真空感应冶炼高纯钢氮氧含量控制研究

发布时间：2021-04-22 19:04

　　氧化物和氮化物夹杂会显著降低超纯净钢断裂韧性,因此希望将超纯净钢中氧氮含量降低到6×10-6以下。真空感应熔炼是重要的特种钢冶炼手段,它在隔绝空气进入炉内的同时能够脱除钢中气体,尤其是氧氮,但是在高温高真空条件下,坩埚材料的热分解以及钢液对坩埚的冲刷使坩埚材料进入钢液,对钢液纯净度产生影响。本论文对高温高真空条件下不同坩埚材料热分解平衡氧含量进行了计算,在温度为1600 ℃及钢液溶解氧含量达到1.2×10-6时,Zr02不能自发分解向钢液供氧;在温度为1700 ℃,钢液氧含量达到1.2×10-6时,Zr02能够发生分解,热分解平衡氧为1.49×10-6;在压力为10 Pa左右,温度为1600 ℃和1700 ℃钢液中的碳能够侵蚀ZrO2坩埚,使钢液增Zr,污染钢液。当压力为0.2 Pa,温度为1600 ℃,尖晶石能够发生分解,热分解平衡氧为2.65×104,随温度和真空度的提高,热分解加剧。对比尖晶石、氧化镁、氧化钙和氧化锆四中坩埚材质热分解平衡氧,发现在1600℃时,氧化锆最稳定,其次氧化钙、尖晶石、氧化镁。采用ZrO2坩埚在不同温度下冶炼Cr12钢:（1）压力为10Pa,温度为160... 

【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景
        1.1.1 纯净钢概述
        1.1.2 真空感应炉冶炼特点
    1.2 课题目的和意义
    1.3 主要研究内容
第2章 文献综述
    2.1 真空感应炉
        2.1.1 真空感应炉的发展
        2.1.2 真空感应炉精炼工艺参数
    2.2 坩埚材料介绍
        2.2.1 Mgo 坩埚
        2.2.2 CaO 坩埚
2 坩埚">        2.2.3 ZrO₂ 坩埚
        2.2.4 尖晶石坩埚
        2.2.5 镁钙砖
        2.2.6 部分坩埚材料对比
    2.3 真空感应炉坩埚对钢液的影响
        2.3.1 真空感应炉坩埚对钢液的影响因素分析
        2.3.2 真空下坩埚材料向钢液供氧
    2.4 底吹氩工艺研究现状
        2.4.1 底吹气体捕捉夹杂的基本理论
        2.4.2 小气泡冶金
        2.4.3 冶金过程中脱氮影响因素的讨论
        2.4.4 真空感应炉底吹工艺参数的相关研究
    2.5 文献评述
第3章 坩埚分解供氧及脱氮理论计算
    3.1 真空条件下碳脱氧反应及熔池产生气泡的可能性分析
        3.1.1 碳脱氧能力概述
        3.1.2 真空条件下碳脱氧理论脱氧值
        3.1.3 金属熔池在真空作用下产生气泡的可能性条件
2坩埚相关热力学计算">    3.2 ZrO₂坩埚相关热力学计算
    3.3 镁铝尖晶石坩埚相关热力学计算
    3.4 本章小结
第4章 不同材质坩埚真空感应熔炼实验
    4.1 实验用钢制备
        4.1.1 炼钢实验原料
        4.1.2 实验钢成分设计
        4.1.3 实验钢冶炼
        4.1.4 钢锭的退火工艺
        4.1.5 实验钢成分分析检测
    4.2 10 kg真空感应炉冶炼Cr12钢实验
        4.2.1 真空度为10 Pa,温度为1600℃真空冶炼Cr12钢实验
        4.2.2 真空度为16 Pa,温度为1700℃真空冶炼Cr12钢实验
        4.2.3 真空度为10 Pa,温度为1700℃真空冶炼Cr12钢实验
        4.2.4 真空度为10 Pa,温度为1700～1750℃真空冶炼Cr12钢实验
        4.2.5 脱氮速率对比
    4.3 100 kg真空感应炉冶炼精22钢实验
        4.3.1 0.2 Pa真空度下采用镁铝坩埚真空冶炼精22钢实验
        4.3.2 0.2 Pa真空度下采用镁钙坩埚真空冶炼精22钢实验
    4.4 本章小结
第5章 真空感应炉底吹氩冶炼精22钢实验
    5.1 脱氮热力学
    5.2 真空感应炉底吹氩气实验
        5.2.1 0.2 Pa真空度下采用镁铝坩埚真空底吹冶炼精22钢实验
        5.2.2 0.2 Pa真空度下采用镁钙坩埚真空底吹冶炼精22钢实验
    5.3 脱氮动力学计算
    5.4 本章小结
第6章 结论
参考文献
致谢
作者简介
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【参考文献】：
期刊论文
[1]刚玉-尖晶石坩埚在中频感应炉上的应用[J]. 潘起雄.  特种铸造及有色合金. 2013(03)
[2]镁钙系耐火材料在炉外精炼炉上的应用[J]. 高心魁.  耐火材料. 2012(01)
[3]真空感应炉炉衬材质对Inconel 690合金纯净度的影响[J]. 赵鸿燕.  钢铁研究学报. 2012(01)
[4]真空感应炉冶炼低铝高纯净钢的工艺研究[J]. 陈子宏,薛正良.  铸造技术. 2011(10)
[5]超低氧冶炼过程镁铝尖晶石形成的热力学分析与控制[J]. 杨俊,王新华.  钢铁. 2011(07)
[6]钢渣对氧化镁坩埚的侵蚀[J]. 李伟,张玉柱,邢宏伟,龙跃.  河北理工大学学报(自然科学版). 2011(02)
[7]吹氩钢液精炼过程气泡去夹杂机理研究[J]. 郑淑国,朱苗勇.  钢铁. 2008(06)
[8]镁钙耐火材料与钢水作用的热力学研究[J]. 张红鹰,陈树江,王壮.  硅酸盐通报. 2006(05)
[9]氧化镁坩埚制品的研制[J]. 金艳,周玉所.  陶瓷. 2006(05)
[10]镁钙系耐火材料的研究进展[J]. 魏明坤,曾利红,刘丽君.  材料与冶金学报. 2005(03)

硕士论文
[1]真空感应炉冶炼Cr12钢工艺研究[D]. 董世通.东北大学 2014
[2]多功能真空感应电炉熔体净化技术的研究[D]. 王中然.哈尔滨工业大学 2008
[3]镍基高温合金真空感应熔炼脱氮工艺及机理的研究[D]. 王飞.沈阳大学 2007



本文编号：3154303