超纯铁素体不锈钢夹杂物形成机理及精炼工艺研究
发布时间：2021-10-13 22:30
超纯铁素体不锈钢因其极低的碳、氮含量（w[C+N]≤150×10-6）,并添加钛、铌等稳定化元素,而获得优越的耐蚀性、加工性和焊接性;其作为节镍经济型不锈钢,被广泛运用于轻工、家用器械、建筑装饰和汽车制造等领域。酒泉钢铁公司通过高炉-铁水预处理-AOD-VOD-LF-CC工艺生产超纯铁素体不锈钢,在生产过程中有时会出现连铸结晶器浸入式水口结瘤现象,同时,所生产的板材产品也时有表面线鳞缺陷问题。因此,本文以酒钢超纯铁素体不锈钢实际生产工艺为背景,针对上述所遇到的冶金工艺和产品质量问题进行深入研究。通过对连铸水口结瘤物和钢材表面线鳞缺陷进行解剖和扫描电镜观察,查明了夹杂物是导致水口结瘤和表面缺陷的主要原因。结合工厂试验、实验室实验和热力学计算,分析了铝、钙、钛含量对钢中夹杂物形成的影响机理,提出了精炼过程中铝含量和钙含量的冶金控制工艺。进一步通过渣钢实验和炉渣共存理论,研究了炉渣中CaF2含量对钢成分和夹杂物形成的影响,明确了精炼渣成分的冶金控制范围。根据工厂试验和实验室研究结果,提出了钢中夹杂物控制冶金关键工艺,并成功应用于实际生产,取得了明显效果。本文获得了以下研究结果:（1）连铸浸入...
【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】：145 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
2.1 不锈钢的发展及品种分类
2.1.1 不锈钢的发展
2.1.2 不锈钢品种分类
2.2 不锈钢冶金原理及主要方法
2.2.1 不锈钢冶金原理
2.2.2 主要冶炼方法
2.3 不锈钢主要冶炼工艺路线
2.3.1 短流程代表性工艺路线
2.3.2 长流程代表性工艺路线
2.4 超纯铁素体不锈钢成分特点、冶金工艺及质量要求
2.4.1 成分特点
2.4.2 冶金工艺
2.4.3 质量要求
2.5 含钛不锈钢夹杂物研究
2.5.1 含钛不锈钢中氧化物夹杂的形成
2.5.2 含钛不锈钢中氧化物夹杂的改性
2.6 含钛不锈钢精炼渣研究
2.6.1 精炼渣对钢液成分的影响
2.6.2 精炼渣对钢中夹杂物的影响
2.7 课题研究背景、目的及内容
3 连铸浸入式水口结瘤与钢材表面线鳞缺陷研究
3.1 超纯铁素体不锈钢冶金工艺流程
3.2 连铸浸入式水口结瘤的形貌特征及结瘤物成分特点
3.2.1 连铸浸入式水口结瘤的形貌特征
3.2.2 水口结瘤物的解剖及成分特征
3.2.3 结瘤水口不同部位夹杂物成分的对比
3.2.4 同炉次连铸坯中夹杂物特征以及与水口结瘤物的对比
3.2.5 连铸浸入式水口结瘤的形成机理
3.3 钢材表面线鳞缺陷的特征及夹杂物研究
3.3.1 钢材缺陷的解剖及观察
3.3.2 钢材缺陷表面夹杂物特征
3.3.3 钢材缺陷表皮下夹杂物特征
3.3.4 钢材表面缺陷形成机理
3.4 本章小结
4 LF精炼过程中钢中铝、钛含量对夹杂物的影响
4.1 研究方案
4.1.1 实验设备及步骤
4.1.2 试样分析方法
4.2 夹杂物特征
4.3 铝、钛含量对夹杂物形成的影响机理
4.4 本章小结
5 钙处理工艺对夹杂物的影响
5.1 研究方案
5.1.1 冶炼工艺
5.1.2 试样分析方法
5.2 夹杂物演变特征
5.3 钙处理对MgO·Al_2O_3夹杂物的改性
5.4 钙含量对含钛夹杂物的影响
5.5 LF精炼过程中钙含量控制工艺
5.6 本章小结
6 精炼渣中CaF_2含量对钢中钛含量稳定性和夹杂物的影响
6.1 实验方法及研究方案
6.1.1 实验方法
6.1.2 研究方案
6.2 渣钢反应时间对钢成分和炉渣成分的影响
6.3 精炼渣成分对钢成分和夹杂物的影响
6.3.1 精炼渣对钢液成分的影响
6.3.2 精炼渣对夹杂物的影响
6.3.3 钢液-精炼渣之间反应热力学
6.3.4 CaF_2含量对夹杂物形成的影响机理
6.4 本章小结
7 超纯铁素体不锈钢夹杂物控制冶金关键工艺
7.1 超纯铁素体不锈钢冶金关键工艺
7.2 典型炉次的冶金工艺及夹杂物演变
7.2.1 冶金工艺
7.2.2 夹杂物演变情况
7.3 超纯铁素体不锈钢冶金工艺改进效果
7.4 本章小结
8 结论及创新点
8.1 结论
8.2 创新点
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ti-Mg复合脱氧对低碳钢中夹杂物及组织的影响[J]. 胡春林,宋波,辛文彬,毛璟红. 材料热处理学报. 2013(05)
[2]超纯铁素体不锈钢新品种研发与应用[J]. 杨作宏,程子建. 中国冶金. 2013(05)
[3]钛稳定超纯铁素体不锈钢硅铝复合脱氧的试验研究[J]. 袁纲,李光强,李永军,陈兆平. 钢铁研究学报. 2013(02)
[4]超纯铁素体不锈钢精炼技术的进步与发展[J]. 李实,池和冰,江来珠. 钢铁研究学报. 2011(09)
[5]Surface Defects of Cold-Rolled Ti-IF Steel Sheets due to Non-Metallic Inclusions[J]. CUI Heng1, WU Hua-jie1, YUE Feng1, WU Wei-shuang1, WANG Min1, BAO Yan-ping1, CHEN Bin2, JI Chen-xi2 (1. Engineering Research Institute, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China; 2. Shougang Research Institute of Technology, Beijing 100043, China). Journal of Iron and Steel Research（International）. 2011(S2)
[6]Al对含钛430不锈钢夹杂物的影响[J]. 施晓芳,成国光,赵沛. 钢铁钒钛. 2011(01)
[7]关于不锈钢精炼的过程模型与质量控制[J]. 徐匡迪,肖丽俊. 钢铁. 2011(01)
[8]430铁素体不锈钢中Ti2O3+TiN复合核心形成的热力学研究[J]. 施晓芳,成国光,赵沛. 北京科技大学学报. 2010(10)
[9]不锈钢冶炼工艺探讨[J]. 张海,刘玉生. 金属世界. 2007(04)
[10]铁水为主要原料的不锈钢冶炼新工艺的开发[J]. 王一德,徐芳泓. 特殊钢. 2006(03)
博士论文
[1]GOR法冶炼304不锈钢脱硫和夹杂物控制工艺及理论[D]. 钱国余.北京科技大学 2016
本文编号：3435524
【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】：145 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
2.1 不锈钢的发展及品种分类
2.1.1 不锈钢的发展
2.1.2 不锈钢品种分类
2.2 不锈钢冶金原理及主要方法
2.2.1 不锈钢冶金原理
2.2.2 主要冶炼方法
2.3 不锈钢主要冶炼工艺路线
2.3.1 短流程代表性工艺路线
2.3.2 长流程代表性工艺路线
2.4 超纯铁素体不锈钢成分特点、冶金工艺及质量要求
2.4.1 成分特点
2.4.2 冶金工艺
2.4.3 质量要求
2.5 含钛不锈钢夹杂物研究
2.5.1 含钛不锈钢中氧化物夹杂的形成
2.5.2 含钛不锈钢中氧化物夹杂的改性
2.6 含钛不锈钢精炼渣研究
2.6.1 精炼渣对钢液成分的影响
2.6.2 精炼渣对钢中夹杂物的影响
2.7 课题研究背景、目的及内容
3 连铸浸入式水口结瘤与钢材表面线鳞缺陷研究
3.1 超纯铁素体不锈钢冶金工艺流程
3.2 连铸浸入式水口结瘤的形貌特征及结瘤物成分特点
3.2.1 连铸浸入式水口结瘤的形貌特征
3.2.2 水口结瘤物的解剖及成分特征
3.2.3 结瘤水口不同部位夹杂物成分的对比
3.2.4 同炉次连铸坯中夹杂物特征以及与水口结瘤物的对比
3.2.5 连铸浸入式水口结瘤的形成机理
3.3 钢材表面线鳞缺陷的特征及夹杂物研究
3.3.1 钢材缺陷的解剖及观察
3.3.2 钢材缺陷表面夹杂物特征
3.3.3 钢材缺陷表皮下夹杂物特征
3.3.4 钢材表面缺陷形成机理
3.4 本章小结
4 LF精炼过程中钢中铝、钛含量对夹杂物的影响
4.1 研究方案
4.1.1 实验设备及步骤
4.1.2 试样分析方法
4.2 夹杂物特征
4.3 铝、钛含量对夹杂物形成的影响机理
4.4 本章小结
5 钙处理工艺对夹杂物的影响
5.1 研究方案
5.1.1 冶炼工艺
5.1.2 试样分析方法
5.2 夹杂物演变特征
5.3 钙处理对MgO·Al_2O_3夹杂物的改性
5.4 钙含量对含钛夹杂物的影响
5.5 LF精炼过程中钙含量控制工艺
5.6 本章小结
6 精炼渣中CaF_2含量对钢中钛含量稳定性和夹杂物的影响
6.1 实验方法及研究方案
6.1.1 实验方法
6.1.2 研究方案
6.2 渣钢反应时间对钢成分和炉渣成分的影响
6.3 精炼渣成分对钢成分和夹杂物的影响
6.3.1 精炼渣对钢液成分的影响
6.3.2 精炼渣对夹杂物的影响
6.3.3 钢液-精炼渣之间反应热力学
6.3.4 CaF_2含量对夹杂物形成的影响机理
6.4 本章小结
7 超纯铁素体不锈钢夹杂物控制冶金关键工艺
7.1 超纯铁素体不锈钢冶金关键工艺
7.2 典型炉次的冶金工艺及夹杂物演变
7.2.1 冶金工艺
7.2.2 夹杂物演变情况
7.3 超纯铁素体不锈钢冶金工艺改进效果
7.4 本章小结
8 结论及创新点
8.1 结论
8.2 创新点
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ti-Mg复合脱氧对低碳钢中夹杂物及组织的影响[J]. 胡春林,宋波,辛文彬,毛璟红. 材料热处理学报. 2013(05)
[2]超纯铁素体不锈钢新品种研发与应用[J]. 杨作宏,程子建. 中国冶金. 2013(05)
[3]钛稳定超纯铁素体不锈钢硅铝复合脱氧的试验研究[J]. 袁纲,李光强,李永军,陈兆平. 钢铁研究学报. 2013(02)
[4]超纯铁素体不锈钢精炼技术的进步与发展[J]. 李实,池和冰,江来珠. 钢铁研究学报. 2011(09)
[5]Surface Defects of Cold-Rolled Ti-IF Steel Sheets due to Non-Metallic Inclusions[J]. CUI Heng1, WU Hua-jie1, YUE Feng1, WU Wei-shuang1, WANG Min1, BAO Yan-ping1, CHEN Bin2, JI Chen-xi2 (1. Engineering Research Institute, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China; 2. Shougang Research Institute of Technology, Beijing 100043, China). Journal of Iron and Steel Research（International）. 2011(S2)
[6]Al对含钛430不锈钢夹杂物的影响[J]. 施晓芳,成国光,赵沛. 钢铁钒钛. 2011(01)
[7]关于不锈钢精炼的过程模型与质量控制[J]. 徐匡迪,肖丽俊. 钢铁. 2011(01)
[8]430铁素体不锈钢中Ti2O3+TiN复合核心形成的热力学研究[J]. 施晓芳,成国光,赵沛. 北京科技大学学报. 2010(10)
[9]不锈钢冶炼工艺探讨[J]. 张海,刘玉生. 金属世界. 2007(04)
[10]铁水为主要原料的不锈钢冶炼新工艺的开发[J]. 王一德,徐芳泓. 特殊钢. 2006(03)
博士论文
[1]GOR法冶炼304不锈钢脱硫和夹杂物控制工艺及理论[D]. 钱国余.北京科技大学 2016
本文编号：3435524
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