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
钢铁冶金学（炼钢部分）复习思考题
2 炼钢的任务、原材料和耐火材料
（1）炼钢的三个任务？1）去除杂质2）调整钢的成分3）浇注成内外部质量好的铸坯
（2）去除杂质是指去除钢中的什么？去除钢中S、P、O、N、H和夹杂物。
（3）热脆原因及防止措施？S高Mn低钢种凝固时，在晶界产生低熔点的FeO-FeS共晶化合物(熔点940℃)，其熔点远低于轧制温度（1150℃），热加工时在铸坯液体处开裂，称为热脆。防止措施：降低钢中S含量；提高[Mn]/[S]比。
（7）钢中非金属夹杂来源有哪些？
(1)脱氧脱硫产物，特别是一些颗粒小、或密度大的夹杂物没有及时排除。
(2)随着温度降低，硫、氧、氮等杂质元素的溶解度相应下降，以非金属夹杂物形式在钢中沉淀。(3)带入钢液中的炉渣和耐火材料。(4)钢液被大气氧化所形成的氧化物。
（10）白点的产生原因及防止措施？
钢中[H]在小孔隙中析出的压力和钢相变时产生的组织应力的综合力超过了钢的强度，则会产生白点。防止措施：（1）原材料（尤其是石灰）干燥清洁；（2）转炉和电弧炉炼钢脱碳沸腾去氢；（3）RH/VD真空下去除。
（16）石灰、萤石、生白云石和轻烧白云石在炼钢中的作用？
石灰是转炉、电炉炼钢的主要造渣材料，主要成分是CaO。是脱磷脱硫、提高钢液纯净度和减少热损失不可缺少的材料。
萤石主要成分是CaF2，助熔剂，帮助化渣，改善炉渣流动性
轻烧白云石主要成分是MgO和CaO，生白云石主要成分是MgCO3，CaCO3，用白云石造渣的目的是使炉渣保持一定的MgO含量，以减少炉渣对炉衬的侵蚀，利于提高炉衬寿命。
（18）耐火材料的定义？一般是指耐火度在1580℃以上的材料。
（19）耐材按原料的化学性质、加工方式和外观、使用温度是如何分类的？
按化学性质：碱性：MgO、CaO为主要组分；酸性：SiO2为主要组分；中性：Al2O3、C、SiC为主要组分。
按加工方式和外观分为烧成砖、不烧成砖、电熔砖、不定形耐火材料（浇注料、捣打料、可塑料、喷补料等）、绝热材料、耐火材料、耐火纤维、高温陶瓷材料等。
按材料：氧化物系耐火材料；非氧化物系耐火材料；氧化物和非氧化物系复合耐火材料。
按使用温度：普通耐火制品（1580～1770℃）、高级耐火制品（1770～2000℃）、特级耐火制品（> 2000℃）。
（20）耐材的重要性质有哪些？（1）耐火度和荷重软化点（2）高温抗折强度（3）热震稳定性（4）气孔率和密度（5）抗渣性
（21）耐材的损毁有哪三个原因？（1）溶渣的浸蚀（2）耐火材料在高温高真空下的损毁（3）耐火材料的剥落
3 钢生产的理论基础
（5）炉渣的粘度影响因素有哪些？（1）炉渣熔点越高，粘度也越大；（2）粘度与熔体中离子团大小有关（3）渣中含有未溶解的质点（如MgO、CaO、Cr2O3、C）时，粘度增大。
（6）单渣法和双渣法的定义？什么情况下采用双渣法？什么情况下采用单渣法？
(1)单渣法。在冶炼炉中炉渣能一次完成冶炼所规定的要求。转炉炼钢在铁水[S]、[P]含量不高时采用。(2)双渣法。在冶炼炉中造两次渣（造渣-扒渣-造渣）。转炉炼钢在铁水[S]、[P]含量高、冶炼取向硅钢时采用。
（9）氧的饱和溶解度随温度的升高而降低。对吗？错误。氧的饱和溶解度随温度的升高而升高。
（12）钢中气体对钢质的影响主要有？中心孔隙和显微孔隙,发纹,机械性能差,白点。
（20）根据炉渣脱磷反应式，分析转炉炼钢脱磷热力学条件？
2[P] + 5(FeO) + 3(CaO) = 3CaO·P2O5+ 5[Fe]
2[P] + 5(FeO) + 4(CaO) = 4CaO·P2O5+ 5[Fe]
按离子模型写为：
2[P] + 5(Fe2+) + 8(O2-) = 2(PO43-) + 5[Fe]
脱磷热力学分析：
（1）钢渣界面上产生的脱磷反应为放热反应，降低熔池温度利于脱磷。
（2）碱性CaO、MgO都能和酸性P2O5结合，降低渣中系数
碱性更强的BaO、Li2O、Na2O增强渣的脱磷能力；
R2≥3.0，可保证顺利脱磷；
碱度过高时渣中会有很多CaO、MgO微粒悬浮在液体渣中，降低炉渣流动性，使炉渣变粘降低不利于脱磷。
（3）没有(FeO)是不能脱磷的，渣中(FeO)是脱磷的首要因素。
初期渣(P2O5) + 3(FeO) = 3FeO·P2O5
高(FeO)促进CaO在渣中的溶解，在R2≥2.5-4.0范围内，提高(FeO)对脱磷有利。
（4）金属成分对脱磷的影响：[Si]、[Mn]、[Cr]、[C]含量高不利于脱磷。一般影响不大。
（5）磷的脱氧反应能力不强，增加渣量可增大脱磷量，多次扒渣对脱磷有利。
（22）还原脱磷的产物是 Ca3P2。
（23）按温降过程形成的硫化物夹杂分为哪4种？
一次夹杂（原始夹杂）：在冶炼温度下形成，一般是强脱硫剂与硫生成的硫化物（CaS、MgS、CeS等），或者是硫氧化物（如Ce2O2S、La2O2S）。
二次夹杂：在钢液降温时，元素的脱硫能力增强所产生的夹杂物，如MnS、TiS等。
三次夹杂：在凝固（结晶）过程中，硫按液相和凝固线的比例析出，并与Mn、Fe等元素生成硫化物夹杂。
四次夹杂：凝固完毕后的降温过程中从固相析出的新相—硫化物夹杂。
（24）根据炉渣脱硫反应式，分析转炉炼钢脱硫热力学条件？
按炉渣分子理论，碱性氧化渣与金属间的脱硫反应如下：
[S] + (CaO) = (CaS) + [O]
按炉渣离子理论脱硫反应式：[S] + (O2-) =(S2-) + [O]
（1）钢渣间脱硫反应是放热反应，温度升高有利于脱硫。高温主要增加了脱硫速度。
（2）低（FeO）有利于脱硫。（3）高碱度有利于脱硫。（4）大渣量有利于脱硫。
没有低的氧含量[O]和（FeO）是不能顺利脱硫的。
（25）炉渣脱硫和气化脱硫各占总脱硫量的多少？氧化渣脱硫占总脱硫量的90%，气化脱硫占10%左右。
（26）加快脱硫的措施有哪些？加快脱硫措施：（1）增大碱度不仅使提高，而且也在一定范围内提高脱硫的传质系数。（2）提高温度以提高硫在渣中的扩散系数（3）搅拌熔池增大钢渣界面以加速脱硫。（4）在高碱度、渣钢脱氧良好的条件下进行，以保证大的脱硫速度。
（27）氧化物夹杂按成份如何分类？
?氧化物夹杂按成分分类：
（1）简单氧化物：SiO2、Al2O3、MnO等；（2）复杂氧化物：尖晶石类和各种钙的铝酸盐；
尖晶石类：AO·B2O3如MgO·Al2O3
（3）硅酸盐及硅酸盐玻璃通用式为：lFeO·mMnO·nAl2O3·SiO2
（28）夹杂物按加工后形态如何分类？举出该种夹杂最典型的例子？
?按加工形态，夹杂物分类：(1)塑性夹杂物：沿加工方向延伸成条带状。MnS。
（2）脆性夹杂物：沿加工方向破裂成串。Al2O3。（3）不变形夹杂物：保持原来的球点状。CaS。（29）夹杂物按来源如何分类？按形成阶段分类氧化物夹杂？
?夹杂物按来源分类：
（1）外来夹杂物：由于耐材、熔渣在冶炼、精炼及浇注过程中进入钢中并滞留在钢中造成的。特征：外形不规则，尺寸比较大，随机分布。（2）内生夹杂物：在液体或固体钢中，由于脱氧和凝固时进行的各种物理化学反应而形成。主要是和钢中氧、硫、氮的反应产物。
内生夹杂物形成4个阶段：（1）一次（原生）夹杂物：钢液脱氧反应时生成；（2）二次夹杂物：在出钢和浇注过程中钢液温降平衡移动时生成；（3）三次（再生）夹杂物：凝固过程中生成；（4）四次夹杂物：固态相变时因溶解度变化生成。
（30）钢液的脱氧方法有哪三类？
（1）沉淀脱氧。溶于钢液中的脱氧元素和氧反应，在钢液内部生成脱氧产物。脱氧反应速度快，一般为放热反应，其脱氧产物需要控制一定的条件去除。（2）钢渣界面脱氧。充分发挥脱氧元素的脱氧能力，不需要什么过饱和度。脱氧产物基本在渣中。（3）真空脱氧。热损失较大。
（34）钢中非金属夹杂来源有哪些？
1.脱氧脱硫产物，特别是一些颗粒小、或密度大的夹杂物没有及时排除。
2.随着温度降低，硫、氧、氮等杂质元素的溶解度相应下降，以非金属夹杂物形式在钢中沉淀。
3.带入钢液中的炉渣和耐火材料。
4.钢液被大气氧化所形成的氧化物。
4 顶底复吹转炉炼钢
（1）请写出点火、返干、喷溅、拉碳、冶炼周期、供氧时间、炉容比、氧气流量、供氧强度、软吹、硬吹的概念（或定义）？
A当氧流与熔池面接触时，碳、硅、锰开始氧化，称为“点火”。B吹炼中期脱碳反应激烈，渣中（%FeO）降低，致使炉渣熔点增高和粘度加大，并可能出现稠渣（“返干”）现象。C通常把随炉气携走而不从炉口周围降落的金属和炉渣微粒称为烟尘，而与炉气分离从炉口周围降落者（粒度比烟尘大）称为喷溅，由于熔池上涨而使炉渣—金属熔体沿炉口冒流而出者，称为溢出（常见的是溢渣）。广义的喷溅是上述金属、炉渣喷溅和溢出的统称。D吹炼末期，[%C]降低，脱碳反应减弱，火焰变短而透明。确定吹炼终点，并提枪停止供氧（称为“拉碳”）E冶炼周期：上炉钢出钢到本炉钢出钢的间隔时间。F供氧时间（纯吹炼时间）：吹氧过程的时间。G炉容比是指转炉内自由空间的容积（V）与金属装入量（t）之比。H氧气流量是指在单位时间内向熔池供氧的数量。I供氧强度是单位时间内每吨金属氧耗量，
（4）转炉装入制度有哪三种？大型转炉采用什么装入制度？
定量装入制度：每炉装入量保持不变。定深装入制度：每炉的熔池深度保持不变。
分阶段定量装入制度：按炉膛容积扩大程度划分为几个阶段，每个阶段实行定量装入。
大型转炉采用定量装入制度。
（5）在确定合理的装入量时，必须考虑哪些因素? 国内炉容比一般为多少？装入量过大/过小的害处？在确定合理的装入量时，必须考虑以下因素：（1）要有合适的炉容比（2）合适的熔池深度（3）装入量要与钢包容量、铸机拉速、浇注吊车起重能力等相适应。我国炉容比一般≥0.75。
装入量过大，则炉容比相对减少，吹炼过程中喷溅增加，因而迫使降低供氧强度，熔池搅拌不好，造渣困难。若装入量过小，熔池深度变浅，炉底易被氧气射流冲击而过早损坏，甚至造成漏钢。同时降低了炉子的生产能力。
（6）什么是熔池深度？熔池深度是指熔池在平静状态时金属液面到炉底最低点的距离。
（9）FeO加速石灰溶解的原因？FeO之所以能加速石灰溶解，主要是由于：1）它能显著降低炉渣的粘度，因而加速石灰熔化过程中的传质；2）改善炉渣对石灰的润湿程度和提高炉渣向石灰孔隙的渗透能力；3）FeO和CaO同是立方晶系，有利于FeO向石灰晶格中迁移并与CaO生成低熔点化合物，促进石灰的熔化；4）能减少石灰块表面2CaO·SiO2的生成，能穿透2CaO·SiO2使壳层松动，有利于壳层溶解。
（10）萤石的化渣作用原因？（P167）（11）喷溅的危害有哪些？爆发性喷溅的原因及防止措施？
爆发性喷溅的原因：熔池内碳氧反应不均衡发展，瞬时产生大量的CO气体。这是发生爆发性喷溅的根本原因。
碳在激烈氧化时，对于温度的变化非常敏感，如果由于操作上的原因使熔池骤然冷却，温度下降，抑制了正在迅速进行的碳氧反应，供入的氧气生成了大量FeO，并开始积聚。一旦熔池温度升高到一定程度（一般在1470℃以上）, TFe积聚至20％以上时，碳氧反应以更猛烈的速度进行，瞬时间排出大量具有巨大能量的CO气体，从炉口夺路而出。同时，还挟带着大量的钢水和熔渣，造成较大的喷溅。
根据爆发性喷溅产生的原因，预防喷溅的原则如下：
(1)控制好熔池温度。前期温度不过低，中后期温度不过高，均匀升温，严禁突然冷却熔池，碳氧反应得以均衡的进行，消除爆发性的碳氧反应。(2)控制好熔渣中TFe含量，保证TFe不出现积聚现象，以避免造成炉渣过分发泡或引起爆发性的碳氧反应。
（12）拉碳法和增碳法的不足之处是什么？（13）底吹气体有哪几种？（14）静态控制和动态控制的控制对象是什么？（15）什么是溅渣护炉？（16）溅渣层的分熔现象是什么意思？（17）转炉内溅渣有哪
两种机制？浪涌溅渣和喷射溅渣（20）铁水预处理后，少渣冶炼与常规冶炼相比，在碳的氧化速度、残锰量、磷硫氢含量、渣量等方面有什么不同？
5 电弧炉炼钢
（1）解释二次燃烧、二次燃烧率、手指？
1.二次燃烧技术就是通过控制氧枪向炉内喷吹氧气，使炉内ＣＯ气体进一步氧化生成ＣＯ2气体并放出化学潜热，随后热量被废钢或熔池有效吸收。
2.二次燃烧率PC定义为:
3.“手指”是指在竖炉和电弧炉连通接口之间有单排或双排的可通过机械装置开启和关闭的手指状托架。（3）熔化期的任务？主要目的是将固体炉料熔化成液体。在熔化期还应减少钢液的吸气，去除部分硫、磷，去除炉料中的硅、锰、铝等元素。
（6）熔化期提前造渣的作用？1）稳定电弧燃烧；2）覆盖钢液减少热量损失；3）减缓钢液吸收H、N；4）去除钢液中的P、S，吸收上浮到钢液面上的夹杂；5）减少元素的挥发，为氧化期创造条件；
（7）氧化期的任务？去P；去除钢中气体（N、H）；去除钢液中氧化物夹杂；升温；氧化调整钢液含碳量
（21）请解释4以下4种竖炉电弧炉的主要特征：手指式竖式电弧炉(Finger Shaft Furnace)、倾斜电极竖炉直流电弧炉(Comelt Process)、环形竖炉直流电弧炉(ContiArc)、双电极竖炉直流电弧炉(IHI S haft Furnace)
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；
实验五 非金属夹杂物的分析与评定
实验五 非金属夹杂物的分析与评定 (验证性) 一、实验目的及要求 1．掌握钢中非金属夹杂物的分类与形态特征。 2．掌握使用标准评定钢中非金属夹杂物的级别。 二、实验原理 钢铁中的非金属夹杂物的出现是不可避免。钢中非金属夹杂物的金相检验主要包括夹杂物类型的定性和定量评级。夹杂物的检验评定可按照GB/T10561-2005《钢中非金属夹杂物显微评定方法》执行。 1、检验钢中的非金属夹杂物的必要性 因为非金属夹杂物破坏了金属基体的连续性、均匀性，易引起应力集中，造成机械性能下降，导致材料的早期破坏，其影响程度主要取决于夹杂物的形状、大小、分布和聚集状态。 钢中夹杂物的检验一般在出厂前钢厂检验或者收货单位验收时检验。 2、钢中非金属夹杂物的来源 a）内在的：包括①铁矿石②钢厂在冶炼时，用Si、Al脱氧造成，反应式： 3FeO + 2Al → 3Fe + Al2O3 2FeO + Si → 2Fe + SiO2 b）外来的：浇铸过程卷入的耐火材料、炉渣等。 3、制样要求 a、取样时沿轧制方向，磨制纵向截面观察夹杂物大小、形状、数量，横向截面观察夹杂物从边缘到中心的分布。试样表面无划痕、无锈蚀点、无扰乱层。 b、淬火以提高试样的硬度，保留夹杂物的外形。 c、试样表面不浸蚀。 4、非金属夹杂物的分类 a、氧化物：FeO、MnO、Cr2O3、Al2O3； b、硫化物：FeS、Mn S及其共晶体； c、硅酸盐：2FeO·SiO2、2MnO·SiO2； d、氮化物：TiN、VN； e、稀土夹杂物 5、非金属夹杂物的金相鉴别方法
主要是指利用光学显微镜中的明场、暗场和偏振光灯照明条件下夹杂物的光学反映差异，以及在标准试剂中腐蚀后，夹杂物发生化学反应而出现色差及侵蚀程度的不同来区分鉴别。 a明场：检验夹杂物的数量、大小、形状、分布、抛光性和色彩。不透明夹杂物呈浅灰色或其他颜色，透明的夹杂物颜色较暗。 b暗场：检验夹杂物的透明度、色彩。透明夹杂物发亮，不透明夹杂物呈暗黑色、有时有亮边。 c偏光：检验夹杂物的各向同性和各向异性，色彩、黑十字现象。 金相法鉴定夹杂物的优点是简单直观，易与钢材的质量联系起来；缺点是不能确定夹杂物的成分和晶体结构。 6、非金属夹杂物的特征 具体形貌如图： a）硫化物主要有硫化铁（FeS）和硫化锰（MnS），以及它们的共晶体等。在钢材中，硫化物常沿钢材伸长方向被拉长呈长条状或者纺锤形，塑韧性较好。在明场下，硫化铁呈淡黄色，硫化锰呈灰蓝色，而两者的共晶体为灰黄色；在暗场下一般不透明但有明显的界限，硫化锰稍呈灰绿色；在正交偏光下都不透明，转动载物台一周，硫化铁有四次明亮、四次消光，呈各向异性，硫化锰及其共晶体都为各向同性。图3-2-20，3-2-21，3-2-23，3-2-27 b）氧化物常见氧化物有氧化亚铁（FeO）、氧化亚锰（MnO）、氧化铬（Cr2O3）、氧化铝（Al2O3）等。压力加工后，它们往往沿钢材延伸方向呈不规则的点状或细小碎块状聚集成带状分布。在明场下，它们大多呈灰色；在暗场下，FeO不透明，沿边界有薄薄的亮带；MnO透明呈绿宝石色；Cr2O3不透明，有很薄一层绿色；Al2O3透明，呈亮黄色。在偏光下，FeO、MnO呈各向同性，Cr2O3、Al2O3呈各异性。二氧化硅（SiO2）也是常见的氧化物。在明场下呈球形，深灰色；在暗场下无色透明，在偏光下呈各向异性、透明，并称黑十字现象。 图3-1-1，3-1-4，3-1-7，3-1-8，3-1-10，3-1-11，3-1-16，3-1-17，3-1-183-1-19，3-1-20，3-1-36，3-1-34 c）硅酸盐夹杂物来源于炼钢时加入Si-Ca脱氧剂或者与耐火砖发生作用。常见的硅酸盐夹杂物有铁橄榄石（2FeO·SiO2）、锰橄榄石 （2MnO·SiO2）、复合铁锰硅酸盐（nFe·mMnO·pSiO2）以及硅酸铝（3Al2O3·2SiO2）等。在明场下均呈暗灰色，带有环状反光和中心两点；在暗场下，一般均透明，并带有不同的色彩；在偏光下，除多数铁
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
夹杂物去除方法
钢中夹杂物去除技术的主要进展有：气体搅拌-钢包吹氩、中间包气幕挡墙和NK-PERM法；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；渣洗技术；过滤器技术。 1.气体搅拌 1）钢包吹氩吹氩搅拌是钢包炉重要的精炼技术手段之一。通过产生氩气泡去除夹杂物，最佳气泡直径为2-15mm。为去除钢中的细小夹杂物颗粒，需要钢液中制造直径更小的气泡。研究发现，在钢包和中间包之间的长水口吹氩，该处湍流强度很高，产生的剪切力将气泡击碎，将大气包分成0.5-1mm的细小气泡。这种方法可以提高去除夹杂物的效率。 2）中间包气幕挡墙通过埋设于中间包底部的透气管或透气梁向钢液中吹入气泡，与流经此处钢液中的夹杂物颗粒相互碰撞聚合吸附，同时也增加了夹杂物的垂直向上运动，从而达到净化钢液目的。该法在德国NMSC公司得到应用， 50-200μm大尺寸夹杂物全部去除，小尺寸夹杂物去除效率提高50%。此外，新日铁对其进行了改进，研制了一种旋转喷嘴，借助耐火材料的旋转叶轮，使气泡变得更小，50μm以下夹杂物颗粒明显得到减少。 3）NK-PERM法该法是日本钢管公司开发的精炼法，采用顶吹喷枪和包底透气砖吹氩和氢至（150-400）×10-6，然后在RH真空循环脱气装置中脱气去夹杂。与传统的钢包吹氩相比，钢中夹杂物平均尺寸明显减少，且直径在10μm以上的夹杂物颗粒全部去除。 2.电磁净化 1）钢包电磁搅拌由瑞典的ASEA与SKF公司开发，电磁搅拌在降低20μm 以下的非金属夹杂物与吹氩搅拌相比具有显著的优越性，此外，电磁搅拌流场基本无死角，另外该法生产的钢总氧含量小于20×10-6。 2）中间包分离技术夹杂物和钢液之间存在密度差，可以用离心场分离夹杂物。日本进行了这方面研究，离心流场中间包分为圆筒形旋转室和矩形室，钢水由钢包长水口进入旋转室，在旋转区受电磁力驱动进行离心流动，然后从旋转区底部出口进入矩形室浇铸。离心搅拌后总氧含量小于15×10-6，夹杂物总量减少约一半。 3）结晶器电磁制动利用向上的电磁力阻止从浸入式水口流出的钢液并改变其方向，借此减小钢液的穿透深度，促使夹杂物上浮分离。近年来，日本川崎公司开发出了全幅三段电磁制动技术，将下段磁场应用于二次制动，采用后，即使在2.5m/min以上的高速浇铸时，也不会有卷渣发生。 3.渣洗
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
DIN 50602 钢中非金属夹杂物评级方法(1)
n -D o w n l o a d -B e u t h -L G A T r a i n i n g & C o n s u l t i n g G m b H P a t e n t e u n d N o r m e n -K d N r .6937382-L f N r .3263428001-2006-07-07 11:40
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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
ASTM E45夹杂物分析标准(中文版)
ASTM E45-1997 钢中夹杂物含量的评定方法(中译) 1 范围 1.1 本标准的试验方法为测定锻钢中非金属夹杂物含量的方法。宏观试验法包括微蚀、断口、台阶和磁粉法。显微试验法通常包括5种检测。根据夹杂物形状而不是化学特点，显微法将夹杂物划分为不同类型。这里主要讨论了金相照相技术，它允许形状类似的夹杂物之间略有不同。这些方法在主要用来评定夹杂物的同时，某些方法也可以评估诸如碳化物、氮化物、碳氮化物、硼化物和金属间化合物的组成。除了钢以外，其它合金在有些情况下也可以应用这些方法。根据这些方法在钢中的应用情况，将分别给予介绍。1.2 本标准适用于人工评定夹杂物含量。其他ASTM标准介绍了用JK评级图的自动法（ASTM E1122 ）和图像分析法（ASTM E1245 ）。 1.3 按照钢的类型和性能要求，可以采用宏观法或显微法，也可以将二者结合起来，以得到最佳结果。 1.4 这些试验方法仅仅为推荐方法，对任何级别的钢而言，这些方法都不能作为合格与否的判据。 1.5 本标准未注明与安全相关的事项，如果有的话，也只涉及本标准的使用。标准使用者应建立适当的安全和健康操作规程，并且在使用标准前应确定其适用性。 2 参考文献 2.1 ASTM标准： A 295 高碳耐磨轴承钢技术条件 A 485 强淬透性耐磨轴承钢技术条件 A 534 耐磨轴承用渗碳钢技术条件 A 535 特种性能的滚珠和滚柱轴承钢技术条件 A 756 耐磨轴承用不锈钢技术条件 A 866 耐磨轴承用中碳钢技术条件 D 96 用离心法分离原油中水和沉淀物的试验方法 E 3 制备金相试样指南 E 7 金相显微镜术语 E 381 钢棒，钢坯，钢锭和锻件的宏观试验法 E 709 磁粉检测指南 E 768 自动测定钢中夹杂物的试样的制备和评定操作规程 E 1122 用自动图像分析法获得JK夹杂物等级的操作规程 E 1245 用自动图像分析法确定金属中夹杂物或第二相含量的操作规程
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
钢中非金属夹杂物的检测
钢中非金属夹杂物的检测 一.概述 非金属夹杂物是钢中不可避免的杂质，它的存在使金属基体的均匀连续性受到破坏。非金属夹杂在钢中的形态、含量和分布情况都不同程度地影响着各种性能，诸如常规力学性能、疲劳性能、加工性能等。因此，非金属夹杂物的测定与评定引起人们的普遍重视。夹杂物的含量和分布状况等往往被认为是评定钢的冶金质量的一个重要指标，并被列为优质钢和高级钢的常规项目之一。 钢中非金属夹杂物按其来源和大小，大体可分为两大类： 1.显微夹杂物或称内在夹杂物，这类夹杂物是钢冶炼和凝固过程中，由于一系列物理和化学反应所生成。例如，在冶炼过程中，由于加入脱氧剂而形成氧化物和硅酸盐等。这些夹杂物来不及完全上浮进入钢渣，而残留在钢液中，即为内在夹杂。 如：Al、Fe-si等脱氧剂可以形成下列夹杂： 3FeO+2Al 3Fe+ Al2O3 2FeO+ Si SiO2+2Fe nFeO+mSiO2 nFeO·mSiO2 nAl2O3+mSiO2 nAl2O3·mSiO2 另外，钢在凝固冷却过程中，S、N等元素，由于溶解度的降低而生成硫化物、氮化物等也将残留在钢中。 2.宏观夹杂物或称外来夹杂物，这类夹杂物是在钢的冶炼或浇
铸过程中，由于耐火材料等外来物混入造成。其特点是大而无固定形状。 就对钢而言，宏观夹杂物的危害更大。 夹杂物的检验方法也有宏观检验法和显微检验法两种。 非金属夹杂物的显微检验法是指借助于金相显微镜在规定的实验条件下，检验金相试样中非金属夹杂物的方法。该法的主要优点是可以确定夹杂物的类型、分布、数量和大小，可以发现极细小的夹杂物。但是，由于受试样尺寸及取样位置、数量的限制。所以显微检验法的评定结果在很大程度上存在偶然性。往往会过分夸大细小夹杂物的重要性而将那些试样以外或检验面以外的较大夹杂物遗漏，所以，显微检验法总是与宏观检验法相辅相成、互相补充的。如果非金属夹杂物的宏观检验对优质钢来说是必不可少的检验项目之一，那么显微检验法则是特殊用途钢（如轴承钢、重要用途的合金结构钢等）广泛采用的检验方法。 二.显微夹杂物的分类 钢中非金属夹杂物的种类很多，应将性质相似、形态相似对钢的性能影响作用相似的各种夹杂物划分类别。从检验方便考虑，分类方法力求简单、明了、科学。 非金属夹杂物除按来源可分为内在夹杂物如外来夹杂物外，尚可按化学成分分类，分为氧化物、硫化物和氮化物等，而氧化物又可分为简单氧化物，复杂氧化物和硅酸盐（见下图）
钢中夹杂物含量评定的标准试验方法
ASTM E45-2013 钢中夹杂物含量评定的标准试验方法 Standard Test Methods for Determining the Inclusion Content of Steel ①本标准的固定编号为E45；其后面的数字表示最初釆用或最后修订的年份。括号里的数字表示此标准 的最后重新批准时间。上标希腊字母（ε）表示最后一次修订或复审后的编辑修改。 本标准已经美国国防部认可采用。 1. 范围 1.1 本标准的试验方法为测定锻钢中非金属夹杂物含量的方法。宏观试验法包括低倍腐蚀、断口、台阶和磁粉法。显微试验法通常包括5 种检测。依据夹杂物形状而不以化学特点，显微法将夹杂物划分为不同类型。这里主要讨论了金相照相技术，它允许形状类似的夹杂物之间略有不同。这些方法在主要用来评定夹杂物的同时，某些方法也可以评估诸如碳化物、氮化物、碳氮化物、硼化物和金属间化合物的组成。除了钢以外，其它合金在有些情况下也可以应用这些方法的一种或多种。根据这些方法在钢中的应用情况，将分别给予介绍。 1.2 本标准介绍了依据显微试验方法A 和方法D，使用JK 评级图评定夹杂物的程序。 1.3 按照钢的类型和性能要求，可以采用宏观法或显微法，也可以将二者结合起来，以得到最佳结果。 1.4 这些试验方法仅仅为推荐方法，对任何级别的钢而言，这些方法都应不能作为合格与否的判据。
1.5 该标准以国际单位制规定的单位为标准单位，圆括号里的内容为转化的近似值。 1.6 本标准未注明与安全相关的事项，如果有的话，也只涉及本标准的使用。标准使用者应建立适当的安全和健康操作规程，并且在使用标准前应确定其适用性。 2. 引用文件 2.1 ASTM 标准： ② E3 制备金相试样指南 E7 金相显微检测相关术语 ①本试验方法由ASTM 的E04《金相》委员会管辖，并由E04.09《夹杂物》分委员会直接负责。 现版本于2013 年5 月1 日批准，2013 年5 月出版。原版本在1942 年批准。前一个最新版是2011 年批准 的E45-11a。DOI: 10.1520/E0045-13。 ②对于ASTM 的参考标准，可登陆ASTM 网站，https://www.360docs.net/doc/704999000.html, 或联系service@https://www.360docs.net/doc/704999000.html, 的ASTM 客户服务 部。ASTM 标准年报资料，参见ASTM 网站的本标准的文件概要页。 ASTM E45-2013 钢中夹杂物含量评定的标准试验方法 2 E381 钢棒，钢坯，钢锭和锻件的宏观试验法 E709 磁粉检测指南 E768 自动测定钢中夹杂物的试样的制备和评定操作规程 E1245 用自动图像分析法确定金属中夹杂物或第二相含量的操作规程 E1444 磁粉探伤法的操作规程 E1951 十字线和光学显微镜放大倍率的校准指南
非金属夹杂物
《钢材质量检验》单元教学设计一、教案头
二、教学过程设计
三、讲义 1.钢中非金属夹杂物的种类和特征 非金属夹杂物显著影响钢的使用性能，同时对钢的切削性能及表面粗糙度也有重要影响。分析夹杂物的类型、数量、大小、形状和分布是冶金质量检验及失效分析的重要方面。 钢中非金属夹杂物依其来源可分为两大类： （1）外来夹杂物：这类夹杂物是由耐火材料、炉渣等在冶炼、出钢、浇注过程中进入钢液中不及上浮而滞留在钢中造成的，外来夹杂物尺寸较大，故又称粗夹杂，外形不规则，分布也没有规律。 （2）内夹杂物：溶解在钢液中的氧、硫、氮等杂质元素在降温和凝固时，由于溶解度降低，它们与其他元素化合并以化合物形式从液相或固溶体中析出，最后包含在钢锭中，这类化合物称为内生夹杂物，内生夹杂物的颗粒一般比较细小，故又称为细夹杂。通常钢中非金属夹杂物主要是内生夹杂物。 内生夹杂物是不可避免的，正确的操作只能减少其数量或改变其成分、大小及分布情况；至于外来夹杂物，只要操作正确、仔细，则可避免。 钢中常见的非金属夹杂物，依其性质、形态和变形特征等又可分为以下几种。 （1）氧化物：常见的氧化物有FeO、MnO、SiO2、AL2O3、Cr2O3等。多数氧化物的塑性极低，脆性大、易断裂，属脆性夹杂物，经轧、锻后沿加工方向排列成串或点链状分布，在明场下呈灰色。抛光性差、易剥落，如图4-12所示。 （2）硫化物：如MnS、FeS等，塑性较好，属塑性夹杂物。经轧、锻加工后沿加工方向变形，呈纺锤形或线段状。在明场下呈浅灰色。抛光性好，不易剥落，如图4-13所示。 （3）硅酸盐：硅酸盐夹杂有易变形的（如2MnO.SiO2），也有不易变形的。易变形的硅酸盐夹杂与硫化物相似，沿加工方向延伸变形呈线段状，明场下呈灰色或暗灰色；不易变形的硅酸盐与氧化物相似，沿加工方向呈颗粒状分布，明场下也呈暗灰色。在定量评级时，脆性硅酸盐按氧化物评级，而塑性硅酸盐按硫化物评级。 （4）点状不变形夹杂物：简称点状鸡杂，铬轴承钢的点状夹杂物主要是由镁尖晶石和含钙的铝酸盐或含铝、钙、锰的硅酸盐所组成。这种不变形夹杂物经加工后不变形，以后球状形式存在，如图4-14所示。 （5）氮化物：通常遇到的氮化物夹杂有AlN、TiN、VN、ZrN等，它们的形状一般比较规则，多呈长方形、正方形、三角形。压力加工不变形。在明场下呈浅黄、金黄或玫瑰色。 非金属夹杂物是钢中不可避免的夹杂，它的存在使金属基体的连续性受到破坏，非金属夹杂物在钢中的形态、含量和分布都不同程度地影响了钢的各种性能，诸如常规力学性能、疲劳性能、加工性能等。因此，正确测定与评价钢中非金属夹杂物是提高钢材质量不可忽视的环节。 2. 非金属夹杂物的鉴定方法 3.夹杂物的评级 四、训练任务
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Al2O3，SiO2)；复杂氧化物(如FeO?Al2O3，CaO?Al2O3)；硅酸盐及硅酸盐玻璃(如2FeO?SiO2)；硫化物(如MnS，FeS)；氮化物(如TiN)；复杂夹杂如硫氧化物(Ce2O2S)，氟氧化物(LaOF)，氮碳化物(TiCN)，硫碳化物(Ti4C2S2)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。
(1) 塑性夹杂物热变形时具有良好的范性，沿变形方向延伸成条带状。属于这类的夹杂物有硫化物及含SiO2量较低的铁锰硅酸盐等。 (2) 脆性夹杂物热加工时形状和尺寸都不变化，但可沿加工方向成串或点链状排列。属于这类的夹杂物有Al2O3，Cr2O3等。 (3) 点状(或球状)不变形夹杂物铸态呈球状，热加工后形状保持不变，如SiO2及SiO2含量较高的硅酸盐等。 (4)半塑性夹杂物指各种复相的铝硅酸盐夹杂。基底铝硅酸盐有范性，热加工时延伸变形，但其中包含着的析出相如Al2O3等是脆性的，加工时保持原状或只是拉开距离。 除此之外，夹杂物还可根据化学稳定性的不同，分为易溶于稀酸，甚至在水中就能分解的不稳定夹杂物和在热的浓酸中才能溶解的稳定夹杂物。或按照钢的类型和成分分类等。
钢中夹杂物分析方法探讨
钢中夹杂物分析方法探讨 钢中夹杂物主要以非金属化合态存在，如氧化物、硫化物、氮化物等，造成钢的组织不均匀。夹杂物的几何形状、化学成分、物理性能等不仅影响钢的冷热加工性能和理化性能，而且影响钢的力学性能和疲劳性能。随着产品对夹杂物的分析提出更高的要求，需要建立适合生产现场的快速检测钢中夹杂的分析方法，以便降低钢中的夹杂含量，因此，对各种夹杂分析方法进行调研，并从单一和综合两方面进行分析。 单一方法 (1)金相显微镜观测法(MMO)。金相显微镜观测法是一种传统的方法，用光学显微镜检测二维钢样薄片，并且用肉眼定量。通过观察夹杂物的形状、光学特征或用化学法辅助，可以测定夹杂物类型，直接观测夹杂物的尺寸与分布情况，判断夹杂物的生成。 (2)图像扫描法(IA)。采用高速计算机显微镜扫描图像，根据灰度的断续分辨明暗区，比肉眼观测的MMO法大有改进，容易测定较大面积和较多数量的夹杂物，自动化程度高，可获得体积分数、粒度分布直方图、定量等信息，但有时易将非金属夹杂物引起的划痕、麻点和凹坑分析错，且易受尘埃干扰，细小夹杂可能从磨面脱落。 (3)硫印法。通过对富硫区进行腐蚀，区分宏观夹杂和裂纹。 (4)电解(蚀)法。该方法精确度高但费时，以钢样作为电解池的阳极，电解槽为阴极，通电后钢的基体呈离子状态进入溶液溶解，非金属夹杂物不被电解呈固相保留。较大的钢样(2～3kg)被电解，然后对电解泥淘洗、磁选、氢气还原分离铁，最后称量分级；较小的钢样(50～120g)被电解或稀酸溶解，将残渣经碳化物处理、过滤、灼烧，得到氧化物总量。马钢钢研所和北京科技大学成人教育学院运用大样电解法对钢样进行测定，并得到夹杂物不同粒度分布的百分含量。 (5)电子束熔炼法(EB)。在真空条件下，用电子束熔化钢样，夹杂物上浮到钢水表面。通常电子束熔炼查找的是上浮夹杂物特定区域。电子束熔炼的升级法(EB-EV)用来评估夹杂物尺寸分布，根据测定区域的上浮夹杂物尺寸，推断所有夹杂物的上浮结果，从而计算夹杂物尺寸分布指数。 (6)水冷坩埚熔炼法(CC)。在电子束熔炼的条件下，先将熔融钢样表面的夹杂物浓缩，冷却后，样品被分解，夹杂物被分离出来。 (7)扫描电子显微镜法(SEM)。将电子束用电磁透镜聚焦照射于试样表面，同时用电子束扫描，在显像管上显示出试样发出的信号，可清晰地观测到各种夹杂物的主体像，了解其分布和形态，用电子探针分析仪(EPMA)测定其组成及含量，特别是鉴定夹杂物局部组成最有效，可分析的元素范围4Be～92U，对0.1μm以上的区域进行定性分析，对2μm以上的区域进行定量分析。 (8)单火花光谱分析法(SSA)即原位分析仪。对被分析对象原始状态的化学和结构进行分析。通过对无预燃、连续扫描激发的火花放电所产生的光谱信号进行高速的数据采集和解析，测定样品表面不同位置的原始状态下的化学成分分布、缺陷判别和夹杂状态分析，可获得夹杂物数量、组成、分布和粒度等多方面的信息；一次扫描即可得到元素成分、偏析、疏松和夹杂的定量分布结果，扫描范围达300mm×200mm，分析灵敏度优于常规火花光谱分析，样品无需抛光及处理，分析结果显示方式丰富，除了以列表方式显示各项分析数据和计数外，还同时以二维和三维多种图形显示成分、偏析、疏松和夹杂的分析结果，可直接应用于冶金炉前分析，实现临线快速分析，当样品太少时不能反映大型夹杂。 (9)曼内斯曼夹杂物检测法(MIDAS)。又名LSHP法，先使钢样波动，以排除气泡，然后超声扫描检测固态夹杂物和固气复合夹杂物。 (10)激光衍射颗粒尺寸分析法(LDPSA)。采用激光技术检测其他方法(如定泥法)已检测出夹杂物的尺寸分布。
《利用扫描电镜对钢中夹杂物进行评定和分类的方法》编制说明
《利用扫描电镜对钢中夹杂物进行评定和 分类的方法》编制说明 （送审稿） 一、任务来源 随着我国钢铁行业的发展，夹杂物的检测分析日益受到技术人员的重视，目前利用光学显微镜对夹杂物进行评定和分类已不能满足高性能钢铁产品质量控制的要求，对于尺寸较小（如2μm以下）的夹杂物，光学显微镜难以辨认，且光学显微镜不能给出夹杂物的化学组成信息，然而利用扫描电镜则可对钢中夹杂物进行形态、尺寸和成分的完整分析，为此有必要引进国外利用扫描电镜对钢中夹杂物进行评定和分类的先进标准，以满足国内钢铁产品夹杂物检测的发展要求。 目前国外标准有ASTM E45《钢中夹杂物含量的测定方法》和ASTM E1122《利用图像分析仪进行夹杂物评级的方法》，国内标准有GB/T 18876.2-2006《应用自动图像分析测定钢和其他金属中金相组织、夹杂物含量和级别的标准试验方法—第2部分：钢中夹杂物级别的图像分析与体视学测定》，这些标准提供了夹杂物的金相评定方法，而ASTM E2142-2008《利用扫描电镜对钢中夹杂物进行评定和分类的方法》提供了夹杂物的扫描电镜评定方法，涵盖了夹杂物的化学组成信息，可得到更准确的夹杂物分类评级结果。 根据全国钢标准化技术委员会钢标委“2011年第二批国家标准制定计划项目”321号的要求，由首钢技术研究院、冶金工业信息标准研究院共同承担《利用扫描电镜对钢中夹杂物进行评定和分类的方法》国家标准制定工作，项目编号为：GB 20111039-T-605，并要求于2012年完成。
以首钢技术研究院、冶金工业信息标准研究院为主要起草单位的《利用扫描电镜对钢中夹杂物进行评定和分类的方法》项目组，根据近年来国内钢铁产品夹杂物检测分析的实际情况、用户反馈意见以及会议讨论意见，形成了标准的送审讨论稿。 二、标准主要制定内容 1、修改采用国际ASTM标准E2142–2008 ―Standard Test Methods for Rating and Classifying Inclusions in Steel Using the Scanning Electron Microscope‖。 主要技术内容：介绍了利用扫描电镜（SEM）对钢中夹杂物进行尺寸分布、化学分类及评级的程序。描述了2种方法，方法1主要依据化学组成、形态及宽度对夹杂物进行自动分类和评级。方法2对夹杂物进行个性化的自定义分析，如体积分数、数量分数等。 2、根据我国工业的特殊需要，本标准在采用E2142–2008时进行了如下修改： a）在第1章―范围‖内修改1.2条，为突出扫描电镜的化学分类优势，删掉原方法1，只采用原方法2和方法3，并在新标准中重命名为方法1和方法2； 并增加了适用范围，方法1是扫描电镜分类法，依据化学组成、形态和宽 度分类评级，适用于压缩比大于或等于3的轧制或锻制钢材中的2μm以 上非金属夹杂物的显微评定。方法2用来确定某类夹杂物的具体细节，如 体积分数、数量分数等体视学参数，适用于各种铸坯或钢材中所有尺寸 （包括2μm以下）夹杂物的统计分类。删除了文中的相关章节，如原文 第12章。 b）引用文件用相应的国家标准代替：E1122用GB/T 18876.2-2006代替，E1245用GB/T 18876.1-2002代替，E45用GB/T10561-2005代替，E768用
钢液夹杂物的行为及去除
冶金熔体 题目：钢液夹杂物的行为及去除 姓名： 王接喜 学号： 103511050 序号： 20 学院： 冶金科学与工程学院 专业： 有色金属冶金 完成时间： 2010- 12- 29 Central South University
钢液夹杂物的行为及去除 王接喜 （中南大学冶金科学与工程学院，长沙，410083） 摘要：钢液中夹杂物的行为涉及的内容很广，其基本的物理过程大致包括：形核、生长、聚合、传递等，夹杂物去除可以视为传递过程的结果。钢中夹杂物去除的主要环节为夹杂物的长大、上浮和分离。钢中夹杂物去除技术有：气体搅拌-钢包吹氩、中间包气幕挡墙和RH-NK-RERM法；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；渣洗技术；过滤器技术。 关键词：钢液；夹杂物；生长；去除；中间包；电磁场 Behavior and removal of inclusions in molten steel WANG Jiexi, ZHOU Yongmao (School of Metallurgical Science and Engineering, Central South University, Changsha, China 410083) 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, RH-NK-RERM method, electromagnetic cleaning-ladle electromagnetic stirring, tundish centrifugal separating and mold electromagnetic braking, slag washing and filter technique. Key words：molten steel, inclusions, growth, removal, tundish, electromagnetic field 引言 钢中非金属夹杂物事氧化物、硫化物、氮化物、硅酸盐等以及由它们组成的各种复杂化合物的统称[1]。根据国家标准，金属夹杂物分为五类，分别为以硫化物为主的A类、以氧化铝为主的B类、以硅酸盐为主的C类、以球形氧化物为主的D类和以单颗粒球为主的Ds类。 夹杂物的主要来源为内生夹杂和外来夹杂。内生夹杂包括四个方面：脱氧时的脱氧产物；钢液温度下降时S、O、N等杂质元素溶解度下降而以非金属夹杂形式出现的生成物；凝固过程中因溶解度降低、偏析而发生反应的产物；固态钢镶边溶解度变化生成的产物[2]。 钢的内在质量与钢液的纯净度有很大的关系。钢液中的非金属夹杂物可导致产品性能的恶化、内在品质的下降，同时非金属夹杂物有助于气孔的形成，降低铸件的致密度[3]；夹杂物的存在破坏了基体的连续性，造成金属组织的不均匀，使金属的力学性能变差，对材料的加工(拉拔和深冲)性能、疲劳性能、表面质量和耐腐蚀性能等产生不利影响[4-5]；另外还使钢的冷热加工性能变坏。夹杂物还容易在壁面沉积，造成结晶器水口、RH上升和下降管堵塞，不仅降低冶金容器的寿命，而且直接危及生产的连续性和稳定性[6]。 由于非金属夹杂对钢的性能影响严重，因此在炼钢、精炼和连铸过程中，应最大限度地降低钢液中夹杂物的含量，控制其形状和尺寸。减少钢中夹杂物，提高钢的洁净度可以显著改善钢材的延展性、韧性、抗腐蚀性等。