Al_2O_3-SiO_2-CaO精炼渣系对55SiCrA弹簧钢夹杂物形态控制的影响

在实验室采用Al_2O_3坩埚硅钼管式炉研究了(/%)38.5～45.8CaO-38.2～42.0SiO_2-8～15Al_2O_3-8MgO精炼渣系的成分和碱度(1.0～1.2)对55SiCrA弹簧钢(/%:0.53C、1.50Si、0.70Mn、0.69Cr、0.008P、0.003S、0.005Als)中夹杂物形态的影响,并用Factsage热力学软件对夹杂物成分进行热力学计算和分析在三元相图中的分布。结果表明,夹杂物中Al_2O_3含量随精炼渣中Al_2O_3含量的增加而增加,当渣碱度为1.2,Al_2O_3为8%时钢中夹杂物分布在Al_2O_3-SiO_2-MnO相图低熔点区域,夹杂物中Al_2O_3含量为30%～40%。热力学计算表明,渣碱度1.0～1.2时,对应的钢中Als为0.008%与试验结果吻合。因此用1.0～1.2低碱度和≤8%Al_2O_3精炼渣可控制弹簧钢中的夹杂物形态。

低碳低合金钢中CaO-Al_2O_3-SiO_2-MgO系夹杂物熔化温度的控制

通过FactSage计算分析低合金钢中CaO-Al2O3-SiO2-MgO四元系夹杂物的熔点和低熔点区域的控制范围;并与热丝法试验结果对比发现,在低于1 500℃时,利用FactSage预测该四元夹杂物熔化温度是可行的,计算熔点与热丝法所测结果的偏差小于4%。夹杂物液相区的变化规律为,随着MgO,SiO2和Al2O3含量的增加,夹杂物低熔点区域面积都是先增大后减小;随着CaO含量的增加,夹杂物低熔点区域有2次先增大后减小的变化过程。控制CaO-Al2O3-SiO2-MgO系中w（CaO）为40%~50%,w（Al2O3）在15%~25%之间,w（MgO）为5%~8%。可获得最大范围的低熔点区域。当w（MgO）为8%时,为满足熔化温度≤1 500℃,减少中间包水口结瘤,须控制最佳CaO与Al2O3质量比为1.0~1.6,SiO2质量分数为10%~15%。

42CrMoA钢CaO-SiO_2-MgO-Al_2O_3系夹杂物低熔点区域的控制

为了对42CrMoA钢Ca（3-SiOzMgO—A12O3系夹杂物低熔点区域进行控制，利用热力学计算软件FactSage计算了1873K温度下的42CrMoA曲轴钢钢液与CaO—SiOz—MgO—A12O3。系夹杂物之间的平衡。结果表明：CaO-SiO2一MgO-A12O3系夹杂物的低熔点区域面积最大，w（Ca0）、w（MgO）和w（A12O3）对夹杂物低熔点区域的影响较为显著；夹杂物的成分落在低熔点区域内，各氧化物的活度应控制在CaO0．0010．1、SiOz0．0010．009、MgO0．0010．09、A12030．0010．09范围内；与之平衡的钢液中[0]和[A1]的质量分数分别为（5～15）×10“和（1～13）×10。

IF钢凝固过程中Al_2O_3-TiN复合夹杂物的形成机理

以理论分析和实验研究相结合的方式分析了IF钢凝固过程中Al2O3-TiN复合夹杂物的形成机理.结果表明,以凝固分率0.9为界限,钢水凝固过程中Al2O3和TiN先后通过异质形核方式析出并结合形成Al2O3-TiN复合夹杂物;冷却速率越小,复合夹杂物粒径越大;在冷却速率一定时,可作为异质形核核心的夹杂物的粒径越大,凝固过程中析出的复合夹杂物的长大程度越小;复合夹杂物内层Al2O3粒径越小,外层TiN长大程度越明显.

低浓度苯系物在室温下的MnO_x/Al_2O_3催化O_3氧化

采用固定床连续流动反应器,研究在室温下MnOx/Al2O3催化剂催化臭氧(O3)氧化.结果表明,在室温下,MnOx/Al2O3催化剂具有良好的催化O3分解和催化臭氧氧化苯系物的性能,Mn的最佳负载量为5%.当入口O3和苯系物浓度分别为70,15mg/m3时,苯、甲苯、对二甲苯和O3的转化率分别为75%,84%,88%,90%.随着入口O3浓度的升高,苯系物转化率先升高然后基本不变,而O3转化率略有下降;随着入口苯系物浓度的升高,苯系物转化率明显降低,O3转化率略有下降.苯系物及O3转化率皆随催化反应时间的延长而缓慢降低.苯系物催化氧化反应中生成的芳香醛、芳香酸和甲酸等中间产物在催化剂表面的堆积是导致催化剂活性降低的主要原因。

电解铝液中Al_2O_3夹杂物的形成机理

介绍铝电解机制对电解铝液中形成Al2O3夹杂物的影响,分析铝液中Al2O3夹杂物形成的机理,推算CO2对铝液扩散的质量传递方程,描述效应处理过程对铝液中Al2O3夹杂物形成过程的影响。利用Person—Waddington电流效率模型测算电解铝液中可能形成的Al2O3夹杂物最大值。结果表明:电解过程生成的Al2O3夹杂物对铝液的污染,是短流程工艺影响铝熔体冶金质量的主要根源。

高碱度高Al_2O_3炉渣下合金钢液中非金属夹杂物的行为

通过MgO坩埚硅钼电阻炉研究了(%):43～47CaO-5～10SiO_2-46～54Al_2O_3高碱度炉渣下合金钢液(%:0.42C、1.14Cr、0.23Mo)中夹杂物的成分和组织形貌。结果得出,高碱度高Al_2O_3炉渣和钢液反应90 min后,钢中主要生成低熔点钙镁铝硅酸盐夹杂,该夹杂大部分上浮去除,留在钢中的为球形夹杂,有利于提高钢材的抗疲劳性能。当炉渣碱度约为9时,有利于生成钙镁铝硅酸盐夹杂。

添加Al_2O_3纳米粉对中空钢55SiMnMo力学性能与夹杂物的影响

研究了中空钢55SiMnMo还原前期加0.018%、铸锭时加0.002%的120 nm Al_2O_3纳米粉后钢的力学性能和夹杂物。结果表明,添加0.02%Al_2O_3纳米粉使锻后空冷55SiMnMo钢的屈服强度提高了13.9%,常温冲击韧性提高了70.8%;场发射SEM观察得出Al_2O_3纳米颗粒大多数成为非金属夹杂物的核心,钢中大部分夹杂物得到了细化,尺寸均在300 nm～3μm之间。

Al_2O_3-CaO-CaF_2渣系性能的研究

对Al_2O_3-CaO-CaF_2渣系的初晶温度、电导率以及物相组成进行了研究。研究结果表明:向CaO-Al_2O_3二元系中分别添加10%、15%以及20%的CaF_2时,Al_2O_3-CaO-CaF_2系的渣样电导率随着CaF_2含量的增加而增大,初晶温度不断降低;随着渣系的温度升高,该渣样的电导率也不断增大,当添加20%CaF_2时,Al_2O_3-CaO-CaF_2渣的初晶温度为1 468℃。A_2O_3-CaO-CaF_2渣系中主要物相组成为CaAl_2O_4、Ca_2Al_3O_6F、Ca_2AlF_7以及AlF_3。CaF_2添加量为10%时,熔渣中有大量的CaAl_2O_4物质,随着CaF_2添加量的增加,CaAl_2O_4物质越来越少,而Ca_2Al_3O_6F和Ca_2AlF_7物质越来越多。

低碳铝镇静钢钙处理Al_2O_3系夹杂改质的热力学计算

使用钙处理法把Al2O3系夹杂改质为钙铝酸盐的程度,主要取决于钙与硫还是与Al2O3系夹杂进行反应。通过热力学计算,推导了钙处理Al2O3系夹杂,改质为不同xCaO·yAl2O3的临界硫含量a[S]e=K5·a1/3Al2O3/（a（CaO）·a2/3[Al]）和临界钙含量值a[Ca]e=a（CaO）·a2/3[Al]·（K4·a2/3Al2O3）-1。推荐了在工业生产中,既能在精炼温度下使Al2O3系夹杂呈液态,有利于夹杂物上浮;又能在连铸时,防止中间包水口蓄流的钢中钙的推荐值（[Ca]T）,根据钢液不同的[Al]含量（0．01％～0．05％），[Ca]T应控制在13×10-6～41×10-6。

冷却速率对钢中MnS+Al_2O_3复合夹杂物包裹率的影响研究

通过实验室试验研究钢中MnS+Al_2O_3复合夹杂物的生成以及不同冷却速率对MnS+Al_2O_3复合夹杂物包裹率的影响。结果表明:被推动到钢液凝固前沿的Al_2O_3,会为MnS析出提供异质形核质点;随着冷却速率的增加,复合夹杂物的尺寸从4μm降至2.5μm左右,MnS+Al_2O_3复合夹杂物包裹率逐渐降低。本次试验研究为得到较优包裹程度的实验条件以及进一步改善钢材性能提供一定的理论分析。

CaO-SiO_2-Al_2O_3-MnO系低熔点区域控制

通过热力学计算软件FactSage计算分析了CaO-SiO2-Al2O3-MnO四元系夹杂物低熔点区域的控制范围.从控制夹杂物成分的角度,指出随着Al2O3含量和CaO含量的增加,夹杂物低熔点区域大小都是先增大后减小;随着SiO2含量和MnO含量的增加,夹杂物低熔点区域增大.为了得到低熔点夹杂物,应控制SiO2-Al2O3-CaO-MnO系中Al2O3质量分数为20%左右,CaO质量分数在25%～30%之间;同时控制CaO/SiO2比值为0.8～1,SiO2质量分数应为30%左右.

12CaO·7Al_2O_3精炼渣吸附非金属夹杂物的试验研究

从理论上简要分析了12CaO·7Al_2O_3精炼渣吸附非金属夹杂物的原理,在试验室条件下,对12CaO·7Al_2O_3的预熔工艺和吸附非金属夹杂物进行了研究。效果显示:12CaO·7Al_2O_3具有较高含量的CaO和Al_2O_3,能够吸附大量的铝脱氧产物-Al_2O_3,而且在吸附钢液中Al_2O_3夹杂物后,不会造成精炼渣成分波动太大,比较适用于铝脱氧钢。

为了减少钢中脆性Al2O3夹杂物,国外一些厂家采取的措施

a．先用硅脱氧降低钢中溶解氧含量，然后再用铝终脱氧。但所生成的SiO2起到了二次氧化源的作用，必经降低SiO2的活度以防止其与钢水中铝发生反应。对于W[si]=0．10％-0．3％的轴承钢，控制碱度在4以上可以保持炉渣中SiO2的稳定。实际操作中，炉渣碱度常控制在5以上。

钢液铝脱氧早期形成的Al_2O_3夹杂

钢液铝脱氧过程产生的高熔点非金属夹杂物Al_2O_3对钢材性能危害较大,因此对其数量和尺寸控制变得十分重要。本文通过设计高温激光共聚焦显微镜实验对早期形成的Al_2O_3夹杂物进行研究,通过场发射扫描电镜FESEM和能谱EDS对高温激光共聚焦显微镜制备的试样中的夹杂物进行观察与分析,发现大量纳米尺寸Al_2O_3夹杂物,尺寸在100 nm以下。同时,研究了冷却速率对早期形成Al_2O_3夹杂物的影响,结果表明:冷却速率越大,夹杂物的数量越少,尺寸越细小。

吸附Al_2O_3型结晶器保护渣的研究与应用

为了降低钢中Al2O3夹杂物的含量,开发了可吸附Al2O3型结晶器保护渣,并进行了工业试验。结果表明,采用该保护渣浇铸后,与普通型保护渣相比,铸坯中的Al2O3含量降低,夹杂物数量减少0.5个/mm2,夹杂物最大粒径平均降低8μm,保护渣单耗降低0.12g/t。

粒度组成和减水剂对Al_2O_3-SiC-C质浇注料流动性的影响

以致密刚玉(8～5、5～3、3～1 mm)、电熔白刚玉(1～0.088、≤0.088 mm)、SiC(1～0.088、≤0.088mm)、CA-80水泥、球状沥青等为主要原料,利用正交试验法研究了粒度组成(q值分别为0.21、0.22、0.23、0.24、0.25)、聚丙烯酸钠(PAAS)的加入量(质量分数分别为0.025%、0.05%、0.075%、0.1%)、三聚磷酸钠(STPP)加入量(质量分数分别为0.025%、0.05%、0.075%、0.1%)、萘系磺酸盐甲醛缩合物(FDN)加入量(质量分数分别为0.025%、0.05%、0.075%、0.1%)4个因素对Al2O3-SiC-C质浇注料流动性的影响。结果表明:4个因素对Al2O3-SiC-C质浇注料的流动性影响次序为:PAAS加入量>STPP加入量>q值>FDN加入量;当PAAS加入量(w)为0.05%,STPP加入量(w)为0.025%,FDN加入量(w)为0.1%,q值取0.24时,Al2O3-SiC-C浇注料的流动性最佳,流动值达到221 mm。

Al2O3溶入CaO-SiO2-Al2O3熔渣中的溶解速度

在炼钢脱氧过程中一般要形成非金属夹杂物。非金属夹杂物的存在导致炼钢和钢材出现各种问题。最理想的情况是，这些夹杂物一旦达到钢水/渣界面，就与渣相接触，然后迅速溶解在渣中。如果夹杂物不能完全被渣相吸收，那么夹杂物就将被钢流夹带进钢产品中。为除去夹杂物，渣必须具有两个基本特性：与夹杂物的润湿性高和夹杂物进人渣相的溶解速度快。

SiO_2-Al_2O_3-CaO-MgO系夹杂物低熔点区域优化及控制的热力学计算

为了预测CaO-Al2O3-SiO2-MgO系夹杂物具有良好变形能力的成分控制范围,首次通过热力学软件Fact-Sage对CaO-Al2O3-SiO2-MgO系液相投影图、低熔点区域大小进行了计算分析,并以阀门弹簧钢60Si2CrA为例,对CaO-Al2O3-SiO2-MgO系低熔点夹杂物的生成条件进行了探讨。结果表明：MgO和Al2O3含量分别为15%和20%时,夹杂物的低熔点区域最大。若使60Si2CrA弹簧钢液中的夹杂物成分落在CaO-SiO2-Al2O3-15%MgO系和CaO-SiO2-20%Al2O3-MgO系的低熔点区域,同时保证[O]含量尽可能低,则钢液中[O]和[Al]质量分数应分别控制在（10-30）×10^-6、（10-45）×10^-6和（10-30）×10^-6、（15-40）×10^-6。