铝、镁脱氧钢中夹杂物的动态演变规律

本研究制备了不同氧、硫含量的实验钢,采用SEM-EDX和CSLM探讨了钢中夹杂物类型及高温演变规律.结果表明,脱氧生成的MgO大多为球形,而MgO·Al2O3呈现不规则形状.单独铝脱氧钢中Al2O3夹杂物通过移动、碰撞、聚合的方式形成大型簇团.铝镁复合脱氧钢中夹杂物形貌和动态演变随着［Al］,［Mg］和［S］含量的变化呈现出不同的现象.当［Mg］,［Al］含量满足MgO生成条件时,夹杂物无明显聚合现象,呈弥散分布的特征;当［Mg］,［Al］含量位于MgO·Al2O3生成区域时,未观察到团簇状夹杂物出现,但夹杂物粒径较MgO大;当夹杂物成分同时满足MgO和MgS生成条件时,夹杂物聚合趋势明显,推测是硫化物的形成促进了夹杂物的聚合现象.     

镁对H13模具钢中夹杂物变性的影响

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Al2O3转变为MgO·Al2O3,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。     

帘线钢中Ti夹杂物研究

为完善Ti夹杂去除工艺以控制其生成和尺寸,采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪测定了80级帘线钢冶炼过程钢水样中Ti含量,发现平均Ti含量在电炉出钢→精炼→连铸工序呈先上升后下降趋势.TiN生成热力学、凝固偏析及长大动力学计算表明:在目前南钢80级帘线钢炼钢和连铸控制条件下,TiN只能在凝固率大于98%的两相区或固相区生成;凝固冷却速率越大,TiN析出尺寸越小;TiN析出尺寸为3～7 μm,与实际金相样观察到的尺寸基本一致.     

合金钢中镁铝尖晶石夹杂物生成与转化热力学

通过FactSage 6.0热力学软件计算,研究了合金钢中镁铝尖晶石(MgO.Al2O3)形成和向低熔点复合夹杂物转化的热力学条件,以及钙处理对钢液成分和夹杂物成分的影响.研究结果表明:钢中生成镁铝尖晶石夹杂物需要镁的含量较低;当钢液中溶解钙的质量分数为1×10-6时,镁铝尖晶石会转化变成液态的复合夹杂物;随着钙加入量的增加,液态复合夹杂物中Al2O3和MgO的含量继续降低,CaO的含量继续增加,SiO2的含量较低,基本保持不变;随着钙加入量的增加,钢液中的氧含量会降低,镁含量增加.     

减少钢中夹杂物的途径及其变形处理

在了解夹杂物对钢性能的影响基础上，应力求降低夹杂物的含量，对不可能排除而残留在钢中的夹杂物可采用变形处理，改变其存在状态，以减小其对钢性能的危害性。     

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。     

不同脱氧方式对钢中夹杂物的影响

为控制钢液中氮含量,实验了两种不同脱氧方式:(Ⅰ)出钢过程加Al进行强脱氧;(Ⅱ)出钢时不加Al,加入Si--Mn合金进行弱脱氧,在LF进站再喂入Al线进行强脱氧.借助气体分析仪和扫描电镜对不同脱氧方式下钢中氧氮含量和夹杂物进行了分析.两种不同脱氧方式得到最终产品的全氧含量几乎一致,但方式(Ⅱ)对控制氮含量更为有利,可以使氮的质量分数降低约5×10-6;两种不同脱氧方式对最终产品中夹杂物的类型和尺寸影响不大,均为球状的CaS和CaO--MgO--Al2O3夹杂物.文中还推断出了采用Si--Mn弱脱氧时钢中夹杂物的生成过程.     

连铸生产焊接气瓶钢中夹杂物

对转炉－ＲＨ真空处理－连铸生产焊接气瓶钢各个工艺阶段钢中非金属夹杂物的形貌、尺寸,组成及来源等进行了系统的研究,结果发现钢包渣与钢液作用而生成的夹杂物在烧注过程中可以从钢液中上浮去除,尺寸小于４０μｍ的角状和蔟群状的Ａｌ２Ｏ３夹杂物则难以完全从钢液中排出而滞留在钢中,从而构成铸坯中非金属夹杂物的主要来源,铸坯中Ｔ「Ｏ」（１４－１６）ｘ１０＾－６之间,非金属夹杂物含量为０．０９－０．１５ｍｇ／ｋｇ,表明所生产的铸坯具有较高的洁净度。     

1873K下钢液中Ti-Al复合脱氧热力学分析及夹杂物生成

对1873K下钢液中Ti-Al-O系复合夹杂物的形成进行了理论和实验研究. 理论计算和实验结果表明,钢液中Ti-Al-O系的Al-O基本趋于平衡,钢液中自由氧由Al含量控制. Ti-Al-O系复合夹杂物的形成主要由a_(Ti)/a_(Al)值确定. 根据热力学数据计算得出了Ti-Al-O系复合夹杂物(Al_2O_3-Ti_3O_5-Ti_2O_3)的稳定区域;随着a_(Ti)/a_(Al)的增加,夹杂物逐步由Al_2O_3转变为Ti_3O_5夹杂物. 当钢液中自由氧含量较高时容易生成Ti3O5夹杂物. 计算结果和观察到的实验结果一致.     

减少钢中夹杂的途径及其变形处理

在了解夹杂物对钢性能影响的基础上,首先应力求降低夹杂物的含量,对不可能排除而残留在钢中的夹杂物可采用变形处理,改变其存在状态,以减小其对钢性能的危害性。     

Effect of magnesium addition on inclusions in H13 die steel

The effect of magnesium addition on the number, morphology, composition, size, and density of inclusions in H13 die steel was studied. The results show that the total oxygen content in the steel can be significantly decreased to 0.0008wt%. Al₂O₃ and MnS inclusions are changed into nearly spherical MgO·Al₂O₃ spinel and spherical MgO·MgS inclusions, respectively. The number of inclusions larger than 1 μm decreases and the number of inclusions smaller than 1 μm increases with increasing magnesium content. V(N,C) precipitates around MgO·Al₂O₃ and MgO·MgS inclusions during solidification of liquid steel. The densities of MgO·Al₂O₃ spinel inclusions are lower than that of alumina inclusions. With increasing magnesium content in the Mg-containing inclusions, the density of inclusions decreases, leading to the improvement of inclusion removal efficiency.     

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.     

Simulation research on monomer agglomeration of nonmetallic inclusions in steel with a diffusion limited aggregation model

The monomer agglomeration of nonmetallic inclusions was simulated with a diffusion limited aggregation (DLA) model of the fractal theory. The simulation study with a random two-dimensional diffusion was carried out. The results indicate that the DLA model can be used for the simulation of agglomeration behavior of the cluster-type inclusions. The morphology of clusters was observed with SEM and compared with the simulated agglomerates. The modelling procedure of the DLA model is applicable for the agglomeration process. The uncertainty of agglomeration process and the persuasive average agglomerative ratio was analyzed. The factors about the agglomerative ratio with the collision path distance and the size of particles or seed were discussed. The adherence of the nonmetallic inclusions on the dam, the weir and the walls of a tundish, and the absorption of inclusions by stopper or nozzle were also discussed .     

高硼钢中夹杂物形成热力学及实验研究

高硼钢冶炼过程中,洁净度的控制是提高冶炼质量的重要环节。分析了高硼钢熔体中氧化物和氮化物等夹杂物的形成条件。计算结果表明,硅的脱氧能力要强于硼,冶炼温度越低,氧含量越少;硼的脱氮能力要强于硅,同样冶炼温度越低,氮含量越少。通过高温实验,制备了高硼钢样品。夹杂物检测结果表明,1~4μm的夹杂物占总量的37%;4~8μm的夹杂物占总量的55%;大于8μm的夹杂物占总量的8%,主要是硅酸盐类夹杂,渣洗吸收了大部分夹杂物。探讨了提高高硼钢洁净度的方法,对实际冶炼高硼钢具有重要指导意义。     

Ti-Mg复合脱氧钢中夹杂物细化机制

为了探讨钢中细小夹杂物的形成机制,采用扫描电镜和能谱仪表征了钢中夹杂物的形貌、尺寸、成分及数量,理论计算了脱氧产物的生成优势区图,讨论了夹杂物长大的影响因素.钢中夹杂物的组成以MgO-A12 O3-TiOx为核心,表面包裹析出MnS,钢液中未发现单独的Al2O3和TiOx夹杂;夹杂物的形貌为近球形,平均尺寸为1μm左右,数量在1000 mm-2以上.镁含量较高的钢中含有少量以MgO-Al2O3和MgO为核心的夹杂物,不利于夹杂物的球形化,镁含量宜控制在50×10-6以下.镁的脱氧能力强,形核临界尺寸小、形核数量多以及钢液中镁、铝和钛复合脱氧的高熔点产物的特性有效地控制了钢中夹杂物的扩散与碰撞长大趋势.     

不同电解方法萃取SPHC钢中非金属夹杂物的研究

分别采用传统大样电解法和非水溶液电解法萃取SPHC低碳铝镇静钢铸坯中的非金属夹杂物,结合SEM和EDS分析,对比研究两种方法所提取出的夹杂物类型、成分、形貌以及尺寸等方面的差异。结果表明,采用大样电解法所萃取的夹杂物中,大部分为常见的大型硅铝酸盐系夹杂(尺寸大于100μm),呈球状或不规则块状,且部分球状夹杂物形貌有破损;而采用非水溶液电解法所萃取的夹杂物尺寸则相对较小,细小的非稳定夹杂物如Cr_2O_3-NiO、CaO-Al_2O_3-SiO_2-P_2O_5等,均可被无损伤地提取出来。     

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%.     

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。