X80管线钢CaS形成机理研究

通过热力学计算,研究了Ca-Al,Al-S,Ca-S平衡关系.以Ca-Al,Al-S两个平衡为参考,在固定S含量的基础上,建立了液态钙铝酸盐区域分布图.结果表明:对X80管线钢wAlT=0.03%~0.06%,wCaT0.001 7%~0.002 7%就可以生成液态钙铝酸盐,此时当钢液中wS0.001 8%~0.002 8%即可有Ca与S直接反应生成CaS;Al2O3夹杂物变性程度对CaS的生成与否影响很大;随钢液中S含量的增加,钙铝酸盐夹杂物边缘生成CaS的可能性增加.通过工业实验,证明了热力学计算结果与实际生产符合得很好.找到了以不同方式形成的两种CaS,从而证明了预测CaS生成方式的合理性.     

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.     

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.     

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%.     

Al脱氧弹簧钢钙处理过程中铝酸钙硫化物析出热力学分析

通过钢液与夹杂物间的热力学平衡计算,对Al脱氧弹簧钢钙处理过程中铝酸钙硫化物的析出行为进行热力学分析,探讨[Al]、[Ca]、[S]浓度和钢液温度对Al2O3夹杂物变性行为的影响。结果表明,1600℃钢液温度下,w[Al]=0.03%时,Al2O3生成为低熔点12CaO·7Al2O3时的w[Ca]0.0034%,其值随钢液温度降低而减小,随铝含量增大而增大。CaS析出时的临界钙含量随钢液温度降低而显著减小,当w[S]0.005%时,w[Ca]随w[S]变化而显著变化。要使钢中夹杂物控制在低熔点12CaO·7Al2O3区域,需控制w[S]0.0037%,该值随钢液温度的降低或铝含量的增大而减小。     

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%.     

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。     

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%.     

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.