钢液中非金属夹杂物钙处理基础研究
发布时间：2021-03-10 11:28
本文采用真空感应炉进行钙处理的实验室实验。首先,研究了取样方式对于夹杂物成分和数量的影响。研究结果表明,真空感应炉良好的动力学条件,有利于促进夹杂物的上浮。过程样由石英管取样器穿过钢液上表面来取得,会取到较多的夹杂物,而终点样是将钢液浇铸到锭模,研究的是钢液内部夹杂物,数量相对较少。其次,研究了耐火材料对钙处理过程的影响。研究表明,钢中加入过量的钙,会与耐火材料发生反应。采用镁砂坩埚实验,样品中MgO平均含量为10～20%,钢液中总镁从13 ppm升高到23 ppm;采用刚玉坩埚实验,钢液中的[Al]s含量高于镁砂坩埚实验。坩埚气孔率会影响夹杂物的数量,高气孔率的坩埚会产生更多的夹杂物。钙处理改性夹杂物的过程中,钢中钙的含量由于挥发而持续降低。夹杂物的成分受此影响,转变规律为CaO-CaS→CaO-CaS-Al2O3→CaO-（CaS）-Al2O3→（CaO）-Al2O3。根据测量结果,计算钢液中[Ca]的趋势变化,对结果进行拟合分析,从而得到在真空感应炉中[Ca]的挥发传质系数为（2.35～3.53）×104（m/s）。接着,研究了钢中硫含量对钙处理效果的影响。瞬态CaS夹杂物的形成...
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：175 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１钙对Ａｈ〇３夹杂物的改性??
液中喂入钙线。大多数钙处理研究都是针对Ａ１２０３改性进行的，原理就是让??溶解的钙与固态的Ａｈ〇３进行反应，形成低熔点的Ｃａ０－Ａｌ２０３类夹杂物，如??图２－１所示［４２］。由不同钙铝酸盐性质表（表２－１）及Ｃａ０－Ａｌ２０３二元相图（图??２－２）可知，在连铸温度下存在为液态的钙铝酸盐夹杂物。钙加入钢水中会与??Ａｈ〇３反应生成低熔点钙铝酸盐，避免了水口结瘤问题。钙处理后的夹杂物由??一定比例的液相和固相组成，这时夹杂物的成分对可浇性和热轧过程夹杂物??变形的影响非常重要。完全液态化的夹杂物虽然不会堵塞水口，但它们在热??轧过程具备良好的变形性能，会导致探伤不合，影响钢的机械性能。而部分??液相化的夹杂物能够提高可浇性，并且在热轧过程中不会出现上述的问题。??固态的夹杂物在连铸过程也具有非完全液态化夹杂物的特性。因此，对于钙??处理过程夹杂物中的相组成的研究是非常重要的［４３）。??图２－１钙对Ａｈ〇３夹杂物的改性??
壳温度的升高，芯部粉末熔化，Ｃａ在熔池深部逸出，提高了钙处理的效率。??使用Ｃａ－Ａｌ和Ｃａ－Ｓｉ线有以下优点：提高了脱氧和脱硫效率；增加了?Ｃａ在钢??液中的溶解度和Ｃａ的均匀分布程度。如图２－３所示是两种常见的喂钙方式??示意图ｔ３２，５９ｌ。??－??ＩＦ擊戀??（ａ）?（ｂ）??图２－３常见钙处理方式的示意图（ａ）喂线法（ｂ）喷枪哏丝法??钙处理可以通过含ＣａＯ高的精炼渣和钢液以及夹杂物的反应来实现。对??于铝脱氧钢，在使用高碱度渣的条件下，由于渣中的Ｃａ？很高，所以在渣和??钢液的界面之间会发生ＣａＯ的分解反应，分解出来的溶解钙传递到钢水中，??会置换Ａｂ〇３夹杂物中的铝而生成钙铝酸盐。以轴承钢为例，在出钢和ＬＦ精??炼过程中强铝脱氧，最开始的夹杂物主要是纯的Ａｈ〇３，但由于钢液中酸溶??铝含量较高，和钢包内衬的ＭｇＯ发生置换反应，使钢中大量的Ａｂ〇３夹杂物??变成了?Ｍｇ０?Ａｌ２０３尖晶石夹杂物，而随后夹杂物中的ＣａＯ含量也逐渐增加，??形成了复合的ＣａＯ?ＭｇＯ?ＡｈＣｂ夹杂物。夹杂物中ＣａＯ的增加主要是由于液??态渣中的ＣａＯ在钢渣界面分解为［Ｃａ］和［０］
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢中非金属夹杂物几个需要深入研究的课题[J]. 张立峰. 炼钢. 2016(04)
[2]钢液钙处理过程中钙加入量精准计算的热力学研究[J]. 张立峰,李菲,方文. 炼钢. 2016(02)
[3]Population Evolution of Oxide Inclusions in Ti-stabilized Ultra-low Carbon Steels after Deoxidation[J]. Wen YANG,Ying ZHANG,Li-feng ZHANG,Hao-jian DUAN,Li WANG. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2015(12)
[4]铝镇静钢钙处理后氧化铝夹杂物变性动力学模型[J]. 郭靖,程树森,程子建,张志华,张鹏. 北京科技大学学报. 2014(04)
[5]钢中非金属夹杂物的相关基础研究（Ⅱ）——夹杂物检测方法及脱氧热力学基础[J]. 张立峰,李燕龙,任英. 钢铁. 2013(12)
[6]Modification of MgO·Al2O3 spinel inclusions in Al-killed steel by Ca-treatment[J]. Shu-feng Yang,Jing-she Li,Zai-fei Wang,Jiao Li,and Lin Lin School of Metallurgical and Ecological Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2011(01)
[7]MECHANISM AND KINETICS OF TRANSFORMATION OF ALUMINA INCLUSIONS BY CALCIUM TREATMENT[J]. M. Lind,L. Holappa. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2006(01)
[8]转炉-精炼-连铸过程钢中氧的控制[J]. 蔡开科. 钢铁. 2004(08)
[9]42CrMoVNb细晶高强钢的疲劳行为[J]. 杨振国,张继明,李守新,褚作明,惠卫军,翁宇庆. 金属学报. 2004(04)
本文编号：3074582
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：175 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１钙对Ａｈ〇３夹杂物的改性??
液中喂入钙线。大多数钙处理研究都是针对Ａ１２０３改性进行的，原理就是让??溶解的钙与固态的Ａｈ〇３进行反应，形成低熔点的Ｃａ０－Ａｌ２０３类夹杂物，如??图２－１所示［４２］。由不同钙铝酸盐性质表（表２－１）及Ｃａ０－Ａｌ２０３二元相图（图??２－２）可知，在连铸温度下存在为液态的钙铝酸盐夹杂物。钙加入钢水中会与??Ａｈ〇３反应生成低熔点钙铝酸盐，避免了水口结瘤问题。钙处理后的夹杂物由??一定比例的液相和固相组成，这时夹杂物的成分对可浇性和热轧过程夹杂物??变形的影响非常重要。完全液态化的夹杂物虽然不会堵塞水口，但它们在热??轧过程具备良好的变形性能，会导致探伤不合，影响钢的机械性能。而部分??液相化的夹杂物能够提高可浇性，并且在热轧过程中不会出现上述的问题。??固态的夹杂物在连铸过程也具有非完全液态化夹杂物的特性。因此，对于钙??处理过程夹杂物中的相组成的研究是非常重要的［４３）。??图２－１钙对Ａｈ〇３夹杂物的改性??
壳温度的升高，芯部粉末熔化，Ｃａ在熔池深部逸出，提高了钙处理的效率。??使用Ｃａ－Ａｌ和Ｃａ－Ｓｉ线有以下优点：提高了脱氧和脱硫效率；增加了?Ｃａ在钢??液中的溶解度和Ｃａ的均匀分布程度。如图２－３所示是两种常见的喂钙方式??示意图ｔ３２，５９ｌ。??－??ＩＦ擊戀??（ａ）?（ｂ）??图２－３常见钙处理方式的示意图（ａ）喂线法（ｂ）喷枪哏丝法??钙处理可以通过含ＣａＯ高的精炼渣和钢液以及夹杂物的反应来实现。对??于铝脱氧钢，在使用高碱度渣的条件下，由于渣中的Ｃａ？很高，所以在渣和??钢液的界面之间会发生ＣａＯ的分解反应，分解出来的溶解钙传递到钢水中，??会置换Ａｂ〇３夹杂物中的铝而生成钙铝酸盐。以轴承钢为例，在出钢和ＬＦ精??炼过程中强铝脱氧，最开始的夹杂物主要是纯的Ａｈ〇３，但由于钢液中酸溶??铝含量较高，和钢包内衬的ＭｇＯ发生置换反应，使钢中大量的Ａｂ〇３夹杂物??变成了?Ｍｇ０?Ａｌ２０３尖晶石夹杂物，而随后夹杂物中的ＣａＯ含量也逐渐增加，??形成了复合的ＣａＯ?ＭｇＯ?ＡｈＣｂ夹杂物。夹杂物中ＣａＯ的增加主要是由于液??态渣中的ＣａＯ在钢渣界面分解为［Ｃａ］和［０］
【参考文献】：
期刊论文
[1]钢中非金属夹杂物几个需要深入研究的课题[J]. 张立峰. 炼钢. 2016(04)
[2]钢液钙处理过程中钙加入量精准计算的热力学研究[J]. 张立峰,李菲,方文. 炼钢. 2016(02)
[3]Population Evolution of Oxide Inclusions in Ti-stabilized Ultra-low Carbon Steels after Deoxidation[J]. Wen YANG,Ying ZHANG,Li-feng ZHANG,Hao-jian DUAN,Li WANG. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2015(12)
[4]铝镇静钢钙处理后氧化铝夹杂物变性动力学模型[J]. 郭靖,程树森,程子建,张志华,张鹏. 北京科技大学学报. 2014(04)
[5]钢中非金属夹杂物的相关基础研究（Ⅱ）——夹杂物检测方法及脱氧热力学基础[J]. 张立峰,李燕龙,任英. 钢铁. 2013(12)
[6]Modification of MgO·Al2O3 spinel inclusions in Al-killed steel by Ca-treatment[J]. Shu-feng Yang,Jing-she Li,Zai-fei Wang,Jiao Li,and Lin Lin School of Metallurgical and Ecological Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2011(01)
[7]MECHANISM AND KINETICS OF TRANSFORMATION OF ALUMINA INCLUSIONS BY CALCIUM TREATMENT[J]. M. Lind,L. Holappa. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2006(01)
[8]转炉-精炼-连铸过程钢中氧的控制[J]. 蔡开科. 钢铁. 2004(08)
[9]42CrMoVNb细晶高强钢的疲劳行为[J]. 杨振国,张继明,李守新,褚作明,惠卫军,翁宇庆. 金属学报. 2004(04)
本文编号：3074582
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