弹簧钢生产中的夹杂物控制

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；

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

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

钢中的非金属夹杂物分类方法如何

钢中的非金属夹杂物分类方法如何？来源何处 2009-05-21 11:17 评论（0）浏览（289）一）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)内在的：包括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。 (2)外来的：包括从炉衬或包衬、或从汤道砖、中包绝热板、保护渣迸人钢水中的夹杂物（有人还将钢水二次氧化生成的夹杂物包括在内）。 一般说来外来夹杂物颗粒较人，在钢中比较集中，而内在夹杂物则一与此相反。 2．按化学成分分类，一般分三类。 (1)氧化物：如FeO, Si02 , Al2O3等，有时它们各自独立存在，有时形成尖晶石(如MnO.Al203）或固溶体 (如FeO 和MnO)。 (2)硫化物：如FeS、MnS及(Fe. Mn) S的固溶体。当加Al过多时可能以A12S3出现。 (3)氮化物：如TiN, ZrN 等 3．按夹杂物的变形性能分类，当钢进行热加工时，例如：轧制时，夹杂物此时是否也变形，它对钢的性能有明显的影响。为此，把夹杂物分为三类：(1)脆性：这类夹杂物完全没有塑性，在热加工时，尺寸和形状都没有变化，属于这一类的主要是A1203、Cr203等，‘它们属于高熔点

的夹杂物。 (2)塑性：钢在加工变形时，夹杂物也能随之变形，形成条状，属于这类的有硫化物以及含 SiO240--60％的铁、锰硅酸盐。 (3)球状（或点状）不变形：属于这类的有Si02 及SiO2 >70％的硅酸盐。 4．按尺寸大小分类，可分三类：(1)大型：尺寸> 100微米。 (2）中型：也叫显微型，尺寸1-100微米。(3)小型：也叫超显微型，尺寸＜100微米。 （二）钢中非金属夹杂物主要来源于： 1．钢中杂质氧化的产物、脱氧产物和钢在浇注与凝固过程中的反应产物、因溶解度下降的析出物； 2．原材料带人的杂质； 3．混人的炉渣或炉衬与浇注设备的耐火材料等。 来源：中国钢铁新闻网

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

钢中夹杂物得去除与控制

钢中夹杂物去除与控制 刘金刚 刘浏 （钢铁研究总院冶金工艺研究所，北京100081） 摘要：通过对钢包—中间包—结晶器中不同环节中的去除夹杂物的不同手段进行综合分析，得到各环节中间包均应保护浇注和防止卷渣卷气，中间包应具有合理的结构（上下挡墙、湍流抑制器、旋涡抑制器）以得到合理的流场；利用钢包注流的剪切破碎作用在中间包中生成的小气泡、中间包气幕挡墙和电磁搅拌离心流动可以有效去除钢水中夹杂物；电磁制动技术日趋成熟但其能耗较大，因此可以发展低能耗的中间包真空浇注对结晶器液面波动进行抑制。电磁搅拌和电磁连铸有利于改善铸坯的内部质量和防止振痕的产生。 关键词：中间包夹杂物去除控制 Inclusions Removal and Control in the Steel Melt Liu Jingang Liu Liu (CISRI, Beijing 100081) Abstract: Through synthetic analysis of various methods to remove inclusions during ladle-tundish-mold processes, it was found that using protective casting, avoiding gas and slag wrapping are important measures for clean steel production. The structure of the tundish should be reasonable, (dam, weir; turbulence inhibitor; vertex inhibitor) in order to get a preferred flow pattern. It could also utilize the shear flow from ladle to tundish to form small gas bubbles, utilize gas bubble curtain and electromagnetic stirring caused centrifugal flow to remove inclusions from steel melt. Electromagnetic braking technology is gradually raped but it was very energy consumed, thus it could develop low energy consumption vacuum tundish casting technology to control the fluctuation of melt surface in mold. Electromagnetic stirring is good for improving inner quality of slab and preventing the oscillation marks formation. Keywords: tundish, inclusion, remove, control 二○○三年我国钢产量已达到2.7亿吨，但由于质量问题一些高品质钢材仍需进口，这已经成为我国钢铁工业发展的障碍，影响我国钢铁产品走向世界。钢质量问题也已经成为我国由钢铁大国转变为钢铁强国的限制性环节，因此提高钢质量以增强国内钢铁企业的竞争力十分重要。提高钢质量重点是提高钢的洁净度、对钢中夹杂物进行严格控制。 1钢水脱氧与保护浇注 钢中夹杂物可分为内生和外来夹杂物，内生夹杂物主要是脱氧和合金化元素与溶解在钢液中的氧以及硫、氮的反应产物所形成的夹杂物。外来夹杂物是钢液与空气、耐火材料、炉渣及保护渣相互作用的产物以及机械卷入钢中的各种氧化物[1]。因此提高钢质量必须通过控制内生夹杂物和减小外来夹杂物两个方面进行控制。

连铸钢中的夹杂物

《山东冶金》 2005年第1期 连铸钢中的夹杂物 张立峰1，王新华2 （1 Department Mechanical and Industrial Engineering, University of Illinois at Urbana Champaign； 2 北京科技大学 冶金与生态工程学院，北京 100083） 摘 要：首先论述了连铸过程中夹杂物的来源，包括内生与外来夹杂，着重于二次氧化产物、卷渣、内衬侵蚀以及在内衬耐火材料上的夹杂物聚集；其次，论述了由夹杂物导致产品的各类缺陷，总结了目前评估钢洁净度的“技术状况”，讨论了多种直接和间接的方法。最后论述了在中间包和连铸机方面改善钢的洁净度的操作实践。 关键词：夹杂物；缺陷；板坯连铸机；工厂测试；检测方法 中图分类号：TG143.1+3文献标识码：A文章编号：1004-4620（2005）01-0001-05（接2004年第6期第5页） 夹杂物在内衬耐火材料表面上的聚集最明显的例子就是浇铸过程中的水口堵塞。 图17 气泡表面的点簇状夹杂物 图18 接触角、半径和压力对钢水中两个固体颗粒浸润力的影响 0.3m深钢液+1atm 1.0m深钢液+1atm 1.875m深钢液+1atm 图19 RH精炼加Al后3min和18min时 钢水中的夹杂物比较

2.4 钢液流动和凝固对夹杂物的影响 钢液流动、热传递与凝固均对连铸坯中夹杂物的分布有影响。对夹杂物的捕捉形成，一个应用较为普遍的指数是凝固前沿的临界生长速度，夹杂物捕捉有以下影响因素：夹杂物形状、密度、表面能、热传导性、冷却速率（凝固速率）以及凝固前沿的凸起条件。有文献称捕捉受拉应力和界面力（范德华力）控制。凝固速率越快，捕捉的可能性就越大。随着凝固时间的延长、偏析的减少和凝固前沿凸起度减小，捕捉的可能性降低。树枝晶间的空间大小对夹杂物捕捉有很大影响，与夹杂物的冲入、卷进和捕捉现象相关联。图20表示二次枝晶臂间距随时间和至ESR 铸锭表面距离的变化情况。当尺寸小于枝晶间距的颗粒接触凝固前沿时容易被捕捉。 图20 1800mm ESR 铸锭二次枝晶臂间距 3 钢材缺陷 连铸生产过程中与夹杂物有关的缺陷包括以下几种。 3.1 易拉罐飞边裂纹 低碳铝镇静钢易拉罐用钢如果冲压性能不好容易造成边部裂纹，同样轴和轴承存在疲劳寿命问题。在易拉罐制造加工过程中（冲压）造成飞边裂纹的夹杂物典型尺寸为50～150μm ，成分为CaO-Al 2O 3（图21a ）。这些夹杂物的主要来源是连铸中间包覆盖渣，在换钢包时卷入钢液。这类夹杂物的成分和低碳铝镇静钢连铸板坯中其他夹杂物的比较见图21b 。 图21 夹杂物造成的飞边裂纹 (a) 夹杂物形态和成分（夹杂物A 和B ：CaO 15%～30%, Al 2O 365%～85%, SiO 2<3.6%, MgO< 1.0%, Na 2O2%～8%）； (b)连铸板坯分离出的夹杂物相图关系（夹杂物类型出现的比率： 类型A (Ca-Al-Si-(Na)-O)：25%；类型B(Ca-Al-Si-(Na)-O)：10%； 类型C (Ca-Al-(Na)-O)：26%；类型D( Si-Ti-Ca-Al-Mn-O)：32%；类型E (Si-O)：8%） Byrne 和Cramb 认为，在这种缺陷中有两种类型的外来夹杂物。第一种含有较高的

夹杂物分类,来源和降低钢中夹杂物含量的技术措施

夹杂物分类、来源和降低钢中夹杂物含量的技术措施 冶093 孙苏皖099014200 摘要：非金属夹杂物降低了钢的塑性、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，对钢的强度、延伸性、韧性、切削性、抗腐蚀性能、表面光洁度、焊接性能等各方面的性能有着直接的影响。夹杂物对钢的性能影响的具体程度决定于一系列因素，比如夹杂物的数量、颗粒大小、形态及分布等。 关键词：挡渣出钢；中间包污染；二次氧化；结晶器液面波动 一．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（原生夹杂）：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（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。 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。 2．按化学成分分类，一般分三类。 (1)氧化物：如FeO, Si02 , Al2O3等，有时它们各自独立存在，有时形成尖晶 石(如MnO.Al203）或固溶体 (如FeO 和MnO)。 (2)硫化物：如FeS、MnS及(Fe. Mn) S的固溶体。当加Al过多时可能以A12S3 的形态出现。 (3)氮化物：如TiN, ZrN 等 3．按夹杂物的变形性能分类 当钢进行热加工时，例如：轧制时，夹杂物此时是否也变形，它对钢的性能有明显的影响。为此，把夹杂物分为三类： (1)脆性：这类夹杂物完全没有塑性，在热加工时，尺寸和形状都没有变化，属于这一类的主要是A1203、Cr203等，它们属于高熔点的夹杂物。 (2)塑性：钢在加工变形时，夹杂物也能随之变形，形成条状，属于这类的有硫 化物以及含SiO240--60％的铁、锰硅酸盐。 (3)球状（或点状）不变形：属于这类的有Si02 及SiO2 >70％的硅酸盐。4．按尺寸大小分类，可分三类：

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

铸钢铸锭中产生夹杂物的原因

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2010-02-02 08:34 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，将这些凉的铁合金加人到炼钢包内，不可能很快熔化并且在钢液中分布均匀，它们得经过一段时间的熔化和搅拌的过程。对于精炼炉来说，钢水在真空结束后，有时还要补加一些铁合金调整钢液元素含量，如果没在工艺规定的时间内出钢，势必影响真空除气、去杂质的效果，又增加了外来夹杂物进人钢液中的机会，影响钢水质量。 精炼炉真空操作精炼炉冶炼的大都是重点钢种，精炼炉的真空操作起到了画龙点睛之功效。钢水经真空处理是为了脱氢、脱氧和排除非金属夹杂物。精炼炉冶炼的钢水是由电弧炉提供的初炼钢水，有些初炼钢水在初炼过程中没有一定的脱碳量，脱碳速度也达不到要求，这样就造成钢液

钢中非金属夹杂物的分类

钢中非金属夹杂物的分类 (一) 夹杂物的来源 钢中非金属夹杂物按其形成原因可分为两类：即内生夹杂物和外来夹杂物。 内生夹杂物的来源主要有以下几个方面： (1) 脱氧剂及合金添加剂和钢中元素化学反应的产物，在钢液凝固前未浮出而残留在钢中。 (2) 出钢、浇注过程中钢水与大气接触，钢水中易氧化、氮化元素的二次氧化、氮化产物。 (3) 出钢至铸锭过程中，随钢水温度的下降，造成氧、硫、氮等元素及化合物溶解度的降低，因而产生或析出各种夹杂物。 一般的讲，内生夹杂物较为细小，合适的工艺措施可减少其含量，控制其大小和分布，但不可能完全消除。 外来夹杂物的主要来源有二个途径： (1) 冶炼、出钢及浇注过程中，钢水、炉渣及耐火材料相互作用而被卷入的耐火材料或炉渣等。 (2) 与原材料同时进入炉中的非金属夹杂物。 这类夹杂物一般较粗大，只要工艺、操作适当是可以减少和避免的。钢中常规检验遇到的夹杂物多数是内生夹杂物。 (二) 夹杂物的分类 1.按夹杂物的化学组成分类 通常根据夹杂物的化学组成可分为简单氧化物(如Al 2O 3 ，SiO 2 )；复杂氧化物 (如FeO?Al 2O 3 ，CaO?Al 2 O 3 )；硅酸盐及硅酸盐玻璃(如2FeO?Si O 2 )；硫化物(如MnS， FeS)；氮化物(如TiN)；复杂夹杂如硫氧化物(Ce 2O 2 S)，氟氧化物(LaOF)，氮碳 化物(TiCN)，硫碳化物(Ti 4C 2 S 2 )等。 钢中实际存在的夹杂物与钢的成分、冶炼过程、脱氧方法等因素有关。 2. 按夹杂物的塑性及分布分类 在生产检验中又根据夹杂物的塑性及分布特性分为脆性夹杂物、塑性夹杂物、点状不变形夹杂物。

连铸中夹杂物的控制

连铸中夹杂物的控制 连铸提高钢的质量控制夹杂物的办法有两类：第一类是防止夹杂物的生成和带入，第二类是去除钢液中已存在的夹杂物。 主要采取的对策包括：保护浇注、中间包冶金技术、中间包钢水流动控制、中间包覆盖渣、碱性包衬、中间包电磁离心分离技术、中间包热循环操作技术、防止下渣和卷渣技术、结晶器钢水流动控制、结晶器电磁搅拌技术等 采取的一些具体做法如下： 1、防止钢液的二次氧化 钢液的二次氧化是指钢液脱氧后，继续和空气中的氧或其他氧化物作用，使钢中的氧含量升高。为了防止钢液的二次氧化，应对钢液进行保护浇注，具体措施如下: (l)注流的保护。钢液注流的保护包括钢包注流的保护和中间包注流的保护。通常有长水口、浸入式水口及惰性气体屏蔽等方法。通过注流保护浇注，既可以防止注流的二次氧化，又可避免浇注时钢流冲击液面使钢液裸露而造成的二次氧化。 (2)合理使用中间包覆盖剂。为了防止钢液的二次氧化，生产高纯净钢，仅仅靠对注流的保护是不够的，因为中间包内高温钢液裸露于空气中，同样会受到空气的污染，因此减少钢液的二次氧化的另一措施就是在中间包内加覆盖剂。从提高钢水清洁度的角度来讲，覆盖剂应具备隔绝空气、绝热保温、吸收从钢液中分离出来的非金属夹杂物的功能。目前使用的覆盖剂有三种:酸性:典型的为炭化稻壳，绝热性好，成本低，但不利于吸收中间包中上浮的夹杂;中性:典型的为SiO2-A12O3质材料，有一定的绝热性，成本较低，有吸收夹杂的能力;碱性:以MgO或白云石为基的材料，吸收夹杂能力强，但绝热性能不好，易产生保护渣结壳现象。有研究表明高的碱性覆盖剂的使用效果比酸性和中性覆盖剂的使用效果好。 (3)合理使用结晶器保护渣。在结晶器中高温钢液面上加入低熔点的渣，会迅速形成粉渣层，烧结层和液渣层三层结构，并均匀地覆盖整个钢液面，将空气与钢液隔开，有效地阻止空气中的氧进入钢液。但是，渣中氧化物(如FeO)的存在会增加渣金界面的氧势，提高了液渣层中氧的扩散速率，促进空气中的氧经过渣层进入钢液中，因此一般要求保护渣中FeO<4%，有的要求小于1%。 2、防止钢包渣、中间包渣和结品器保护渣的卷入 钢包渣、中间包渣和结晶器保护渣被卷入钢液后将直接成为钢液中的夹杂物或夹渣。钢包渣在一炉钢水浇注后期易进入中间包。中间包渣的卷入是由于中间包入

钢中夹杂物控制原理

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]及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[C]-[O]关系 1) 当终点[C]<0.04%时钢水的终点氧含量较高 2) 当终点[C]在0.02～0.04％范围时，有些炉次钢水氧波动在平衡曲线附近（区域Ⅰ）有些炉次钢水氧含量则远离平衡曲线（区域Ⅱ），说明在该区域钢水过氧化严重。

2）温度对氧含量的影响 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。 1620℃～1680℃之间，氧含量总体水平较低，平均为702ppm ，该范围的炉次共占总炉次的 30%左右；出钢温度大于1680℃时，终点钢水氧含量有明显的升高趋势，平均为972ppm ， 占总炉次的70%左右。 3）终渣氧化性对终点氧的影响 200400 600800100012001400 1600 1800160016201640166016801700172017401760终点温度（℃）终点氧含量（p p m ）

钢中夹杂物的产生与去除途径

钢中夹杂物的产生与去除途径 李振旭钢中夹杂物对钢质量的影响越来越受到重视，怎样减少钢中夹杂物对钢材性能的影响，各大院校、钢铁研究机构有很多研究成果及文献。生产清洁钢有很多措施与手段，在此不作详细介绍，我想就电弧炉单设备冶炼，结合很多的文献作一下具体分析与验证。 钢中夹杂物的来源无非有两大类：一、外来夹杂。二、内生夹杂。 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、出钢槽、盛钢桶等耐火材料的侵蚀、冲刷剥离等造成的。 内生的夹杂物是由脱氧产物、析出气体的反应产物构成的。一般脱氧产物称为一次夹杂。二次夹杂为钢液从浇注温度下降到液相线，由于温度下降气体的溶解度下降析出而产生的夹杂物。三次夹杂是金属在固相线下由于结晶而产生的。四次夹杂是结晶完成后到常温过程中由于发生组织转变而产生的。由此可以看出钢中的夹杂物大部分是一次夹杂和二次夹杂。 外来夹杂通过现场管理及使用优质耐火材料是可以控制或减少的，三、四次夹杂是无法消除的，故此不做讨论。重点讨论一二次夹杂的产生与去除。 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。利用碳氧沸腾来增加熔池的动能，通过一氧化碳的排出将熔于钢液中的气体及夹杂物去除，氧化以后钢液得到净化。但当氧化结束以后，钢液中存在较多的溶解氧及氧化铁，这种钢液在浇注时会因气体含量高而引起冒涨而导致无法使用，那么就要对钢液进行脱氧操作。目前脱氧主要有沉淀脱氧、扩散脱氧及两种方法结合的综合脱氧法。硅铁、锰铁是目前最常用的脱氧剂，其他的有铝、硅铝铁、硅锰合金、硅钙合金、硅钙钡、硅铝钡、硅镁、镍镁合金混合稀土等等。用于扩散脱氧的有碳粉、硅铁粉、硅钙粉、铝粉、碳化硅粉等。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、AIN、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。 钢中夹杂物的形态特征：内生夹杂物的特点是颗粒小、分布较均匀。硫化物一般为网状、也可以呈细长针状，呈网状的硫化物易引起热脆性，三氧化二铝夹杂往往呈簇状或串链状。硫化钙、铝酸钙及尖晶石类硅酸盐为点状不变形夹杂。硫化物夹杂在轧钢中表现为沿轧制方向的带状物。二氧化硅或含二氧化硅高的硅酸盐类夹杂一般呈球状不变形物。但如果想要知道究竟是哪一类夹杂要依靠EPMA（电子探针）扫描电镜和自带能谱分析仪（SEM、EDS）的帮助。为了减少钢中夹杂物的数量，控制夹杂物的形成、形态及分布很重要，为此众多的研究及技术人员加入研究之中。首先从脱氧方法、脱氧工艺入手，通过优化脱氧工艺，改变传统的脱氧方法，采用新的脱氧剂、发展炉外精炼等手段，使纯净钢的冶炼得到很大发展。 一般的脱氧程序是：加入硅铁、锰铁沉淀脱氧，然后加碳粉、碳化硅、或硅铁粉、硅钙粉等扩散脱氧，出钢时用铝终脱氧。这种方式易产生二氧化硅、三氧化二铝等夹杂。 用铝作为终脱氧剂，也称深脱氧。他的优点是脱氧较充分，尤其是钢液中Mn=0.66%，SI=0.17%时（锰硅比大约为4）铝的脱氧能力提高5--10倍。同时残铝可以起到固氮的作用，生成的AIN起到强烈细化晶粒的作用，可以显著提高钢的性能、特别是韧性指标。另外钢中含有部分残铝，可以防止钢液的二次氧化，特别是硅的二次氧化，为了充分利用他的优点，往往要求钢中的酸熔铝[AI]S为0.02—0.05%，而钢中残铝大于0.010%则被视为过度铝脱氧。

钢中夹杂物知识

摘要：根据钢中非金属夹杂物的来源和分类，综述了鉴定钢中非金属夹杂物的方法和定量评级标准，并且给出了典型夹杂物的扫描电镜照片，分析了不同类型夹杂物的形成机理及其在光学显微镜下的基本特征。 随着现代工程技术的发展，对钢的综合性能要求也日趋严格，相应地对钢的材质要求了越来越高。非金属夹杂物作为独立相存在于钢中，破坏了钢基体的连续性，加大了钢中组织的不均匀性，严重影响了钢的各种性能。例如，非金属夹杂物导致应力集中，引起疲劳断裂；数量多且分布不均匀的夹杂物会明显降低钢的塑性、韧性、焊接性以及耐腐蚀性；钢中呈网状存在的硫化物会造成热脆性。因此，夹杂物的数量和分布被认定是评定钢材质量的一个重要指标，并且被列为优质钢和高级优质钢出厂的常规检测项目这一。 非金属夹杂物的性质、形态、分布、尺寸及含量不同，对钢性能的影响也不同。所以提高金属材料的质量，生产出洁净钢，或控制非金属夹杂物性质和要求的形态，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笺也因此变得十分重要。 1 钢中非金属夹杂物的来源分类 1．1 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，各种物理化学瓜形成的夹杂物。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。 1．2 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肃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。这类夹杂物一般的牲是外形不规则，尺寸比较大，颁也没有规律，又称为粗夹杂。这类夹杂物通过正确的操作是可以避免的。 2 钢中非金属夹杂物按化学成分分类 钢中非金属夹杂物按化学成分详细分类见图1，主要分为三大类。 图1 钢中非金属夹按照化学成分分类图 2．1 氧化物系夹杂 简单氧化物有FeO,Fe2O3,MnO,SiO2,Al2O3,MgO和Cu2O等。在铸钢中，当用硅铁或铝进行脱氧时，夹杂比较常见。在钢中常常以球形聚集呈颗粒状成串分布。复杂氧化物，包括尖晶石类