夹杂物研究

一、夹杂物的分类
1、按夹杂物来源分类:可分为内生夹杂物和外来夹杂物。内生夹杂物包括脱氧产物,凝固再生夹杂物;外来夹杂物包括二次氧化产物、夹渣耐火材料侵蚀物等。
2、按夹杂物尺寸分:一般分为超显微夹杂物、显微夹杂物和大型夹杂物。超显微夹杂物是指尺寸小于1μm的夹杂物,包括氮化物、氧化物及硫化物等;显微夹杂物是指尺寸为1μm-100μm(或1μm-50μm)的夹杂物,主要是脱氧产物。大型夹杂物是指尺寸大于100μm(或大于50μm)的夹杂物,主要是外来夹杂物。
3、按夹杂物组成分:钢中夹杂物可分为简单金属氧化物、硅酸盐、钙铝酸盐和尖晶石类夹杂物,硫化物,氮化物。
①简单金属氧化物包括:FeO、MnO、SiO2、Al2O3;
②硅酸盐包括:FeO-MnO-SiO2、Al2O3·SiO2、MnO-SiO2、复杂硅酸盐FeO-SiO2-MnO-Al2O3;
③钙铝酸盐包括:CaO·Al2O3、12 CaO·7Al2O3、6CaO·Al2O3、CaO·2Al2O3;
④尖晶石杂物包括:MnO·Al2O3 、MgO·Al2O3 、MgO·Cr2O3。
⑤硫化物:MnS、FeS、CaS;
⑥氮化物:TiN等。
4、按性能分类:可分为塑形夹杂物、脆性夹杂物和不变形夹杂物。塑性夹杂物轧制时延伸成条带状,FeS、MnS以及SiO2含量为40%-60%的低熔点硅酸盐夹杂。脆性夹杂物热加工时不变形,会沿加工方向破裂,Al2O3、尖晶石型复合氧化物等高熔点高硬度夹杂物。不变形夹杂物轧制时保持原来球状,这类夹杂物有SiO2含量大于70%的硅酸盐、钙铝酸盐、高熔点硫化物(如CaS)以及氮化物等。
5、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:
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) ,黑或带蓝的颗粒,
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) 的单个呈黑或深灰夹杂一般端部呈锐角;
D类(球状氧化物类):不变形,带角或圆形的,形态比小(一般<3) ,黑或带蓝的,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。
二、夹杂物的形貌
硫化物类:不透明状,浅灰,通常呈链状。
硅酸盐类:透明球状,颜较浅(显微镜下)。硅酸盐类夹杂多为状、片状或块状。
硅铝酸盐:不透明状,颜较深,通常呈暗灰或深灰。
SiO2:在金相显微镜下为透明、浅亮黄,为块状。
铝酸钙类:复合氧化物,不变形,孤立球状存在,呈灰褐。
镁铝尖晶石类:呈透明状,尺寸较大。
三、夹杂物的来源及成因
第一段中提到夹杂物按来源可分为外来夹杂物和内生夹杂物。外来夹杂是由原材料、炉渣、耐火材料等引起的。如炼钢的废钢带入的泥沙、铅锌砷锑鉍等,出钢时钢液混渣,炉衬、中间包等耐火材料的侵蚀、冲刷剥离等造成的。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。
内生夹杂物形成的时间可分为四个阶段:
    ①一次夹杂(原生夹杂):钢液脱氧反应时生成的脱氧产物;机房新风节能系统
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(再生夹杂):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。
钢中的内生夹杂物大部分是一次夹杂和二次夹杂。钢在熔炼的过程中为了去除由原料带入的杂质及有害元素,往往采取氧化法冶炼。作为沉淀脱氧剂的硅铁、锰铁等直接加入钢液,它的脱氧产物是SIO2和MnO,MnS等,用铝作为终脱氧剂脱氧其产物是AI2O3,其中一部分会上浮排除,当然还会有部分存在于钢液中,造成氧化物夹杂。另一方面,由于钢液中存在少量的氮、硫、磷、氢、氧,他们也会与铁等元素发生反应生成非金属夹杂物。分为硫化物、氧化物、氮化物,如FeS、MnS、SIO2、VN、TiN等,简单氧化物MnO、FeO、AI2O3等,复合氧化物FeO·MnO,FeO·AI2O3,还有铁硅酸盐、锰硅酸盐等。
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;可以是单相的,也可以是多相的。在铸坯凝固以及随后的冷却过程中,夹杂物不仅与钢基体保持平衡,而且夹杂物本身也不断发生改变,例如析出新的化合物以趋于稳定状态。在轧制或热处理时,每次加热都为夹杂物和钢基体之间趋向平衡提供了条件,在室温下所观察到的夹杂物,实际上是经过了一系列复杂变化的结果。
攀藤网
按钢的冶炼流程,在以下各个环节都有可能引起铸坯产生夹杂物:
1、转炉出钢下渣:挡渣出钢效果相对较差,出钢时带入钢包中的炉渣较多,再加上使用过的钢包有的不太干净,出钢时很多剩渣夹裹在钢水中,污染了钢水。有的炉次吹气精炼不好,直接浇注,脱氧产物及钢水中悬浮的炉渣不能充分上浮,也造成钢水的污染。
2、钢包、中间包包衬侵蚀物:在生产过程中如果钢包包衬侵蚀物进入钢水,尤其是LF精炼炉升温时对钢包上部打结料的侵蚀严重,会造成包衬侵蚀污染钢水。大量的中间包填充料(粘土砖粉)和绝热板残块进入钢水也会造成污染,而被中间包填充料污染的钢水极易通过浸入式水口进入结晶器,所形成的夹杂物的尺寸也是最大的,对钢材性能的破坏亦最明显。另外,浇注后期涂料侵蚀透后,中间包打结料侵蚀进入钢水也造成污染。
3、钢水二次氧化:钢水由大包到中间包应采用全程密封保护,但在实际使用中,上部钢流往往暴露与空气中造成二次氧化。精炼炉吹氩时,如果片面追求快速降温或缩短精炼时间,会使氩气压力过高,使大包液面翻动过大,一方面造成钢水面裸露二次氧化,另一方面,液面过度翻动使表面渣层裹入钢水,污染钢水。
4、中间包污染:浇注过程中,上下炉钢水连接时,往往由于生产组织或其它方面的原因,造成连接不好,下炉钢水不能及时再浇,中间包液面过低,上层的渣子随水口涡旋进入结
晶器。中间包不干净,杂物及耐火材料碎块也污染钢水。
5、结晶器液面波动:如果中间包塞棒开闭和拉速调整是由人工控制,结晶器有时液面波动较大,插入深度经常变化以改变水口渣线的位置,都加剧了结晶器液面的波动,保护渣被钢流冲至水口到侧弧板1/2的位置聚集,并被钢流卷入钢水中,而结晶器面上下波动最易造成铸坯弯月面处初生坯壳皮下裹渣。
    根据中南大学吕世忠等人所做的研究,硅锰脱氧钢中,在LF吊包样和、VD吊包样中发现硅铝酸盐、Si02、镁铝尖晶石、Al2O3、硅铝酸钙复合夹杂、氧化钙+微量硅铝酸镁等夹杂。其中SiO2、Al2O3主要是脱氧产物,此时没有发现Mn0夹杂,这是因为此夹杂在精炼过程中已经上浮被渣吸收了,SiO2、Al2O3数量仍然较多,这说明精炼Ca处理比较差,氧化物基本上没有变性。硅铝酸盐夹杂最多;氧化钙+微量硅铝酸镁等夹杂应该来自没有完全熔化的石灰。
    在中包样中发现硅铝酸盐、SiO2、硅铝酸钙复合夹杂、镁铝尖晶石、Al2O3等夹杂。在中包中,含Mg的夹杂物减少,主要是硅酸盐、SiO2类。还含有少量的氧化钙+微量硅铝酸镁等夹杂。
纵观整个流程的夹杂物组成,大型夹杂物一直以含Si的夹杂为主,且其中SiO2含量很高,其次就是含Al类夹杂,含Mg和Ca类夹杂很少。在最后一个工序铸坯中,大型夹杂平均含量Si02占60%、A12O3占5%左右、CaO占3%左右、MgO占2%左右。这主要是Si脱氧形成的SiO2在上浮过程中不断聚集长大,有些SiO2则和钢液中的其他夹杂如Al脱氧产物Al2O3形成硅铝酸盐、和耐火材料及钢渣形成复合夹杂。钢液中存在的含CaO很高的夹杂来自于钢包渣中没有完全熔化的石灰。CaO类夹杂主要来自钢包渣。MgO类夹杂很少,主要来自钢渣和耐火材料。
如果夹杂物中发现含有K和Na的氧化物,为分析夹杂物来源,可对中间包覆盖剂和涂料取样分析,检验其是否含有K2O和Na2O及其含量。经过对中包覆盖剂和中包涂料进行化学分析,若发现中包保护渣和中包涂料中均含有K2O和Na2O,则钢中K2O、Na2O来自于中包保护渣、中包涂料。
在铝脱氧钢中,铝脱氧之后钢中先生成大量的Al2O3夹杂,经过碰撞、聚集、长大,大部分大的Al2O3夹杂上浮去除,留在钢液中的是细小的Al2O3,Al2O3-MgO尖晶石(酸溶铝与耐材的反应产物)质点,此时钢中溶解氧很低,加入钙后不容易均质形核生成CaO而是在Al
2O3-MgO或Al2O3质点表面异质形核发生反应([Ca]+(x+1/3)A1203=CaO·xAl2O3+2/3[A1]),随着[Ca]不断向Al2O3-MgO或Al2O3内部扩散,最终使夹杂物质点变性。由于生成的(CaO)x(Al203)y表面有很大的硫容量,硫会溶解在(CaO)x(Al2O3)y中,当温度降低时,随着溶解度的降低会在(CaO)x(Al2O3)y表面析出CaS。便民充值
即铝脱氧时,Al2O3首先均质形核,此时需要一定的过饱和度,一旦形核质点形成铝氧反应不再需要过饱和度,[O]可以在很短时间内达到平衡降到很低水平。钙以Al2O3或Al203-MgO质点为核心在其表面反应生成钙铝酸盐从而对Al2O3夹杂变性。钙铝酸盐在Al2O3或Al2O3-MgO表面生成,并不断向内部扩散最终形成成分均匀的(CaO)x(Al2O3)y夹杂。
电子交易系统
四、减少铸坯夹杂物的措施
在连铸过程中,可以从下几个方面入手来减少铸坯中夹杂物:
1、采取保护浇注措施。氩气密封,水口密封卷,防止钢水从空气中吸氧吸氮。
2、中包容量小,钢水理论停留时间短,应优化中包钢水流场,减少死区,给大型夹杂物充足的上浮时间;防止中包覆盖剂在浇注过程中结壳,使得吸附夹杂能力变差。应采取相应
的中间包冶金措施,增强中包去除夹杂物的能力。
苯丙酮合成3、由于中间包熔池深度较低,精炼-连铸生产节奏配合等问题,在换钢包时中间包熔池液面下降很大,易发生卷渣现象,精炼与连铸应协调好生产节奏,避免此类问题。
4、充分利用钢包下渣检测装置和钢包称重装置,防止钢包下渣进入中间包。
5、对中间包等设备所使用的耐火材料进行检查,使用耐侵蚀的碱性耐火材料以及涂料等,可一定程度上减少大型夹杂物的形成。
6、对钢包进行定期清理,防止钢包外挂的溢出精炼渣掉入中间包。
oltc7、结晶器内钢液流动状况、拉坯速度、夹杂物粒径、夹杂物停留时问、水口张角等因素都会对夹杂物的去除率产生影响。拉速太大会使结晶器液面波动变大,卷渣现象严重:拉速过快,结晶器内钢液流速加大,使夹杂物上浮去除的几率减小,因此要确定合适的拉速。

本文发布于:2024-09-21 14:32:35,感谢您对本站的认可!

本文链接:https://www.17tex.com/tex/4/206398.html

版权声明:本站内容均来自互联网,仅供演示用,请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系,我们将在24小时内删除。

标签:夹杂   钢水   钢包
留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码:
Copyright ©2019-2024 Comsenz Inc.Powered by © 易纺专利技术学习网 豫ICP备2022007602号 豫公网安备41160202000603 站长QQ:729038198 关于我们 投诉建议