铝脱氧钢中Al_(2)O_(3)夹杂物与Al_(2)O_(3)-C质水口耐材的粘附机理研究

铝脱氧钢连铸过程中的水口堵塞一直是困扰生产的难题,弄清水口堵塞的形成机理对解决该问题非常重要。研究首先在实验室制备了含有单一、量多的Al_(2)O_(3)夹杂物的钢液,然后与Al_(2)O_(3)-C质耐材棒反应不同时间,研究了钢中Al_(2)O_(3)夹杂物与耐材棒的粘附行为,在此基础上探讨了铝脱氧钢连铸过程水口堵塞的形成机理。研究发现,耐材棒与钢液反应一段时间后,在耐材棒表面由内向外逐渐形成两层Al_(2)O_(3),第1层致密平滑,厚度较薄;第2层松散粗糙,厚度较厚。水口堵塞的形成机理为,耐材插入钢液一段时间内,因温度升高,耐材表面区域的SiO_(2)、Al_(2)O_(3)与C反应生成的SiO、Al_(2)O气体向钢液扩散,在耐材表面分别与钢液中的[Al]、耐材中的SiO_(2)反应生成Al_(2)O_(3);耐材棒表面的SiO_(2)也会与钢液中的[Al]反应生成Al_(2)O_(3);三者共同作用形成第1层致密的Al_(2)O_(3)。第1层Al_(2)O_(3)层形成后,钢液中的Al_(2)O_(3)夹杂物易于在其上面附着,形成第2层松散的Al_(2)O_(3)。随着时间的延长,Al_(2)O_(3)层变厚,水口堵塞逐渐形成。第1层Al_(2)O_(3)形成机理以化学反应为主,增长缓慢;第2层以钢中夹杂物粘附为主,增长较快。

稀土处理铝脱氧钢的研究进展

在钢中添加稀土能改善钢材的洁净度并提高钢材性能。综述了近些年稀土处理铝脱氧钢的研究进展。概述了含稀土钢的发展历史与现状,归纳总结了稀土加入钢液后,对钢液洁净度、夹杂物改性、显微组织与力学性能、耐腐蚀性与耐氧化性四个方面的影响。其中重点阐述了稀土处理对钢中夹杂物的影响,包括夹杂物的改性机理、演变规律、尺寸、密度及分布状况等方面。此外,从电渣重熔和渣-钢反应两方面介绍了稀土渣的相关研究。最后对所述内容进行了总结与展望,以期为稀土处理钢的相关研究和应用提供一些参考。

Ti-Mg脱氧钢复合夹杂物诱导针状铁素体原位观察

以Ti-Mg脱氧钢为研究对象,采用热模拟和高温激光共聚焦显微镜(CLSM)研究了不同冷速对组织相变的影响以及连续冷却条件下原位观察晶内夹杂物诱导针状铁素(AF)体形成过程。结果表明:随着冷速的增加,AF含量先增加后降低,冷速为5℃/s时,AF含量最多;高温原位观察发现,614℃时AF开始在夹杂物处形核,553℃时形核长大结束。电子探针面扫夹杂物内层以MgO-Al_(2)O_(3)为主体,外层覆盖TiOx-MnO。贫Mn区的形成是诱导含Ti-Mg复合夹杂物诱导生成AF的主要原因。

硅脱氧钢钢包下渣回磷分析及实践

福建省泉州闽光钢铁有限责任公司在生产硅脱氧钢时,遇到了钢包内回磷的问题。公司深入分析了发生该种情况的原因,据此提出了一系列优化措施,成功地将转炉出钢碳含量提高到0.071%,出钢温度降低到1657℃,炉渣氧化亚铁含量降低到17.6%,钢包顶渣厚度减少到108mm。有效降低了未挡渣出钢时的钢包回磷量,平均回磷量从降至0.008%,最大回磷量降低到0.015%,同时月均回炉数减少到4.3炉。这一成果不仅显著提高了产品质量,也降低了生产成本,为企业带来了显著的经济效益。

低碳铝脱氧钢浸入式水口结瘤物分析与控制

对浸入式水口结瘤物进行分析,水口内壁结瘤物呈现为片状、块球状、多面体状,尺寸为5~20μm,其主要是由钢液中的小尺寸Al_(2)O_(3)富集在水口内壁相互烧结形成的。水口外壁底部结瘤物为多面体状、片层状,尺寸一般在20μm以上,其为钢液在浇注过程中因二次氧化的Al_(2)O_(3)夹杂物不断长大形成的。通过转炉终点高拉碳,使转炉终点氧含量平均降至5.50×10^(-4);加强保护浇铸,中间包钢液全氧平均含量降至40×10^(-6)。采取优化措施后,有效减少了钢液中Al_(2)O_(3)夹杂物的生成量,同时避免了钢液的二次氧化,钢液可浇性明显提升。

精炼渣Al_(2)O_(3)含量对铝脱氧钢中夹杂物的影响

为研究中等碱度精炼渣中Al_(2)O_(3)含量对钢洁净度和夹杂物的影响,在1873 K温度下用MgO坩埚开展了初始碱度为4、不同Al_(2)O_(3)含量的CaO-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)-MgO顶渣与铝脱氧钢的平衡试验。结果表明,渣-钢反应后,夹杂物类型由反应前的MgO-Al_(2)O_(3)-MnS复合类转变为中心为MgO-Al_(2)O_(3),边部为MgO-Al_(2)O_(3)-SiO_(2)-CaO(-MnO)系的包裹体复合类;形貌由边界多棱角的块状和簇群状转变为边界圆滑的类球状。随着渣中Al_(2)O_(3)含量的增加,夹杂物中Al_(2)O_(3)含量显著增加,MgO含量减少,其他组分含量变化不大;夹杂物尺寸呈现增大的趋势;夹杂物数量密度增大,钢的洁净度降低。该试验条件下,当w(Al_(2)O_(3))≈20%时,夹杂物数量密度最小,钢液的洁净度最高。基于试验结果,对渣、钢的成分变化和夹杂物转变做了热力学讨论。

锆脱氧钢中非金属夹杂物及对显微组织的影响

实验用钢在低碳锰钢基础上采用锆脱氧及钛微合金化,研究了连续冷却和等温热处理条件下的组织转变行为,分析了夹杂物的析出类型及对组织转变的影响机理.统计结果表明：夹杂物在0.2~1μm尺寸范围内有较高的数量密度,主要为Zr O2·Mn S和Zr O2·Mn S·Ti N复相夹杂,与热力学分析结果一致.实验钢以1℃/s连续冷却及500℃等温时均得到晶内针状铁素体组织,促进铁素体形核的主要夹杂物类型为Zr O2·Mn S·Ti N.Mn S以Zr O2为核心复合析出形成贫锰区是促进铁素体形核的重要因素,Ti N的复合析出降低了铁素体形核界面能,进一步促进了针状铁素体转变.

定径水口浇铸电炉铝脱氧钢防水口堵塞

分析研究中间包定径水口堵塞问题,在没有降低钢水中铝含量和改变水口材质的条件下,优化与水口堵塞有关的工艺制度和正确控制与水口堵塞有关的工艺参数,解决了中间包定径水口浇铸电炉铝脱氧钢水口堵塞问题.

硅铁合金中金属钙元素对铝脱氧钢中夹杂物的影响

大尺寸CaO‒Al_(2)O_(3)类夹杂物容易引起轴承钢疲劳失效,大尺寸CaO‒Al_(2)O_(3)类夹杂物的控制是生产高端GCr15轴承钢的关键因素之一.精炼过程中合金引入杂质元素、渣精炼和精炼过程中卷渣是铝脱氧轴承钢中大尺寸CaO‒Al_(2)O_(3)类夹杂物的主要潜在来源.硅铁合金通常用来提高轴承钢的淬火和抗回火软化性.本文通过实验室实验、样品分析和热力学计算,研究了硅铁合金中金属钙元素对铝脱氧钢中夹杂物的影响.硅铁合金主要由深色的硅相和浅色的硅铁相组成,钙元素在硅相和硅铁相的界面处以金属化合物形式存在.研究发现,加入硅铁合金后,钢中总钙(T.Ca)含量增加,钢中的Al_(2)O_(3)和MgO·Al_(2)O_(3)夹杂物被改性为CaO‒Al_(2)O_(3)类夹杂物,夹杂物尺寸随着夹杂物中CaO含量增加而减小,钢中并未生成大尺寸CaO‒Al_(2)O_(3)类夹杂物.随着钢中T.Ca含量增加,夹杂物平均尺寸降低,钢中T.O含量增加,表明硅铁合金中金属钙元素不会直接引起钢中大尺寸CaO‒Al_(2)O_(3)类夹杂物的生成.但是生成的小尺寸固相CaO‒Al_(2)O_(3)类夹杂物在水口处粘附结瘤,结瘤物脱落后会成为钢中大尺寸CaO‒Al_(2)O_(3)类夹杂物的来源之一.

Al-Ti-Mg复合脱氧钢研究进展

钢铁冶炼过程中脱氧问题是决定钢材质量的关键环节。在对氧化物冶金可利用的脱氧产物的研究中,Ti、Mg对钢的复合脱氧形成的氧化物夹杂更加分散,具有很好的脱氧效果。针对Al-Ti-Mg复合脱氧钢,从合金的制造、夹杂物形成机理、晶粒结构、力学性能、夹杂物对铁素体形核的影响等方面的研究进展进行了综述,提出了当前Al-Ti-Mg复合脱氧技术还处于未完善阶段,仍存在许多问题亟待解决,并为未来冶金领域研究工作者进一步探索与研究提供了方向。

加钙控制铝脱氧钢中的微夹杂物

介绍预测加钙铝脱氧钢中微夹杂物形成的一个简单热力学模型，可用于预测钢中存在的铝酸钙和硫化钙的数量和类型，以及溶解元素的浓度。利用此模型可以探讨实践中出现的不同情况：包括钙对高铝钢包、中间包耐火材料的侵蚀；高铝酸钙或硫化钙造成的水口堵塞及成品中夹杂物的预测。

冶炼铝脱氧钢控制钢水增氮的措施

柳钢转炉厂采用BOF→LF(RH)→CC工艺生产铝脱氧钢,分析认为冶炼过程中钢水增氮的主要影响因素:转炉炉后吹氩与造渣、LF过程吹氩控制、LF埋弧加热效。介绍实施的相应改进与优化措施,使冶炼过程增氮质量分数稳定控制在25×10^(-6)以内。

钙对铝脱氧钢钢流通过注口的作用

铝脱氧钢的流动性不好，易于堵塞注口。目前注口的堵塞原因有如下一些设想。1）由于温度下降时氧化物的溶度积改变，难熔氧化物型夹杂从溶液中析出，夹杂在温度降低的注口内腔沉积造成堵塞；2）脱氧剂在炼钢温度下形成固体氧化物相，会造成注口堵塞，而铝在注口的积累和重氧化与脱氧有关；

铝脱氧钢初始阶段过程中形成不均匀夹杂物的观察

1前言 炼钢工艺中氧化物夹杂在钢中的尺寸和分布非常重要，因为氧化物夹杂对钢材性能有巨大影响。现有研究主要目的是在铝脱氧工艺初始阶段，在非均匀浓度区域内观察氧化铝夹杂物。2试验步骤 本试验采用的钢样在感应加热炉中制备，采用电解铁作为原料，图1给出了试验装备。

铝脱氧钢浇注过程漂浮物成分组成试验分析

为验证铝脱氧钢浇注后期钢液上漂浮的夹杂物的性质及成分组成,分析其来源,经试验判断夹杂物为浇注过程中二次氧化生成的Al_2O_3夹杂物。

铝脱氧钢钙处理效果影响因素分析

由于对钙处理影响因素的认识不足,不同企业的钙处理效果不尽相同。为了促进钙处理精准度的提升,从钢液和炉渣成分、钙处理合金种类及载体、钙处理工艺操作以及钙处理时机等方面对铝脱氧钢钙处理效果的影响因素及其影响规律进行了简要阐述。钙处理效果影响因素很多,不同企业面临的主要影响因素也不尽相同。研究结果可以帮助钢铁企业认识自身钙处理效果的主要影响因素,进而实现钙处理的精准控制,达到提升产品质量和降低生产成本的目的。

硅锰脱氧钢中CaO-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)夹杂在固态钢中的结晶行为

为了避免Al_(2)O_(3)、MgO·Al_(2)O_(3)等高熔点硬质夹杂物对钢材加工和产品使用性能带来危害,气门簧、切割丝用钢和手撕钢等钢种均采用了硅锰脱氧夹杂物塑性化控制工艺。夹杂物塑性化控制工艺只关注夹杂物成分是否处在相图低熔点区域是不足的,钢中硅酸盐类夹杂物之所以在非液态条件下能发生良好塑性变形,主要是因为它们具有玻璃类材料性质,其软化温度点明显低于钢材热轧温度。而硅酸盐夹杂物的热轧流变性很大程度上取决于其结晶状态,所以夹杂物从玻璃态到结晶态的转变需要予以研究和控制。从微观结构及加热软化行为方面对比了玻璃态与结晶态夹杂物的不同,指出夹杂物结晶对夹杂物塑性化控制工艺所带来的不利影响。阐明在铸坯凝固冷却和轧制前的加热过程中,玻璃态夹杂都有可能发生结晶转变。为了防止玻璃态夹杂出现严重结晶,需要结合夹杂物TTT曲线优化铸坯加热温度和时间,或控制夹杂物组成落入玻璃相更稳定区域。对于CaO-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)体系夹杂物,认为磷石英、假硅灰石和钙长石三相共熔区是实现玻璃态稳定控制的理想组成区域。关于MgO及碱金属氧化物对硅锰脱氧钢氧化物夹杂结晶性能的影响规律需要进一步研究揭示,可以借助单丝法等方法来研究氧化物夹杂对应成分的TTT图。

超低碳铝脱氧钢连铸过程钢中非金属夹杂物的演变

对超低碳铝脱氧IF钢连铸过程中间包钢液和连铸坯中的非金属夹杂物进行了扫描电子显微镜-能量色散光谱仪分析,并结合相关的热力学计算,分析连铸过程钢中夹杂物演变及其原因。连铸过程钢中夹杂物的成分主要是钛和铝的化合物,平均占比为98%。中间包钢液中夹杂物以Al2O3和Al2O3-TiOx为主,连铸坯中夹杂物以Al2O3、Al2O3-TiN和TiN为主。在连铸过程中,由于在浸入式水口上结瘤和被结晶器保护渣吸收,钢液中Al2O3和Al2O3-TiOx显著减少。随着温度降低,在固液两相区和固相区会析出大量TiN,最终TiN成为连铸坯中主要的夹杂物。采用热力学软件计算了钢冷却和凝固过程中夹杂物的转变,并与检测的结果相对比。结合Scheil方程的计算结果表明,凝固固相分数大于0.58时,凝固前沿固相中有TiN析出;凝固固相分数大于0.83时,凝固前沿钢液中开始析出TiN。连铸坯中夹杂物以TiN为主,占比为86%,而以Al2O3为核心析出的TiN较少,占比为8%。

增氮析氮法去除硅锰脱氧钢中夹杂物的研究

以硅锰脱氧的SWRH82B热轧盘条为实验钢种,研究增氮析氮法对硅锰脱氧钢中夹杂物的去除效果,并设置0.02、0.035、0.05、0.065和0.08 MPa五组增氮压力进行热态实验.实验结果表明：在1873 K的温度下,钢液经过增氮20 min、真空处理30 min后,不同炉次钢中T[O]均下降至1×10^-5以下,最低为4×10^-6,T[N]均下降至5×10^-6以下,最低为2×10^-6,夹杂物去除率均为40%以上,T[O]去除率均大于78%,表明该技术对硅锰脱氧钢中的夹杂物及T[O]有良好的去除效果.此外,随着增氮压力的升高,钢中T[O]与夹杂物去除率均有所升高,当充氮压力为0.08 MPa时,T[O]与夹杂物去除率分别达到89.2%和87.4%.理论分析表明,随着增氮压力的升高,气泡形核率增大、钢中生成气泡数量增多、钢中气泡的密度增加,从而提升气泡去除夹杂物的效率.

Mg-Ti复合脱氧对低碳微合金钢组织性能的影响

通过焊接热模拟和冲击韧性试验,研究了Mg-Ti脱氧和Al脱氧在大线能量焊接热循环条件下对低碳微合金钢粗晶区组织性能的影响。结果表明,Mg-Ti脱氧钢粗晶区的组织主要是针状铁素体(AF)和少量的多边形铁素体,Al脱氧钢粗晶区的组织主要是低碳贝氏体+大量的块状铁素体。对Mg-Ti脱氧钢和Al脱氧钢在不同焊接热循环下的冲击韧性进行研究,结果表明随着焊接热输入量的增大,两种脱氧钢的冲击韧性都有所下降,但是从总体上来说Mg-Ti脱氧钢粗晶区的冲击韧性远远高出Al脱氧钢粗晶区的冲击韧性。