电流强度对电渣重熔304不锈钢中夹杂物特征的影响

利用实验室规模电渣炉在大气气氛下重熔304不锈钢,考察了不同电流强度(1500、1800、2100A)下电渣锭中夹杂物的特征及全氧含量、硫含量变化,并对钢中硫化物的析出行为进行了热力学分析。结果表明,电渣重熔过程可以有效去除钢中的夹杂物,但随着电流强度的增大,电渣锭的全氧含量和硫含量增加,夹杂物数密度及尺寸增大,电渣锭的洁净度恶化。当电流强度较低(1500A)时,电渣锭中夹杂物主要是以氧化铝为核心、外表裹有硫化物的双层结构,未发现单个的(Mn,Cr)S夹杂;而1800A和2100A重熔时,电渣锭中不仅有以Al-Si-Ca-Ti-Cr-Mn氧化物为核心、外围包裹着(Mn,Cr)S的双层结构夹杂,而且由于电渣锭中硫含量高和凝固过程中残余液相中溶质的富集,其中还有单个(Mn,Cr)S夹杂物存在。本试验条件下,在1500A下重熔更有利于提高304不锈钢电渣锭的洁净度。     

不同碱度精炼渣系对弹簧钢夹杂物的影响

大颗粒不变形夹杂物是造成弹簧钢疲劳失效的主要原因。为了优化高级别弹簧钢55SiCr中夹杂物的组成、形态与分布,采用两次LF炉进站精炼方式,并在二次精炼过程中设计了两种不同碱度的渣系,通过氧氮分析仪、电子探针等检测手段对比分析两种工艺下钢中全氧含量、夹杂物尺寸与成分。结果表明,低碱度精炼渣使弹簧钢夹杂物成分趋近于Al2O3-SiO2-CaO系统中低熔点塑性化区间,但不利于大颗粒夹杂物的控制与消除;高碱度精炼渣使夹杂物的平均尺寸更小,分布更均匀,但夹杂物中Al2O3含量偏高;高碱度精炼渣有利于钢液的深脱氧,钢的洁净度更高,但需注意连铸过程中钢液的氧化。     

精炼渣成分与轴承钢夹杂物类型关系热力学分析

针对轴承钢中钙铝酸盐大型夹杂物的控制问题,通过计算GCr15轴承钢中尖晶石MgO·Al2 O3、钙的铝酸盐CaO·6Al2 O3夹杂物生成热力学,分析精炼渣成分与夹杂物类型之间的定量关系.结果表明：当钢水中含有质量分数0.10×10-6的溶解钙[Ca]时,只要溶解镁[Mg]质量分数小于10×10-6,MgO·Al2O3就会被[Ca]还原成 CaO·6Al2O3;当精炼渣碱度为7.04,(MgO)质量分数为1.38%时,钢水中溶解[Mg]质量分数比临界[Mg]质量分数低56%,夹杂物以尺寸大于10μm的CaO-Al2O3系复合夹杂为主;当精炼渣碱度为3.75,(MgO)质量分数3.14%时,钢水中溶解[Mg]质量分数比临界[Mg]质量分数低14%,夹杂物以尺寸小于8μm的MnS包裹MgO·Al2 O3复合夹杂为主;当精炼渣钙铝比C/A为1.8~2.0时,控制精炼渣碱度R为4.5~5.5,(MgO)质量分数为3%~5%,即能使钢中MgO·Al2O3保持稳定而不转变为CaO·6Al2O3.     

不同碱度精炼渣的冶金性能

通过工业实验,采用气体分析、成分分析和SEM等方法研究了4种不同精炼渣系的脱氧、脱硫和控制夹杂物形态的能力.实验结果表明:相比Al2O3质量分数对脱氧能力的影响,碱度的影响表现更明显.碱度越高越有利于脱氧,当碱度约为4时(渣系3),精炼渣几乎达到最大脱氧能力.碱度越高脱硫能力越强,碱度约为1.5时,基本失去脱硫功能;碱度超过3.5时,随着碱度的增加,脱硫能力增加相对变缓.相对渣系4,采用渣系3后球状的钙铝酸盐夹杂物得到了一定程度的控制.对于要求控制钙铝酸盐夹杂物的35CrMo钢种,可以选择渣系3作为精炼渣系.     

精炼渣成分对高强度低合金钢中非金属夹杂物影响

采用渣钢平衡的实验方法研究了1600℃下不同碱度和不同Al2O3含量的强还原性精炼渣对高强度低合金钢中非金属夹杂物的影响.结果表明:渣钢反应平衡后,炉渣中CaO和SiO2的质量比为1.9～4.5、Al2O3质量分数为21%～33%,钢中夹杂物主要为球状的CaO-MgO-Al2O3-SiO2系,尺寸在5μm以下,炉渣成分对夹杂物的成分影响很大.夹杂物主要分布在SiO2含量一定的CaO-MgO-Al2O3-SiO2伪三元相图中1 400～1 500℃的低熔点区,随着炉渣碱度的提高和Al2O3含量的降低,部分夹杂物逐渐偏离低熔点区域,夹杂物的总数量逐渐减小.当渣中Al2O3质量分数为21.22%、碱度为3.27时,有大量夹杂物分布在高熔点区域,夹杂物的总数量最小.     

低碱度顶渣控制帘线钢中MnO-Al2O3-SiO2类夹杂物成分的实验研究

在实验室中使用高温管式炉对以工业纯铁为原料配制的帘线钢进行脱氧和顶渣熔炼，研究了顶渣成分对MnO-Al2O3-SiO2类夹杂物的成分的影响。结果表明，在顶渣碱度为0．7～1．36时，随着顶渣中Al2O3含量的增加，夹杂物中的Al2O3含量也随之增加，当顶渣中Al2O3含量低于8％时，MnO—Al2O3—SiO2类夹杂物的成分在塑性区范围，通过控制脱氧条件和项渣的成分可以把MnO-Al2O3—SiO2类夹杂物的成分控制在塑性区内的。     

304奥氏体不锈钢夹杂物的冶金行为

根据热力学计算,结合生产过程实际,研究了Si脱氧条件下304奥氏体不锈钢在LF精炼、连铸过程夹杂物的变化规律.结果表明,钢水中主要形成CaO-Al2O3-SiO2类复合夹杂物,钢水中Al含量随Si含量的降低逐渐减小.当精炼渣碱度R=1.5时,随精炼、连铸过程的进行,复合夹杂物中Al2O3含量逐渐减少,CaO,SiO2含量逐渐增加.终点铸坯夹杂物成分为30%～35%CaO,20%～27%Al2O3,25%～30%SiO2,其他成分含量较少.终点铸坯夹杂物略显碱性,变形能力稍弱.     

82B硬线钢精炼渣和夹杂物研究

从A12O3活度和夹杂物成分两方面来研究精炼渣对夹杂物的影响．采用Factsage软件对CaO—A1203-SiO3-MgO（8％）-CaF2（8％）炉渣中A1203,活度进行了计算,并研究了碱度和（MgO）含量对A12O3度的影响．当炉渣碱度从1．0增加到2．0时,炉渣中A1203活度随着炉渣碱度的增加而降低;当炉渣碱度从2．0增加到3．8时,A1203活度变化幅度很小;（MgO）质量分数分别为5％和8％的渣,A1203活度差距较小;在碱度高的炉渣中[A1]。容易被从炉渣还原到钢水中．在使用高碱度精炼渣的盘条中发现许多含有MgO的硬性夹杂物,并对此进行了分析,最后得出最适宜的炉渣碱度为2．5—3．0．     

RH精炼脱碳与夹杂物控制

为了提高RH精炼处理效率及钢水的洁净度,鞍钢股份有限公司炼钢总厂针对RH精炼装置脱碳、氧含量和夹杂物控制等相关工艺进行了研究和改进.通过控制转炉粗钢液中的碳氧含量、快速提高RH真空度、增加提升钢液的驱动气体氩气流量、吹氧强制脱碳、延长真空脱碳时间、增大插入管管径以及改善插入管形状维护等措施,保证了RH精炼的脱碳效果.通过控制钢包及浇注过程增碳,保证了成品碳稳定控制在20×10-6以下;同时优化了RH精炼升温工艺,并开发硅脱氧、镁脱氧及中间包改质工艺,显著降低了钢坯的全氧含量,降低了冷轧夹杂比率,从而确定了合理的RH冶炼超低碳钢工艺参数及RH精炼搬出后超低碳钢增碳的控制工艺.     

渣洗对45#钢中夹杂物的影响

为了生产出低成本高质量的钢种,对唐钢公司采用转炉出钢渣洗工艺生产的45#钢进行了研究.结果表明:渣洗工艺能够很好的对A12O3夹杂进行变性处理.渣洗前后、中间包及铸坯中显微夹杂物含量分别为15.308个/mm2、8.705个/mm2、6.563个/mm2、4.373个/mm2,夹杂物去除效果好；非稳态铸坯中大型夹杂物含量为100.34mg/10kg,是稳态浇铸时夹杂物含量的2.37倍；经能谱分析知非稳态铸坯大型夹杂物中含K、Na结晶器示踪元素的夹杂物占到总量的72％,表明非稳态浇铸对钢液洁净度有很大影响,浇铸过程中应注意结晶器液面波动等非稳态因素对铸坯质量的影响.     

LF炉精炼过程钢水温度预报技术

基于LF炉精炼过程,以钢水和炉渣为研究体系,通过对其能量收入和损失的系统分析与计算,利用热平衡规律,详细推导并建立了钢水升温速率模型·其中钢包包壁的传热机制(包括包侧壁和包底)分别采用圆柱坐标下和直角坐标下的一维非稳态导热微分方程及其初始条件和第三类边界条件来描述,以有限差分方法求解·编制成计算机程序对实际过程模拟仿真·仿真结果与实际值的误差均在±5℃之内     

晶界特征分布对304不锈钢应力腐蚀开裂的影响

通过5%的冷轧变形及在1 100 ℃退火5 min,使304不锈钢中的低ΣCSL晶界比例从固溶处理后的49%提高到75%（Palumbo-Aust标准）.采用C型环样品恒定加载方法,在pH值为1.5的沸腾25%NaCl酸化溶液中进行应力腐蚀实验,低ΣCSL晶界比例为75%的样品在浸泡120 h内没有发生应力腐蚀开裂,而低ΣCSL晶界比例为47%的试样在浸泡24 h后就产生了应力腐蚀裂纹.由断口形貌观察及电子背散射衍射(EBSD)分析表明,开始发生的晶间腐蚀会成为后来应力腐蚀开裂的裂纹源,应力腐蚀开裂由最初的沿晶转变为穿晶形式.低ΣCSL晶界比例提高后的试样因其抗晶间腐蚀性能较好,抑制了在Cl^-环境下应力腐蚀裂纹的萌生,因而提高了抗应力腐蚀性能.     

304奥氏体不锈钢的热处理工艺研究

本文研究了不同热处理工艺对304奥氏体不锈钢组织和性能的影响。304奥氏体不锈钢试块进行1050℃保温30min固溶处理,分别在水中和在空气中的冷却,结果发现得出组织均为单相奥氏体,水中冷却不锈钢硬度更高,说明水冷后获得更大的内应力。原材料进行650℃保温60min敏化处理和800℃保温60min敏化处理对比得出在800℃保温60min时更容易发生晶间腐蚀。因此,304不锈钢热处理时应避免在敏化温度区间内较高温度停留较长的时间。     

超低氧钢熔炼过程中炉衬与钢液的相互作用

研究高温下耐火材料的相对稳定性及在真空熔炼超低氧钢过程中炉衬材料向钢液供氧的热力学条件和动力学规律。结果表明，在真空感应熔炼过程中，通过透气砖向熔池吹氩，可以实现在较低的真空度下熔炼超低氧钢，以及有效去除钢中的氧化物夹杂物颗粒。     

含锡铁素体不锈钢夹杂物的冶金行为

基于新型含锡铁素体不锈钢,采用冶金反应平衡对其冶炼过程进行实验室条件下的研究分析了锡在不锈钢冶炼过程的收得率及锡的添加对不锈钢基体的微观结构的影响规律,分析脱氧夹杂物的形貌和成分演变结果表明,尽管锡的熔点极低,其收得率较高;锡在硫化锰周围富集现象比较明显,夹杂物周围被锡包裹,电镜下呈白色,氧化物夹杂周围未见锡的富集;从金相分析结果发现,当锡质量分数不小于03%时,晶界析出物中锡的质量分数高于基体,即存在锡在晶界的偏析现象.     

不锈钢熔体中氮溶解度的热力学计算模型

在实验研究和前人研究工作的基础上,建立了一个新的不锈钢熔体中氮溶解度与体系温度、氮分压和合金成分的热力学计算模型,在该模型中引入了氮分压对氮活度系数的作用系数.该模型的计算结果与实验值吻合很好.基于该模型的计算结果,讨论了氮分压、温度、合金成分对不锈钢熔体中氮溶解度的影响规律.在压力较高(大于0.1 MPa)特别是合金元素较高的不锈钢熔体中,氮分压与氮的溶解度关系不符合Sievert定律.在一定氮分压下,温度对不锈钢熔体中氮溶解度的影响取决于合金体系的化学成分.在常压(氮分压为0.1 MPa)下,20%Cr-20%Mn的合金体系在1 873 K可获得氮质量分数为0.8%的高氮无镍奥氏体不锈钢.     

304不锈钢构件的高温蠕变特性分析

根据304不锈钢的单轴蠕变试验数据,运用ANSYS有限元方法,建立了304不锈钢在高温下的时间硬化隐式蠕变模型,对该模型进行了数值模拟,模拟结果与实验数据吻合度较好。在此基础上,研究了304不锈钢钢管在高温条件下的蠕变极限,并通过分析得到了温度与蠕变极限之间的关系,为正确预测在多轴应力状态下高温部件蠕变特性提供了理论依据,对评估高温构件的安全性和经济性具有十分重要的应用价值。     

晶界工程处理对304不锈钢耐蚀性能和力学性能的影响

通过扫描电子显微镜、电化学工作站、晶间腐蚀试验及万能材料拉伸试验机研究了晶界工程处理对304不锈钢耐腐蚀性能和力学性能的影响。结果显示,经8%冷轧变形及1 100 ℃退火6 min处理后的304不锈钢,与1 050 ℃固溶处理30 min的304不锈钢相比,低重合位置点阵(coincidence site lattice, ΣCSL) 晶界比例从45.1%增加到77.8%,Σ3晶界比例从42.0%增加到65.5%。并且在迁移的随机晶界上引入了具有低晶界能的特殊晶界片段退火孪晶,降低了大角度晶界网络的连通性,优化了晶界分布,提升了304不锈钢抗晶间腐蚀性能。晶界工程处理对304不锈钢的力学性能影响较小,晶界工程处理后,其抗拉强度和屈服强度小幅度降低,分别降低了20 MPa和13 MPa,伸长率提高了8%。     

准分子激光对304不锈钢表面的改性研究

将深紫外波段的248 nm的KrF准分子激光作用于304不锈钢,通过调制激光能量、脉冲频率、轰击时间等实验参数,研究了不同参数下的样品表面硬度及表面显微形貌,探讨了激光处理后的材料表面硬度和激光参数以及表面显微形貌之间的关系,分析了激光表面处理对304不锈钢硬度调制的优化参数.