SPHC钢中夹杂物控制的热力学分析与实验研究

发布时间：2020-11-11 04:45

　　 SPHC钢是低碳低硅钢的一种,由于其具有良好的塑性与力学性能,已经被广泛的应用于汽车制造、家用电器以及建筑等行业。该钢种在生产过程中主要由铝承担脱氧任务,反应生成的夹杂物对此类钢的加工性能和力学性能有重要影响,为了保证SPHC钢的性能达到要求,减少SPHC钢中夹杂物数量以及控制夹杂物的存在形式具有十分重要的意义。本文以某工厂生产的SPHC钢为例,在某工厂试生产过程中,分别在RH精炼前后对钢液取样,利用金相显微镜、扫描电镜分析了钢中的夹杂物数量、形貌及其组成。结果表明,RH精炼前,钢液中溶解氧含量较高,钢液中的夹杂物以FeO类夹杂为主,铝脱氧后,钢液中生成大量团簇状的Al2O3夹杂。RH精炼过程中尺寸较大的夹杂物可以通过吹氩搅拌作用上浮去除,而一部分尺寸较小的Al2O3夹杂则滞留在钢中,严重影响钢材性能,因此有必要调整精炼渣,减少夹杂物数量和控制钢中夹杂物的存在形式。利用Factsage软件进行热力学分析计算,发现精炼渣中加入一定量的MgO可以降低精炼渣中Al2O3和SiO2的活度,提高渣的稳定性;MgO加入对CaO-SiO2-Al2O3系精炼渣的液相区域面积有明显影响。适合SPHC钢冶炼的第二液相区域(CaO:40~60%,SiO2:0~20%,Al2O3:40~50%)面积随着MgO含量的增加先增大后减小,而当w(MgO)9%时,此液相区面积显著减小,为此确定本实验研究的精炼渣中w(MgO)适宜范围为3~7%,碱度在3~4之间;还计算分析了TiO2对精炼渣液相区大小的影响,得出精炼渣中加入TiO2可以增大精炼温度下液相区面积,尤其是第二液相区域的面积,但实际试生产中的精炼渣含TiO2为1%,影响不明显。基于上述热力学的计算结果,设计配制精炼渣成分及高温熔炼用坩埚,通过实验研究了精炼渣中MgO含量,不同内衬材料(镁铬质和镁尖晶石质)对钢中夹杂物的影响,对反应后的钢样进行检测分析,发现钢中大部分Al2O3夹杂转变成CaO-MgO-Al2O3类夹杂,表明加入适量的MgO调整精炼渣成分可以实现对钢液中夹杂物成分的控制;对反应后坩埚内衬与钢渣接触部位成分进行检测分析,发现坩埚的蚀损主要是由于钢渣反应过程中铁氧化物、CaO和SiO2向耐火材料中扩散产生的熔蚀反应所致,精炼渣对镁铬坩埚的侵蚀程度较低,镁铬坩埚对精炼渣成分的影响较小,并且在镁铬坩埚中进行渣钢反应后,钢中夹杂物的熔点较低,表明镁铬坩埚比镁尖晶石坩埚更稳定,更有利于钢中夹杂物的控制。
【学位单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TF761.2
【部分图文】：

可知其活度 。由式(2.4)、式(2.16)和式(2.17)可得，（2.19）对式(2.18)和式(2.19)两边取对数可以得到l ω[O]关于l ω[Al]的关系图，如图2.2所示。图2.2 脱氧温度下Fe-O-Al 系的平衡曲线Fig. 2.2 Equilibrium chart of Fe-O-Al system at deoxidized temperature

要求钢种铝的含量在0.02~0.07%一步确认某工厂SPHC钢试生产过程中的夹2.2 取样及分析采集实际生产过程中的钢样，然后对采确定某工厂在实际精炼过程中 SPHC 钢中夹2.2.1 实验方案为了分析 SPHC 在精炼过程中的夹杂物后采集钢样，分析钢中夹杂物种类，大小，的化学成分，并记录精炼过程的参数变化（的自由氧浓度，渣层厚度）。2.2.2 试样加工根据试样所需检测仪器对样品的要求，金相样被加工成了 10×10×10mm3的立方体

钢样中夹杂物的形状、分布、大小以及数量，本研究镜，该显微镜配有摄像器以及 A/D（图像采集）以及计×，物镜倍数：5×，10×，20×，50×，100×，500×。镜的工作原理如下：主要是先外部和内部光源照射到的光线首先通过集光镜组和场镜，它们可以将光线聚个集光镜将光线聚焦到物镜的后焦面，最后通过物镜品的表面。样品会将光线进行反射，反射光线通过物过半反射镜进行光线的转向，经过辅助透镜以及棱镜放大的实像，这个试样最后经过目镜的放大，就成为映像，通过金相显微镜，可以清楚的观察到钢样中夹及种类。而电脑型金相显微镜将传统的金相显微镜和结合在一起，不仅能可以在目镜上进行显微观察，还察所观测区域的动态图像，可以将所需要的图片进行
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本文编号：2878761