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。     

超声与吹氩处理对钢液中夹杂物去除效果的对比研究

为提高钢的洁净度,减少钢中夹杂物含量,采用超声波工具头直接插入高温钢液进行处理的方法,对比研究了超声波处理和吹氩处理去除钢液中夹杂物的效果.结果表明:超声波单独处理可以减少钢液中Al2O3夹杂物,但去除率较低,约为4%～12%;随着超声处理时间的增加和超声波功率的减小,夹杂物去除率提高.吹氩单独处理时,钢液中夹杂物去除率较高,为29%～41%;随氩气流量的增加,夹杂物去除率呈升高的趋势.     

RH精炼过程钢中非金属夹杂物行为及演变规律

以RH精炼为研究对象,在不同时间节点取样,采用金相显微镜、SEM等手段研究了钢中夹杂物成分、数量、尺寸分布的变化规律,并对RH过程夹杂物的碰撞聚合、长大、去除行为进行了讨论.结果表明:RH精炼过程中夹杂物的去除明显,软吹结束后,几乎没有大于10μm的夹杂物.随精炼时间延长,夹杂物平均粒径变化不大,但单位面积夹杂物数量显著减少,而夹杂物面积比呈先增大后降低的趋势.弹簧钢中硅酸盐夹杂物具有一定的硫容量,可形成边缘为富硫相,内核为硅酸盐的双层夹杂物.由于RH内钢水的强烈混合,固态夹杂物极易被液态铝酸钙夹杂物捕获,形成镶嵌特征的复合夹杂物.     

应用格子 Boltzmann方法直接数值模拟研究钢中夹杂物上浮及碰撞行为

采用格子Boltzmann方法对钢液中夹杂物上浮及上浮过程中的碰撞行为进行直接数值模拟研究。结果表明,不同尺寸夹杂物颗粒上浮速度的模拟结果和理论值基本一致,表明本文所采用的数值算法能够精确有效地对钢液中固相夹杂物颗粒运动行为进行研究。当钢液中直径为80μm的夹杂物颗粒位于直径为40μm的下方并一起上浮时,直径为80μm的夹杂物颗粒会逐渐追赶上直径为40μm的夹杂物颗粒并发生碰撞形成大尺寸凝聚体,凝聚体的上浮速度显著大于二者单独上浮时的上浮速度。对于直径为40μm的夹杂物来说,形成凝聚体后的上浮速度比单独上浮时的上浮速度增加300%。实际炼钢过程中,采取必要的措施增加夹杂物颗粒之间上浮过程中的碰撞凝聚,对于提高夹杂物颗粒的上浮速度,尤其是小尺寸夹杂上浮去除速度,提高钢液的洁净度具有重要的意义。     

不同钢包吹氩工艺对夹杂物去除效果的比较

通过对新钢改进钢包吹氩工艺后的钢样电解分析发现,改进后的钢包吹氩工艺对大型夹杂物平均去除率达到了34.3%,特别是对于直径大于300μm的大型夹杂物去除率达到100%.利用扫描电镜对所取金相试样进行了夹杂物分析,确定了钢液中夹杂物的类型主要有:硅酸盐和硫化锰.利用金相显微镜对金相样中的显微夹杂物进行统计分析发现,改进吹氩方案下各个粒径范围的显微夹杂物都有一定减少,由此表明改进吹氩方案对显微夹杂物的去除有显著效果.吹氩的合理与否将直接决定钢液中的大型夹杂物和显微夹杂物的去除率.     

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.     

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.     

稀土处理C-Mn钢显微组织和夹杂物演化

对稀土处理C-Mn钢的夹杂物和显微组织进行分析,统计稀土处理C-Mn钢中针状铁素体形核核心尺寸,并将稀土处理钢在不同温度下淬火,研究稀土夹杂物生成和长大过程. 实验结果表明:C-Mn钢加入少量稀土后钢中夹杂物从MnS﹢硅铝酸盐夹杂转变为La2 O2 S﹢LaAlO3 ﹢MnS﹢硅铝酸盐夹杂,尺寸得到细化,显微组织也从马氏体﹢贝氏体组织变成侧板条铁素体、针状铁素体和块状铁素体组织;稀土处理C-Mn钢中针状铁素体有效形核核心的尺寸集中在1~4μm,主要是在钢液中形成,冷却和凝固过程形成的数量较少;稀土夹杂物在钢液温度和冷却及凝固过程容易碰撞黏合长大,上浮从钢液中去除, MnS能在稀土夹杂物颗粒间析出.     

高品质GCr15轴承钢二次精炼过程中夹杂物的演变规律

采用FE-SEM/EDS研究了转炉流程生产的GCr15轴承钢LF、RH精炼过程中夹杂物的演变规律,分析了其演变机理。结果表明:钢中复合夹杂物的演变规律可归纳为:Al2O3→MgO·Al2O3→(CaO-MgO-Al2O3-(CaS))复合氧化物夹杂和Al2O3→(Al2O3-MnS)→(Al2O3-MnS-Ti(C,N))复合氧硫碳氮物夹杂2种方式。LF精炼过程脱硫作用明显,钢中的硫化物夹杂数量大幅减少。LF精炼初期钢中主要是MnS、Al2O3、TiN的单相夹杂物。LF精炼结束后钢中的夹杂物演变为Al2O3为核心外包氧化物及MnS、TiN、Ti(C,N)、CaS的复合夹杂物。精炼渣中的CaO和耐火材料中的MgO经还原后与钢中溶解氧反应导致LF精炼结束时D类夹杂物增加。RH及软吹处理进一步强化了去除钢中的硫化物,但D类及其与A、T类复合的夹杂物含量增加。在LF阶段,夹杂物尺寸主要集中在1~3μm范围内,到RH阶段,夹杂物尺寸则主要集中分布在小于1μm的粒度范围。最大夹杂物尺寸由10.79μm降到5.68μm,单位面积夹杂个数由372个/mm2降到258个/mm2。RH及软吹处理有效地降低了钢中大于3μm的夹杂物。     

带过滤器中间包钢水内夹杂物行为的非稳态模拟

通过建立多相流数学模型对带有过滤器中间包钢水内夹杂物的运动轨迹及浇注过程中夹杂物去除率进行模拟研究.在某钢厂提取连铸过程中中间包入口及出口处钢样,对其进行大样电解得到夹杂物在钢水中所占的比例,验证了数学模型正确性,并分析浇注过程对夹杂物去除的影响.结果表明:穿过过滤器的夹杂物速率变小,停留时间增加,去除几率增加,过滤器可以提高夹杂物的去除率;对于粒径在100μm以上的夹杂物,其去除率在稳定后不再发生剧烈波动,但对于粒径小于80μm的夹杂物,其去除率在稳定后依然存在较大波动,浇注中后期20μm以下的夹杂物在出口处甚至出现了增加.夹杂物去除是一个非稳态过程.     

耐大气腐蚀钢的氧化皮结构分析

本文探讨了耐蚀钢的氧化皮物相组成、显微结构与钢耐蚀性的关系。冷轧板氧化皮的物相组成为纤铁矿、非晶质氢氧化铁以及金属铁颗粒。耐蚀性好的钢,纤铁矿发育,“港湾状”锈蚀现象少;反之则以非晶质氢氧化铁为主,氧化皮中金属颗粒也较多。热轧板除上述物相外,主要为磁铁矿与赤铁矿。各物相有分带现象。磁铁矿带发育、氧化皮与金属呈锯齿状镶嵌者耐蚀性好。 加有稀土元素的热轧板,稀土元素能净化钢质、球化夹杂物,也能抑制氧化皮中磁铁矿等在水、气下的分解作用,有利于提高钢的耐大气腐蚀。     

钇基稀土对E36钢板显微组织及冲击性能的影响

运用扫描电镜及能谱等分析手段研究了钇基稀土对E36钢中夹杂物的变质作用以及对显微组织和冲击性能的影响.研究表明,钇基稀土改善了E36钢的显微组织,减少了珠光体的片间距和含量.加入钇基稀土后,E36钢的冲击断口由典型的解理断口变为准解理+韧窝型断口,韧窝中细小球状的稀土夹杂是其转变的主要原因.加入少量的钇基稀土显著改善了E36钢的冲击韧性,尤其是低温冲击性能.在-60℃情况下,E36Re钢的纵向冲击功较E36钢提高了33.5%,横向冲击功提高了113.7%.并且,钇基稀土显著改善了E36钢纵横向冲击性能的差异性,未加稀土E36钢的纵、横冲击比均大于1.70,-60℃条件下达到2.77,而E36Re钢的纵、横冲击比为1.51~1.73.     

钢中非金属夹杂超声检测的计算机模拟

建立了钢的二维有限元计算机模拟模型,对钢中含有大理石和石英玻璃夹杂缺陷时的超声波传播进行了模拟研究.由波场快照图清晰的显示出不同夹杂对声波传播的影响;通过时域A扫描曲线上底面回波到达时间计算出的区域厚度和实际相符,从而验证了模拟结果的正确性;重点底面回波进行了频谱分析,通过各种频域特征量和灵敏频率可以识别出不同材料的夹杂.模拟结果对实际应用有一定的参考价值.     

残余元素锡、锑对34CrNi3Mo钢冲击韧性的影响及稀土镧的改善作用

利用JB-30B型冲击试验机研究了不同含量的残余元素锡、锑及稀土镧对低氧、低硫的34CrNi3Mo钢冲击韧性的影响;采用sEM及EDS手段研究了稀土镧对不同锡、锑含量钢的断裂方式的影响以及在钢中形成化合物的情形.结果表明:稀土金属可以明显改善低氧、低硫钢中残余元素对钢性能的危害;镧可与钢中的残余元素作用形成复合相且分布均匀.     

耐火砖模具的稀土高浓度渗碳

在煤油渗剂中添加微量稀土元素对A3钢耐火砖模具进行稀土高浓度渗碳 ,可使渗速加快 ,渗层碳浓度增高 ,层深尤其是过共析 共析层深度增加 ;渗层硬度较高且硬度梯度较缓 ;渗层组织中的碳化物数量增多 ,且呈细小颗粒状弥散分布。生产实践表明 ,经该工艺处理的耐火砖模具 ,使用寿命可比常规气体渗碳处理的提高2— 3倍。     

GW103K镁合金熔体超声净化工艺

采用了超声场来处理GW103K镁合金熔体,考察了超声功率和超声处理温度对镁合金熔体净化效果的影响.研究结果表明:熔体净化程度与超声施加功率和熔体温度有关,温度太低和功率太大都不利于超声净化.在本实验条件下:680℃时,超声功率200W,处理时间60s净化效果比较明显;710和730℃时,超声功率160W,处理时间60 ...     

核电紧固螺栓的超声速度和衰减

本文报道了对秦山30万千瓦核电厂紧固螺栓的超声波纵波和横波的速度和衰减所进行的实验研究．并对测量结果进行耦合层修正和衍射修正。实验结果表明：用于制作核电紧固螺栓的高强度低合金钢．具有低超声衰减特性．其声速略小于普碳钢．是一种理想的超声检测媒质。     

稀土在低硫16Mn钢中的作用

长条状的MnS夹杂对钢的横向韧塑性极为不利。喷吹Si—Ca或加入RE,通过脱硫和变质硫化物的作用,都可显著地消除其危害。喷吹Si—Ca变质硫化物的程度与钢中Ca/S有关。喷吹Si—Ca后加入少量RE,有利于控制MnS完全变质,此时钢中所需的RE/S可明显低于3。在大幅度脱硫的基础上加入少量RE,是使钢材韧塑性获得稳定大幅度提高的一条有效途径。     

稀土对Ni9铸钢低温机械性能及断口形貌的影响

着重研究了稀土对Ｎｉ９铸钢常温、低温机械性能和宏观、微观断口形貌的影响；考察了添加稀土钢和未添加稀土钢晶界裂纹倾向程度的大小．分析、讨论了低温机械性能、晶界裂纹倾向、断口形貌、夹杂物含量之间的关系．结果表明：添加稀土后．Ｎｉ９铸钢的晶界裂纹倾向明显降低，钢的常温、低温拉伸性能显著提高，并降低了钢的沿晶断裂倾向，但钢的低温冲击韧性并未得到改善．这与钢中晶界裂纹的倾向和夹杂物的含量有关．