连铸内生夹杂物的形成机理
内生夹杂物的形成机理？
内生夹杂物是脱氧产物或者是钢水冷却凝固过程中的析出物。
（1）脱氧产物
钢中氧化铝（Al2O3）和氧化硅（SiO2）夹杂的形成源于钢中溶解氧和加入的铝或硅脱氧剂之间的反应，是典型的脱氧生成的夹杂物。点簇状氧化铝夹杂来自脱氧或二次氧化，是铝脱氧钢中的典型存在形式。由于具有较高的界面能，氧化铝夹杂容易通过碰撞、聚集形成三维点簇状。点簇状夹杂内每个单体直径约为1～5微米。在与其他颗粒碰撞、分离或聚集之前，这些单体可能是花盘型或多面体型夹杂物。另外，珊瑚状氧化铝夹杂应该是原始树枝状或点簇状氧化铝夹杂通过“Ostwald-ripening”作用而形成的。硅夹杂由于在钢水中为液态或玻璃质状态，通常硅夹杂物为球形，亦可以聚集成点簇状。
（2）钢水冷却和凝固过程中产生的沉淀析出物
在冷却期间钢水中溶解氧、氮、硫的浓度增大，液态溶质元素的溶解度减小。造成氧化铝、硅、氮化铝和硫化物的沉淀析出。凝固过程中硫化物在枝晶间析出，亦经常以钢水中已存在的氧化物为核心析出。这类夹杂物通常较小（<10μm）。AlN夹杂形成于基体凝固过程中或凝固之后。
钢中夹杂物控制原理修订稿
钢中夹杂物控制原理 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-
钢中夹杂物控制原理钢中氧的存在形式 T[O]=[O]溶+[O]夹 （1）转炉吹炼终点： [O]夹=>0，T[O]→[O]溶＝200～1000ppm [O]溶决定于： l 钢中[C]，转炉吹炼终点钢中[C]与a[O] 关系如图 l 渣中(FeO)； l 钢水温度。 1 顶底复吹转炉炉龄 C–Fe的选择性氧化平衡点 根据式 [C] + [O] = {CO} (1) lg (Pco/ac* [%O])= 1149/T–2.002 以及反应 [Fe] + [O] = （FeO） (2) lg aFeo/[%O] = 6317/T – 2.739 得到反应（FeO）+ [C] = [Fe] + {CO} (3) lg (Pco/ac* aFeo)= –5170/T+4.736 结论钢液中C-Fe的选择性氧化平衡点为[C]＝0.035％，也就是说终点[C] < 0.035％时，钢水的过氧化比较严重。图1-1的统计数据也说明了这点。同时由式(1)可以求出此时熔池中的平衡氧含量为740ppm。 理论分析
1）终点 时钢水的 当终点[C]在0.02～0.04Ⅰ）有些 2）温度对氧含量的影响 200400 600800100012001400 16001800160016201640166016801700172017401760 终点温度（℃）终点氧含量（p p m ）
在终点[C] = 0.025~0.04%时，终点氧含量虽然较分散，但总的趋势是随着终点温度的升高，终点氧基本呈上升趋势。 渣中（FeO+MnO ）增加，终点[O]有增加趋势；
炼钢、铸锭过程中产生非金属夹杂物的原因
炼钢、铸锭过程中产生非金属夹杂物的原因 摘要：论述钢中非金属夹杂物对钢锭质圣的影响，分析了非金属夹杂物在冶炼和铸锭过程中产生的原因，提出了控制夹杂物产生的几点行之有效的措施。 关键词：非金属夹杂物冶炼浇注电弧炉精炼炉质，控制 非金属夹杂物，一般是指钢锭在冶炼和浇注过程中产生或混人的非金属相，都是一些金属元素（Fe、Mn、Al等）及51与非金属元素（0、S、N、P、C 等）结合而生成的氧化物和硫化物（如Feo、Si02、Mno、A12O3、MnS、MnC）等。非金属夹杂物按来源分为内生夹杂物和外来夹杂物。内生夹杂物是钢内部发生的反应产物或者因为温度降低而形成夹杂析出。外来夹杂物是由炉料带人，耐火材料及炉渣混人的颗粒。内生夹杂物可以以外来夹杂物为核心聚集到后者的颗粒上。外来夹杂物也可能与钢液反应被还原。钢中如果有非金属夹杂物的存在，即使在钢中含量极少（通常是小于万分之一）也会给钢的质量带来极为有害的影响。从2002年1～7月份重点产品的投料统计情况看，锻钢支承辊共生产68支，经探伤发现其中2支因有密集夹杂物缺陷而报废，有4支因有夹杂物等缺陷造成锻造裂纹。电站锻件钢共生产41支，经探伤发现其中4支有严重的条状缺陷，缺陷性质为夹杂物。半钢辊钢共生产27支，其中14支因夹杂物造成不同程度的裂纹。可见夹杂物对钢锭质量造成的经济损失是非常巨大的。 1 冶炼过程中产生非金属夹杂物的原因 造渣材料碱性电弧炉常用的造渣材料采用石灰、萤石。石灰，主要成份为CaO，其含量不应小于85%,SiO2含量不大于2%，硫含量应小于0.15％。石灰易吸收水分而变成粉末，所以，造渣时要使用刚烧好的、烧透的石灰，或对石灰进行预热后再使用，这样能防止石灰给钢液带人过多的水分，否则就会使钢液氢含量增加，影响钢的质量，严重时会使钢报废。萤石，主要成份为CaF2，含量为85％、95%, SiO2含量约为6％。石中若掺杂硫化物矿石，必须将这种萤石排除掉，否则会降低炉渣的脱硫能力，易造成硫化物（MnS）夹杂。 铁合金在冶炼时，如果使用烘烤时间短、烘烤温度低、甚至根本未经烘烤的铁合金材料，势必会增加外来夹杂物和气体带人钢液中的机会。经过烘烤的铁合金上到炉台，在寒冷的冬季，露天摆放的铁合金会很快凉下来，将这些凉的铁合金
钢中夹杂物的透射电镜研究
第28卷第1期 2010年1月 物理测试 Phy sics Ex aminatio n and T est ing V ol.28,No.1 Jan.2010 钢中夹杂物的透射电镜研究 张金民1, 王建顺2 (1.中国船舶重工集团公司第七二五研究所,河南洛阳471039;2.中油管道物资装备总公司,河北廊坊065000)摘 要:利用透射电镜研究了某钢中夹杂物的堆垛层错,电子衍射分析表明,夹杂物内存在15R 型长周期结构。利用双倾操作得到沿密排点列的特征衍射花样,分析夹杂物为面心立方结构,点阵常数为0.788nm 。观察了这种材料的(1-11- )系统衍射的一维晶格相及[011]晶带轴的高分辨像。关键词:钢;夹杂物;堆垛层错;长周期结构 中图分类号:T G 42,T G 115.21+5.3 文献标志码:A 文章编号:1001 0777(2010)01 0026 03 TEM Study of Inclusions in Steel ZH A NG Jin min 1, WANG Jian shun 2 (1.Luo yang Ship M aterial Research Inst itute.L uoyang 471039,Henan,China;2.Chines P et roleum Piping M aterial F ur nishment Par ent Co mpany,L ang fang 065000,H ebei,China) Abstract:T he stacking fault o f inclusio ns in a steel w as analy sed by tr ansmissio n electro n micr osco py (T EM ).It w as analysed by select ar ea diffr act ion patter ns (SA DP s)that there ex isted perio d stacking (L PS)str ucture of 15R ty pe in inclusio ns.Char acter istic SA DPs alo ng close packing r ang e of points wer e o btained by double tilt operation.T he structur e of inclusions is face centered cubic w ith lattice constant of 0.788nm.One dimension systematic reflex ions lattice imag es and H REM fo rmed by [011]zone axis w ere o bserv ed.Key words:steel;inclusion;stacking fault;L PS 作者简介:张金民(1975 ),男,硕士,工程师; E mail :zhangjin_min @yah https://www.360docs.net/doc/b43950749.html,; 收稿日期:2009 08 12 密堆长周期结构在晶体学中常常用密排层的堆垛来说明[1]。自然界中存在较多长周期结构材料。不同的工艺可以使材料具有不同的长周期结构,如镁合金在凝固过程中就形成18R 结构[2 3],其序列为ABABABCACA CABCBCBC,通过高温退火18R 结构基本转变为14H (ACBCBABABABCBC)。添加M n 、Cr 或V 等合金元素,可以提高T iA1晶体中电荷分布的对称性,可以降低T iA1的层错能[4]。研究长周期结构的堆垛方式,对于揭示材料性能具有重要作用。文章研究了一种T i A1 M n 长周期结构材料的微结构。 1 试验方法 将待观察钢试样线切割为0.5mm 的薄片,用砂纸打磨至50 m 左右。用5%高氯酸+95%酒精溶液双喷电解,然后离子减薄。观察用CM 200透射电镜,加速电压200kV,配有EDS 分析仪。 2 试验结果 图1(a)是夹杂物的T EM 形貌像,具有层状形 貌。EDS 分析其成分(原子数分数x ,%)主要为Ti 46.2、Al 34、M n 14.4、Cr 0.9、Fe 4.5,其选区电子衍射花样中,衍射花样沿密排点列方向上每隔4个弱的衍射斑点出现一个明亮的衍射斑,由于内部存在缺陷,有些斑点已经拉长形成条纹。可见夹杂物为密排长周期结构。绕密排点列进行大角度倾转双倾操作,选取3张特征衍射谱(图2),3张特征衍射谱对应电镜倾转台角度( , )分别为(8.1 ,-5 0 )、(38.06 ,-14.52 )、(48 ,-21.2 ),根据公式cos =cos( 1- 2)cos( 1- 2),可以计算出相对倾转角度分别为31.3 和11.95 。这与立方晶系[011]、[1-12]、[1- 23]晶向夹角30 和10.9 接近。以密排点列方向为x 轴,由平行四边形法则可以绘制密排点列方向晶带轴衍射斑点,如图3呈六角或 三角对称,为面心立方[1-11-]晶带轴电子衍射花样。因此夹杂物为面心立方结构,可以计算晶格常数为0.788nm,密排方向为[1-11-]方向。(1-11-)斑点距离之间有5个斑点[图1(c)]。可见其内部存在15R 长周期结构,可以表示为ABCBABCA CBCABAC 。
夹杂物的生成及控制
夹杂物的生成及控制 作者：shicm 发表日期：2007-5-28 阅读次数：763 1 非金属夹杂物情况及分类 按其化学成分组成和结构可以分以下几类 （1）氧化物夹杂：单一金属氧化物、硅酸盐、尖晶石和各种钙铝酸盐； （2）硫化物夹杂：MnS、CaS等，在轧制过程中具有良好的变形能力； （3）磷化物夹杂：CaP、BaP等还原脱磷产物，在一般钢种中较少出现； （4）氮化物夹杂：TiN、ZrN等夹杂物，是钢液从大气中吸氮的产物； （5）含不同类型夹杂物的复合夹杂。 按其来源主要分为两类： （1）外来夹杂物，主要来源为炉渣卷入钢液形成的卷渣、钢液或炉渣与炉衬耐火材料接触时的侵蚀产物、铁合金及其它炉料带入的夹杂等等，在浇铸过程未及时上浮而残留在钢中，它偶然出现，外形不规则，尺寸大，危害极大；（2）内生夹杂物，在液态或固态钢中，由于脱氧和凝固时进行的各类物理化学反应而形成的，主要是和钢中氧、硫、氮的反应产物,它的形成有四个阶段，钢液脱氧反应时形成的成为原生（一次）夹杂；出钢和浇铸过程中温度下降平衡移动时形成的成为二次夹杂；钢水凝固过程中生成为再生（三次）夹杂；固态相变时因溶解度变化而生成的成为四次夹杂；由于一次、三次夹杂生成和析出的热力学和动力学条件最有利，因此可以认为内生夹杂大部分是在脱氧和凝固时生成的，因此控制夹杂最主要的就是要加强脱氧和严格防止二次氧化。（3）一些尺寸较大的多相复合结构的夹杂物，有时是不同类型的内生夹杂复合而成，有时则是内生夹杂物与外来夹杂物互相包裹而形成的。 为了方便生产评级和比较，按照标准评级图显微检验法根据夹杂物形态和大小分布将夹杂物分为A、B、C、D、DS五类， 这五大类夹杂物代表最常观察到的夹杂物的类型和形态: —A类(硫化物类)：具有高的延展性，有较宽范围形态比(长度/宽度)的单个灰色夹杂物，一般端部呈圆角； —B类(氧化铝类)：大多数没有变形，带角的，形态比小(一般<3)，黑色或带蓝色的颗粒，沿轧制方向排成一行(至少有3个颗粒)； —C类(硅酸盐类)：具有高的延展性，有较宽范围形态比(一般>3)的单个呈黑色或深灰色夹杂物，一般端部呈锐角； —D类(球状氧化物类，如钙铝酸盐)：不变形，带角或圆形的，形态比小(一般<3)，黑色或带蓝色的，无规则分布的颗粒； —DS类(单颗粒球状类)：圆形或近似圆形，直径>13μm的单颗粒夹杂物。 每类夹杂物又根据非金属夹杂物颗粒宽度的不同分成粗系和细系两个系列，每个系列由表示夹杂物含量递增从0.5至3级的六个等级图片组成，根据100倍显微视场下与标准图谱对比，来确定夹杂物级别。
钢中夹杂物的类型及控制技术发展
钢中夹杂物的类型及控制技术发展 XX （河北联合大学冶金与能源学院，唐山，063009） 摘要：综合论述了钢中非金属夹杂物的按化学成分、形态、粒度、来源的分类以及控制夹杂物含量时所采用的气体搅拌-钢包吹氩、中间包气幕挡墙、电磁净化-钢包电磁搅拌、中间包离心分离和结晶器电磁制动、过滤器技术、超声处理技术和渣洗技术，并针对钢中夹杂物的控制技术的优、缺点进行了简要的归纳。随着氧化物冶金工艺纯净钢产品的开发,夹杂物去除技术的不断进步,非金属夹杂物的控制技术仍面临着新任务。 关键词：非金属夹杂物；夹杂物类型；控制技术 Types and Progress on Technique for Removel of inclusions in steel XX (College of Metallurgy and Energy Hebei United University, Tangshan 063009) Abstract：The behavior of inclusions in molten steel includes physical processes such as nucleation, growth, polymerization and transmission. The removal of inclusions can be seen as the result of transmission, which involves inclusion growth, floating and separating. The key progress on technique for removal of inclusions in steel is gas stirring-ladle argon blowing, gas shielding weir and dam in tundish, electromagnetic cleaning-ladle electromagnetic stirring, tundish centrifugal separating and mold electromagnetic braking, slag washing, ultrasonic technique ,and filter technique. Key words：non-metallic inclusions Typesof inclusions, Technique for Removel of inclusions 1引言 钢中非金属夹杂物是指钢中不具有金属性质的氧化物、硫化物、硅酸盐或氮化物。它们是钢在冶炼过程中加入脱氧剂而形成的氧化物、硅酸盐和钢在凝固过程中由于某些元素溶解度下降而形成的硫化
摘要：分析了连铸坯中夹杂物的来源和浇注过程中的二次氧化问题。
摘要:分析了连铸坯中夹杂物的来源和浇注过程中的二次氧化问题。介绍了国内外先进炼钢厂(新日铁、JFE、克鲁斯、迪林根、浦项和宝钢等)中间包夹杂物的去除与控制措施。通过增大中间包容量、采用H型中间包或离心流动中间包、设置中提供间包气幕挡墙和中间包控流装置,优化中间包结构。通过采用中间包密封吹氩技术控制中间包开浇的二次污染;采用汇流旋涡抑制器防止中间包浇注过程中卷渣;采用碱性包衬和碱性覆盖剂、中间包无氧化烘烤与电磁感应加热、中间包连续真空浇注处理和电磁过滤,可以降低钢水二次污染,防止二次氧化,促进夹杂物上浮,提高铸坯的质量。 前言随着用户对钢材质量要求的进一步提高,中间包的精炼功能也越来越受到人们的关注。作为设置在钢包和结晶器之间的冶金反应器,中间包除了实施钢水分配、稳定注流和保证连浇的基本功能外,还可以作为钢水的精炼容器。通过中间包冶金,可以防止钢水二次氧化和吸气、改善钢水流动状态、防止卷渣和促进夹杂物上浮、微调钢水成分、控制夹杂物形态和精确控制钢水过热度。中间包冶金对提高连铸机作业率和优化作业、顺利多炉连浇、扩大连铸品种改善铸坯质量等均起到重要作用。 1连铸坯中夹杂物的来源从炼钢生产流程来看,铸坯的洁净度主要取决于钢水进入结晶器之前的炼钢、精炼和中间包冶金工序,钢水中夹杂物的主要来源是内生夹杂物和外来夹杂物。 1 . 1内生夹杂物内生夹杂物主要是脱氧产物,是钢中的合金化元素与溶解在钢水中的氧以及硫、氮的反应产物。如铝镇静钢,脱氧产物以Al 2O3为主;硅镇静钢,脱氧产物以MnO?Si O 2 为主;钙处理钢,脱氧产物以mCaO?nAl 2O3、mCaO?nAl 2O 3 ?X为主;钛处理钢,脱氧产物以Ti O2、Al 2O3、Ti N、Al 2O3 与Ti N复合夹杂物为主。 内生夹杂物数量多,颗粒较小(一般小于10μm) ,分布较均匀,成分简单,对钢的质量危害较小。 1 . 2外来夹杂物外来夹杂物是指从炼钢到浇注的过程中,二次氧化产物和机械卷入钢中的各种氧化物。外来夹杂物数量少,尺寸较大,多在30～300μm,成分复杂,在钢中呈偶然分布,对钢质危害大。浇注过程中的二次氧化源有空气(主要是钢水裸露吸氧、注流与空气接触和注流卷入空气吸氧)、转炉下渣、钢包顶渣和中间包覆盖剂、耐火材料等。与中间包工序相关的二次氧化问题如下:(1)注流与空气接触吸氧注流比表面积与水口直径成反比,小方坯水口直径小,注流比表面积大,二次氧化严重。如果水口烧氧、散流,则二次氧化加剧。(2)注流卷入空气吸氧从钢包水口流出流到中间包的过程中,注流卷入空气的四种现象是:层流、脉动注流(层流→紊流过渡区)、注流表面锯齿状和紊流注流(注流表面粗糙)、注流变为液滴(吸氧速率比光滑注流大60倍)。(3)钢水裸露吸氧如果中间包表面积为5 m2,熔池深度0 . 7 m,由注流冲击引起的中间包钢水液面的裸露每 1 . 15 s就更新一次, 1 min内则要更新52次,裸露于空气中的钢水表面积为260 m2,。
钢夹杂物危害及应对措施
钢夹杂物危害及应对措施 一、前言 钢铁业是几乎所有重工业的基础与支柱，在国民经济中的重要性不言而喻。钢铁材料是人类社会最主要使用的结构材料，也是产量最大应用最广泛的功能材料，在经济发展中发挥着举足轻重的作用。钢铁材料是人类社会的基础材料，是社会文明的标志。从纪元年代前后，世界主要文明地区陆续进入铁器时代以后，钢铁材料在人类生产、生活、战争中起到了举足轻重的作用。一直到今天，钢铁材料的这种作用不但没有减弱，而是在不断增强。房屋建筑、交通运输、能源生产、机器制造等都是立足于钢铁材料的应用基础之上；钢铁材料是诸多工业领域中的必选材料，既是许多领域不可替代的结构材料，也是产量最大覆盖而极广的功能材料。钢铁工业长期以来是世界各国国民经济的基础产业，在国民经济中具有重要的地位，钢铁工业发展水平如何历来是一个国家综合国力的重要指标。 洁净钢是一个相对概念，一般认为：洁净钢指钢中五大杂质元素(S 、P 、H 、N 、O) 含量较低,且对夹杂物(主要指氧化物和硫化物) 进行严格控制的钢种, 主要包括：钢中总氧含量低，夹杂物数量少、尺寸小、分布均匀，脆性夹杂物少及其合适的夹杂物形态。钢的纯净化技术是生产高性能、高质量产品的基础，代表钢铁冶金企业的技术装备水平。20 世纪80 年代以来，钢的洁净度不断提高。日本2000年批量生产的洁净钢中，有害元素(P、S、N、O、H) 总量可达0.005 %，中国宝钢可达0.008 %,国内外钢厂生产洁净钢水平见表1 表1 国内外一些钢厂生产的洁净钢水平单位: ×10 - 6
随着现代科技的进步和现代工业的发展对钢的质量要求越来越高，钢中夹杂物（主要是氧化物夹杂）严重影响钢材质量，随着洁净钢和纯净钢概念的提出，更是对钢中夹杂物的控制提出苛刻的要求。钢中夹杂物能降低钢的塑性，韧性和疲劳寿命，使钢的加工性能变坏，对钢材表面光洁度和焊接性能有直接影响。 钢中的夹杂物对于钢材性能影响很大例如钢中夹杂物可导致汽车和电气产品用薄钢板的表面缺陷、DI罐用薄钢板裂纹、管线钢氢致裂纹、轮胎子午线加工过程断线、轴承钢疲劳性能恶化，同时钢中非金属夹杂物对于钢板抗撕裂性能和低温冲击韧性也有不利影响。随着钢铁工业的不断发展，对钢的性能及其化学成分、组织均匀性的要求越来越高。钢铁产品将按着钢液洁净度高、成分控制精度高和产品性能稳定性能高的方向发展，其中洁净度钢的生产是2l世纪钢铁企业面临的重大课题。 二、钢中夹杂物的分类 分类方法很多，但常见的有以下四种： 1．按来源分类，可分为两类： (1)外来夹杂物：耐火材料、熔渣或两者的反应产物混入钢中并残留在钢中的颗粒夹杂称为外来夹杂。包括从炉衬或包衬、或从汤道砖、中包绝热板、保护渣进入钢水中的夹杂物（有人还将钢水二次氧化生成的夹杂物包括在内）。这类夹杂颗粒较大，易于上浮，但在钢中，它们的出现带着偶然性且不规则。 (2)内生夹杂物：在冶炼、浇注和凝固过程中，钢液、固体钢内进行着各种化学反应，对于在冶炼过程中所形成的化合物、脱氧时产生的脱氧产物、或在钢水凝固过程产生的化合物，当这些化合物来不及从钢水中彻底排出而残存在钢中者，叫做内在的非金属夹杂物。内生夹杂物形成的时间可分为四个阶段： ①一次夹杂：钢液脱氧反应时生成的脱氧产物； ②二次夹杂：在出钢和浇注过程中温度下降平衡移动时生成的夹杂物； ③三次夹杂：凝固过程中生成的夹杂； ④四次夹杂：固态相变时因溶解度变化生成的夹杂。 一般说来外来夹杂物颗粒较大，在钢中比较集中，而内生夹杂物则与此相反。从组成来看，内生夹杂物可以是简单组成，也可以是复杂组成；可以是单
20g钢中夹杂物研究精品
【关键字】质量、问题、充分、整体、制定、研究、措施、规律、关键、稳定、理想、能力、结构、水平、检验、分析、形成、保护、满足、严格、开展、优先、发挥、解决、优化、调整、改善、加强、实现、提高、显著改善、实施、改进 20g钢中夹杂物研究 闫卫兵1，2，杨海平2，任毅1，2 (1．北京科技大学冶金学院，北京100083; 2．河北钢铁集团宣钢公司炼钢厂，河北宣 化075100) 摘要:20g钢在轧制过程中易发生表面纵裂，对钢水中氧、氮含量和纯净度要求严格。研究了宣钢炼钢厂生产20g钢过程中各工序钢中全氧及氮含量的变化，夹杂物的种类及粒度分布，大型夹杂物的组成、分布及其来源。介绍了非稳态浇铸对铸坯洁净度的影响，使用示踪剂追踪了夹杂物的来源，并制定了改进措施，20g钢铸坯质量得到显著改善。 关键词:20g钢;夹杂物;研究 1 前言 宣钢炼钢厂生产20g钢工艺流程为:120 t顶底复吹转炉→130t LF精炼→连铸。选取了20g钢1个中包浇次的中间包前2炉取样。在钢包和中间包钢液中取氧氮样、电解样，在连铸浇铸过程中切取铸坯样，取样前在钢包渣、中间包覆盖剂加入示踪元素，并利用结晶器保护渣中固有的示踪剂K和Na跟踪钢包渣、中间包覆盖剂、结晶器对钢液的污染。根据铸坯样中夹杂物的示踪剂判定夹杂物的来源，对铸坯样进行夹杂物的检验，分析其夹杂物的种类、数量、形态、分布。 2 各工序钢中全氧及氮含量的变化 钢中的氧、氮含量主要与转炉冶炼、炉外精炼及保护浇铸有关。因此，分别在钢包、中间包及铸坯取样，精炼过程钢中平均T［O］和［N］的变化规律如图1所示，浇铸过程中间包钢液中平均T［O］和［N］的变化规律如图2所示，铸坯中平均T［O］和［N］的变化规律如图3所示。 由图1可知，20g 钢在精炼过程中的氧、氮含量变化为:在LF精炼过程中吹氩搅拌，钢液面波动较大，极易发生二次氧化，致使钢中氧氮含量升高;LF精炼末期，钢水通过弱氩气底吹，使钢水中氧氮含量降低。 分析图1、2可知，20g钢在浇铸过程中的氧、氮含量变化为:钢液由钢包流入中间包时保护浇铸效果较差，二次氧化严重，且非稳态钢液面波动较大，容易造成卷渣，致使钢液污染，洁净度下降。非稳态浇铸时钢液洁净度较差，二次氧化严重，应严格保护浇铸。换包时应及时调整拉速，避免中间包钢液面产生较大波动。 一般在浇铸过程中，钢液中的夹杂物经过钢包和中间包的上浮，夹杂物数量减少，钢的洁净度升高。但在图3(a)所示的试验中，铸坯中的T［O］和［N］却有升高的反常现象，为了核实数据的准确性，将铸坯中切取的备样再次进行氧氮分析，结果如图3(b)所示。分析认为:中间包内钢液由1流向6流流动过程中有二次氧化，致使6流铸坯中氧氮含量升高。 3 各工序钢中夹杂物的分析 对20g钢试样进行金相试验，观察钢中夹杂物的形貌，主要有球形、三角形和不规则夹杂物3种。 3．1 LF精炼中夹杂物的组成 LF精炼中钢水的夹杂物主要是球形，其他氧化物和点状硫化物尺寸较小。其中钙铝酸盐和钙硅酸盐较多，硫化钙夹杂较少。钙铝酸盐夹杂组成为Ca 20%～50%、Al 10%～15%、Si 5%～7% 。 3．2 LF处理后夹杂物的组成 LF处理后钢水中沿晶硫化物较多，且有聚集状铝氧化物。钢水中的夹杂物主要有硫化
铸钢的金相组织及检验
铸钢的金相组织及检验 一、铸造碳钢的金相组织及检验 （一）铸造碳钢的显微组织 1．铸态组织为铁素体＋珠光体＋魏氏组织。如图8-1、图8-2。 图8-1 ZG230-450铸钢铸态组织(100×) 图8-2 ZG310-570铸钢铸态组织(100×) 铸态组织的形貌和组成相的含量与钢的碳含量有关。碳含量越低的铸钢，铁素体含量越多，魏氏组织的针状越明显、越发达，数量也多。随铸钢碳含量的增加，珠光体量增多，魏氏组织中的针状和三角形的铁素体量减少，针齿变短，量也减少，而块状和晶界上的网状铁素体粗化，含量也增多。若存在严重的魏氏组织，或存在大量低熔点非金属夹杂物沿晶界呈断续网状分布，将使铸钢的脆性显著增加。 2．退火组织为铁素体＋珠光体。铁素体呈细等轴晶。珠光体分布形态随钢的碳含量增加而变化。随钢的碳含量增加，珠光体呈断续网状分布→网状分布→珠光体与铁素体均匀分布，其含量也不断增多。若退火组织中存在残留的铸态组织或组织粗化均属于不正常组织。 3．正火组织为铁素体＋珠光体，分布较均匀，如图8-3。与退火组织相比较，正火组织的组成相更细、更均匀，珠光体含量稍多。若存在残留铸态组织或组织粗化均属不正常组织。 4．调质组织 ZG270-500以上牌号的铸造碳钢可进行调质处理，组织为回火索氏体，见图8-4。若出现未溶铁素体或粗大的回火索氏体属不正常组织。 图8-3 ZG230-450 铸钢正火组织(100 ×) 图8-4 ZG35CrMo铸钢调质组织(650×) 5．几种常用铸造碳钢的组织见表8-1, 表8-1 常用铸造碳钢的组织 铸造碳钢 ZG200-400 ZG230-450 ZG270-500 ZG310-570 ZG340-640 显 微 组 织铸态魏氏组织+块状铁素体+珠光体珠光体+魏氏组织+铁素体珠光体+铁素体 部分铁素体呈网状分布铁素体呈网状分布 退火铁素体+珠光体珠光体+铁素体 珠光体呈断续网状分布珠光体呈网状分布 正火铁素体+珠光体珠光体+铁素体 调质回火索氏体 （二）铸造碳钢的质量检验 铸造碳钢多数用于一般工程，金相检验按照GB/T 8493-1987《一般工程用铸造碳钢金相》标准进行。主要是在金相显微镜下进行显微组织鉴别及晶粒度和非金属夹杂物级别的测定。标准规定金相试样从力学性能试块或试样上切取，特殊情况由供需双方协商决定。 1．显微组织检验试样用2~4％硝酸酒精溶液侵蚀后，在显微镜下按大多数视场确定其组织。对铸态、退火、正火态组织放大100倍观察，对调质态组织在500倍下鉴别。 GB/T 8493-1987标准对ZG200-400、ZG230-450、ZG270-500, ZG310-577、ZG340-640五种铸钢分别按铸态、退火、正火及调质状态下的正常和非正常组织的特征列表作了文字说明，并列出了标准组织照片，供对照评定。 2．晶粒度测定奥氏体晶粒度和铁素体晶粒度的测定方法，按 GB/T 8493-1987标准的规定执行。被测试样在放大100倍下与标准晶粒度图对照进行评级。若放大倍数为非100倍时，按YB/T 5148标准规定的方
夹杂物控制攻关方案
夹杂物控制方案 夹杂物控制是高品质钢生产的关键环节，也是控制生产成本的重要环节。非金属夹杂物降低了钢的塑形、韧性和疲劳寿命，使钢的冷热加工性能乃至某些物理性能变坏。中厚板生产，采用铝脱氧工艺，容易出现B类夹杂超标，连铸过程往往在铸坯1/4处夹杂物富集，存在大量的大颗粒氧化物脆性夹杂，造成板材B类夹杂物超标。除此之外，A类硫化物夹杂主要是在钢水凝固过程，随着温度的降低，1415℃时开始大量析出，1000℃左右全部析出，针对凝固过程控制冷却强度等控制A类夹杂物。接下来要开展的工作方案如下： 一、B类夹杂物控制改善 1）转炉终点氧含量。夹杂物的多少与钢水中氧含量有直接的关系，控制终点氧含量，通过副枪测定[%C]和[%O]，保证波动在C-O平衡曲线附近。通过炼几炉235B钢种，统计一下转炉终点[%O]. [%C]=0.16 T=1600℃ Pco=100KPa，得出理论[%O]=160ppm。 2）脱氧剂的选择。ASM复合脱氧剂的脱氧能力大于单一Al脱氧剂，不同脱氧剂形成脱氧产物不同，脱氧剂的消耗量也不同。选择不同的脱氧剂，加入量如何确定？ 3）严禁转炉出钢下渣，通过检测包渣（FeO+MgO）。 4）出钢脱氧后吹氩去除脱氧产物。不同脱氧剂形成的脱氧产物不同，大部分为低熔点液态大颗粒产物，氩气流量的控制加速夹杂物的上浮去除。
5）精炼工艺。根据进站[%O],目标[%O]决定喂多少铝线，在此基础上进行Ca处理，喂多少Ca线必须通过理论计算，生成C12A7。根据钙处理后变性产物，决定精炼渣系成分的选择，包括碱度、MI指数、w[%FeO+MgO]、w[Al2O3]。出站前，软吹气量控制，是根据流量计还是根据渣眼裸露直径？ 6）防止二次氧化。全程保护浇注，长水口及浸入式水口氩封。 二、A类夹杂物控制改善 硫化物夹杂主要是在钢的凝固过程析出，控制工艺从两方面下手：1、LF深脱硫，使得钢中[%S]降低；2、改善冷却条件，调整冷却速率，二冷配水如何使得MnS选分析出。而硫化物主要想控制生成I类硫化物，纺锤状，轧制不易变形。措施：氧含量控制，w[%O]大于120ppm。[Mn]/[S]比控制，[%S]40-100ppm，锰硫比控制20。钙含量，控制钢中[%Ca]/[%S]大于0.2。除此之外，冷却速率的增加，MnS 析出颗粒较细，数量增多，增加析出温度区域冷却强度（100℃/min)。改善中心偏析。轧制工艺，MnS的塑性变形温度在1000-1050℃较低，控制轧制温度在这个范围。 以上为综合考虑影响夹杂物超标的每个工艺点，具体改变哪个参数，如何选取合适的参数，需要下一步针对性研究，以上只是思路过程。在调整一个工艺参数后，如何取样分析等都需要下一步严格制定。比如转炉高拉碳控制氧含量多少ppm合适，需要摸清现在一次拉碳时氧含量，根据碳含量，确定终点碳氧积在不在平衡曲线附近等等。
连铸板坯中夹杂物的行为研究_张爱民
张爱民 李建民 杨宪礼 关凤纯 蔡开科 (济南钢铁集团总公司) (北京科技大学) 摘 要 结合济钢实际生产,通过在炼钢和连铸过程的各个阶段加入不同的示踪剂及其成分含量变化情况,系统分析与深入研究了连铸坯中夹杂物的来源、大小和分布规律。 关键词 示踪剂 夹杂物 连铸坯 STUDY ON BEHAVIORS OF INCLUSION DURING SLAB C ASTING ZHANG Aimin LI Jianmin YANG Xianli (Jinan Iron and Steel Gro up Co.) GUAN Feng chun CAI Kaike (U niversity of Science and Technolog y Beijing) ABSTRACT In this paper,by adding different tr acer elements into slag and ladle and tundish lining,the inclusions so urce,size and distribution w ere studied. KEY WORDS tracer element,inclusion,CC slab 1 前言 夹杂物的来源是一个十分复杂的过程,在炼钢生产过程中,如何防止钢水污染,消除铸坯缺陷,减少连铸坯中的夹杂物含量,提高铸坯质量一直是冶金工作者研究的课题。本研究摸清了济钢现行板坯生产工艺条件下,从转炉→吹氩站→中间包→结晶器→铸坯全过程中夹杂物的水平及其演变规律,以确定钢中夹杂物水平在国内所处的档次。同时,采取了有针对性的改进措施和对策,以达到提高连铸坯清洁度水平的目的。 2 试验方法 采用示踪剂跟踪夹杂物的具体来源,在转炉出钢过程中,在钢包中配入渣量10%的CeO2,在中间包覆盖剂中配入渣量8%的Pr6O11,在钢包耐火材料中配入6%的La2O3,在中间包涂料中配入8%的ZrO2。通过以上4种示踪剂,跟踪钢包渣、钢包耐火材料、中间包覆盖剂和中间包涂料对铸坯中夹杂物的贡献。根据夹杂物中的Na和K的含量来判定结晶器保护渣对夹杂物的影响。对进行示踪试验的钢种Q235B分别在转炉、吹氩站、中间包、结晶器、铸坯等部位进行取样,使用低倍、化学、金相和电子探针等多种分析手段来进行检测分析。 试验过程中的具体工艺参数为,在25t氧气顶吹转炉冶炼,试验钢种为Q235B,采用双挡渣出钢。出钢时采用向钢包中加入高碳Mn-Fe240kg/炉, Si-Fe100kg/炉和Si-Al-Ba30kg/炉的脱氧合金化工艺。钢包容量为40t,钢包渣层厚度平均为55 m m,水口为高铝质。中间包为矩形结构,容量12t,表观停留时钢水液面不能低于700m m,包内无挡墙。连铸机结晶器为弧型结构,长度784mm,平均浇注速度为0.95m/min,板坯截面尺寸为200mm×1250mm。整个示踪试验共连续取样20炉,所有数据均为检测结果的算术平均值。 3 检测结果与讨论 3.1 吹氩对钢水清洁度的影响 经过钢包吹氩,钢水中的T[O]、显微夹杂和大颗粒夹杂物变化情况如表1所示。由表1可见,吹氩使得T[O]、显微夹杂和大颗粒夹杂物都有不同程度的降低。由此可见,保持良好的吹氩操作工艺,对去除钢中夹杂物尤其是大颗粒夹杂物非常显著。 y 联系人:张爱民,工程师,济南(250101)济南钢铁集团总公司技术中心
电渣重熔过程中夹杂物的控制
电渣重熔过程中夹杂物的控制 摘要：非金属夹杂物在钢的性能中起着重要的作用。它在钢中的分布不仅破坏 了基体的连续性，而且导致材料的塑性、韧性和疲劳性能降低，并且微孔和裂纹 容易在夹杂物和钢的界面形成疲劳断裂或者引起其他缺陷，因此，在炼钢过程中，必须要正确控制夹杂物。电渣重熔（ESR）技术能有效的去除钢中的非金属夹杂物，并能对钢中夹杂物的分布进行改善，随着钢的质量要求的不断提高，一般重 熔技术已不能满足洁净钢的生产要求。 关键词：电渣重熔；夹杂物；控制 前言 随着现代化工业技术迅速发展，对各种钢材纯度的要求日趋严格，势必对钢 材的强度、塑性及疲劳等性能指标提出更高的要求。非金属夹杂物作为独立相存 在于钢中，将导致应力集中，引起疲劳断裂，严重影响了钢的使用性能。同时， 非金属夹杂物的尺寸、形态及在钢中的数量和分布，严重破坏了钢基体的连续性，加大了钢中组织的不均匀性，必然造成钢的使用寿命降低等系列问题。因此，非 金属夹杂物在钢中的尺寸、形态、数量及分布是评定钢材质量的一个重要指标。 鉴于此，提高合金母材的质量和纯度，生产出洁净钢，或有效控制非金属夹杂物 性质、形态及分布，是冶炼和铸锭过程中的一个重要环节。电渣重熔的显著优点 之一就是可以显著降低电渣钢中非金属夹杂物的数量，并改变其在钢中的分布。 但电渣重熔在去除原生夹杂物的同时将产生新的夹杂物，这些夹杂物会对钢材质 量产生影响。 1实验材料与方法 将电渣重熔后的1Cr13钢锻件（锻压工艺参数为镦粗比4，拔长比1.7，始锻 温度1180℃）升温到650℃保温6h，升温到960℃保温5h后雾冷到室温，再升 温到770℃保温8h后空冷到室温，试样取自钢锭热处理后锻坯，制成尺寸为 30mm×30mm×50mm的长方形试样，经磨制、抛光、浸蚀（4%硝酸酒精）后，进行金相显微组织观察。采用蔡司Zeiss金相显微镜观察夹杂物形态，利用日立公 司的S-3000N电镜进行显微组织观察和能谱分析，确定夹杂物的元素组成。 2实验结果与分析 2.1显微组织分析 1Cr13钢电渣重熔显微组织中夹杂物的形貌。黑褐色粒状物经锻压后无变形 只是破碎，初步确定为脆性夹杂。中浅灰色似纺锤体的物质经锻压后沿变形方向 延伸成带状，具有良好的塑性，初步确定为塑性夹杂。 2.2扫描电镜及能谱分析 本实验采用金相法与微观区域成分分析相结合，用金相显微镜和能谱分析测 试仪对1Cr13钢锻件成分进行分析，测定尺寸大于1μm夹杂物的元素组成，并对个别元素进行面扫描分析，通过能谱仪对其进行成分分析，得出各元素的质量分 数谱线。在本测试中Fe、Cr是1Cr13钢的主要成分，在进行夹杂物成分分析时不予考虑。夹杂物中的Fe、Cr、F、O、Si和Ca元素进行能谱分析可以看出，F （wt%）=14.68%、Si（wt%）=3.3%、O（wt%）=11.61%、Ca（wt%）=0.33%，对 比1Cr13锻件用钢的化学成分，O、F、Si和Ca都超出标准。1Cr13钢夹杂物中块 状的脆性夹杂物中含有的主要元素有O和Si，且分布较为集中，而F元素含量居
金相夹杂物的判定
钢中非金属夹杂物的金相鉴定 杨桂荣王祖宽 (河北理工学院冶金系) 摘要论述了钢中非金属夹杂物的来源,分布及对钢的质量的影响,利用它们在金相显微镜下的不同特征进行定性定量的检测,判定钢材质量。 关键词钢夹杂物金相检验 0 引言 由于现代工程技术的发展对钢的强度、韧性、加工性能等要求日趋严格,所以对钢铁材质要求也越来越高。非金属夹杂物作为独立相存在于钢中,破坏了钢基本的连续性,使钢组织的不均匀性增大。因此钢中非金属夹杂物的存在,对钢的性能产生强烈影响。根据非金属夹杂物的性质、形态、分布、尺寸及含量等因素的不同,对钢性能的影响也不同。为了提高金属材料的质量,生产非金属夹杂物少的洁净钢,或控制非金属夹杂物性质和要求的形态,这是冶炼和铸锭过程中的一个艰巨任务。而对于金相分析工作者来说,如何正确判断和鉴定非金属夹杂物,是十分重要的。 鉴别非金属夹杂物的工作首先是在金相显微镜下进行,利用明视场观察夹杂物的颜色、形态、大小和分布;在暗视场下观察夹杂物的固有色彩和透明度;在偏振光正交下观察夹杂物的各种光学性质,从而判断夹杂物的类型,根据夹杂物的分布情况及数量评定相应的级别,评判其对钢材性能的影响。目前检验、研究钢中非金属夹杂物的方法很多。有化学法、岩相法、金相法、电子探针、电子扫描法等等。本文仅就用金相法检验钢中非金属夹杂物作一些介绍。 1 钢中非金属夹杂物的来源分类 1.1 内生夹杂物 它是金属在熔炼过程中,各种物理化学反应形成的夹杂物。内生夹杂物一般来说分布比较均匀,颗粒也比较小。 1.2 外来夹杂物 它是金属在熔炼过程中与外界物质接触发生作用产生的夹杂物。如炉料表面的砂土和炉衬等与金属液作用,形成熔渣而滞留在金属中,其中也包括加入的熔剂。这类夹杂物一般的特征是外形不规则,尺寸比较大。 2 钢中非金属夹杂物按化学成分分类 2.1 氧化物系夹杂 简单氧化物有FeO、Fe2O3、MnO、SiO2、Al2O3、MgO、Cu2O等。在铸钢中,当用硅铁或铝进行脱氧时,SiO2和Al2O3夹杂比较党见。Al2O3在钢中常常以球形聚集呈葡萄状。在铝、镁合金中,夹杂主要是Al2O3和MgO。复杂氧化物,包括尖晶石类夹杂物和各种钙的铝酸盐等,钙的铝酸盐如图1所示。硅酸盐夹杂也属于复杂氧化物夹杂。这类夹杂物[2]有2FeO·SiO2(铁硅酸盐)、2MnO·SiO2(锰硅酸盐)、CaO·SiO2(钙硅酸盐)等。这类夹杂物在钢的凝固过程中,由于冷却速度较快,某些液态的硅酸盐来不及结晶,其全部或部分以玻璃态的形式保存于钢中,如图2所示。 2.2 硫化物系夹杂
钢中夹杂物浅析
钢中夹杂物浅析 1. 钢中夹杂物的分类 1.1 根据钢中非金属夹杂物的来源分类 （1）内生夹杂物钢在冶炼过程中，脱氧反应会产生氧化物和硅酸盐等产物，若在钢液凝固前未浮出，将留在钢中。溶解在钢液中的氧、硫、氮等杂质元素在降温和凝固时，由于溶解度的降低，与其他元素结合以化合物形式从液相或固溶体中析出，最后留在钢锭中，它是金属在熔炼过程中，各种物理化学变化而形成的夹杂物。内生夹杂物分布比较均匀，颗粒也较小，正确的操作和合理的工艺措施可以减少其数量和改变其成分、大小和分布情况，但一般来说是不可避免的。 （2）外来夹杂物钢在冶炼和浇注过程中悬浮在钢液表面的炉渣、或由炼钢炉、出钢槽和钢包等内壁剥落的耐火材料或其他夹杂物在钢液凝固前未及时清除而留于钢中。它是金属在熔炼过程中与外界物质接触发生作用产生的夹杂物。如炉料表面的砂土和炉衬等与金属液作用，形成熔渣而滞留在金属中，其中也包括加入的熔剂。这类夹杂物一般的特征是外形不规则，尺寸比较大，分布也没有规律，又称为粗夹杂。这类夹杂物通过正确的操作是可以避免的。 1.2 根据夹杂物的形态和分布，标准图谱分为A、B、C、D和DS五大类。 这五大类夹杂物代表最常观察到的夹杂物的类型和形态: （1）A类(硫化物类)：具有高的延展性，有较宽范围形态比(长度/宽度)的单个灰色夹杂物，一般端部呈圆角； （2）B类(氧化铝类)：大多数没有变形，带角的，形态比小(一般<3)，黑色或带蓝色的颗粒，沿轧制方向排成一行(至少有3个颗粒)； （3）C类(硅酸盐类)：具有高的延展性，有较宽范围形态比(一般>3)的单个呈黑色或深灰色夹杂物，一般端部呈锐角； （4）D类(球状氧化物类)：不变形，带角或圆形的，形态比小(一般<3),黑色或带蓝色的，无规则分布的颗粒； （5）DS 类(单颗粒球状类)：圆形或近似圆形，直径>13μm的单颗粒夹杂物。 2. 钢中夹杂物主要类型及特征 2.1 硫化物
1概述、夹杂物分类及形貌
材料与冶金学院 金属材料工程系 从善海主讲 夹杂物工程（第一部分）钢中夹杂物的种类、形态及对钢性能的影响 第一讲：概述、夹杂物分类及形貌 注意：一切关于它的组成、形貌、来源、以及如何消除它都是有价值的。 ●一个夹杂物核（内生的或外来）从它进入钢液的瞬间开始就一、 概述 非金属夹杂物最难掌握的特点： 不能预先确定它们将在什么地方以何种形式出现。 武钢机总大型夹杂物引起的淬火裂纹 因为碳化物是钢的基体中的组分，不应属于夹杂物。 碳化物或金属间相是否夹杂物 非金属夹杂物是指其存在状态不受一般热处理的显著影响的非金属化合物。
化学式:Al 2O 3 ，熔点2050oC，比重：3.96， 显微硬度：3000-4500㎏/㎜2，结晶类型：六方系(在钢的夹杂物中只发现Al 2O 3 ) 氧化铝物性 氧化物特征氧化铝电镜形貌 0.5 1.0 1.5 Energy (keV) 500 1000 cps O Al 氧化铝能谱 o Al Elmt Element Atomic Compound % % % Al 37.01 30.47 Al2O3 69.93 Ca 21.49 11.91 CaO 30.07 Elmt Element Atomic Compound Element Atomic Compound % % % Mg 0.52 0.48 Mg 0.52 0.48 MgO MgO MgO 0.86 0.86 Al 33.73 28.22 Al2O3 63.74 Ca 25.30 14.25 Ca 25.30 14.25 CaO CaO CaO 35.40 35.40 O 40.45 57.05 Elmt Elmt Element Element Atomic Atomic Compound Compound % % % % % % % Mg Mg 1.88 1.88 1.88 1.62 1.62 1.62 MgO MgO MgO 3.12 3.12 Al Al 46.85 46.85 46.85 36.22 Al2O3 88.52 36.22 Al2O3 88.52 Ca Ca 5.98 5.98 5.98 3.11 3.11 3.11 CaO CaO CaO 8.36 8.36 O 45.29 O 45.29 59.05 59.05 59.05