成影...     

NiFe2O4尖晶石粒度级配对振实效率的影响

根据Furnas模型及线性堆积理论,研究了两种粒径颗粒的级配及细颗粒体积分数对NiFe2O4尖晶石基料振实堆积效率及空隙率的影响,发现随着粗细颗粒粒径比(R)的增大,NiFe2O4尖晶石基料振实堆积效率(E)也相应增大,空隙率减小,且当细颗粒体积分数为30%～40%时,体系的振实堆积效率最大·将粒度分布最宽即粗颗粒尺寸为1 00～0 85mm的试验结果与理论计算值相比较,发现当R≤5时,Furnas模型适用于该体系,但当R≥7时,Furnas模型中的参数C2为6时更适合·