超纯铁素体不锈钢夹杂物演变与浸入式水口结瘤机理研究
发布时间：2023-12-04 17:49
通过降低钢中碳氮含量和添加稳定化元素钛,超纯铁素体不锈钢获得了比传统铁素体不锈钢更好的机械性能和耐腐蚀性能。超纯铁素体不锈钢精炼过程中易生成复杂的铝钛系氧化物夹杂,影响钛的收得率和钢水可浇性。为了提高钛的收得率和减少水口结瘤问题,本论文以20wt%Cr超纯铁素体不锈钢中铝钛系氧化物为研究对象,围绕精炼工序夹杂物的行为演变机理和连铸工序水口结瘤机理两个关键点开展实验室基础研究和理论分析,主要工作和成果概括如下:借助ASPEX扫描电镜分析技术和无水有机溶液电解技术,研究了超纯铁素体不锈钢铝钛复合脱氧过程夹杂物的行为演变机制。结果表明,钛线加入钢液后的短时间内,TiOx在Al2O3夹杂物的表面生成,并随着反应进行逐渐消失。瞬态产物TiOx并非钢液成分体系中的平衡产物,而是钢液与Al2O3夹杂物之间界面行为的结果。溶质元素钛的不均匀性、钢液与Al2O3夹杂物间的界面反应、含钛钢液在Al2O3夹杂物表面的润湿性则是引发该界面行为的主要因素。钢中既有夹杂物的形态对瞬态产物TiOx的形成作用明显。为了降低因TiOx的形成而造成的钛的损失,在加钛之前应当尽量去除聚合状、簇状以及花瓣状等大尺寸夹杂物。分...
【文章页数】：176 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 超纯铁素体不锈钢概述
2.1.1 现代铁素体不锈钢简介
2.1.2 合金元素对不锈钢组织和性能的影响
2.1.3 超纯铁素体不锈钢生产工艺流程的选择
2.1.4 含钛不锈钢常见缺陷与原因
2.2 钢中铝钛氧化物夹杂的形成及其行为
2.2.1 铝钛复合脱氧平衡热力学研究
2.2.2 钢中铝钛夹杂物行为研究
2.3 钙处理改性氧化物夹杂的效果研究
2.3.1 钙处理改性Al2O3夹杂物的效果研究
2.3.2 钙处理改性MgO·Al2O3尖晶石夹杂物的效果研究
2.4 连铸过程水口结瘤行为研究
2.4.1 一般钢种水口结瘤行为研究
2.4.2 含钛不锈钢水口结瘤行为研究
2.5 选题背景及研究内容
2.5.1 选题背景
2.5.2 研究内容
3 超纯铁素体不锈钢铝钛复合脱氧过程夹杂物行为演变机制
3.1 实验方案
3.1.1 冶炼与取样方案
3.1.2 试样加工和元素检测方法
3.1.3 夹杂物特征分析检测方法
3.2 铝钛复合脱氧过程夹杂物行为的演变
3.2.1 铝钛复合脱氧过程夹杂物统计特征的变化
3.2.2 铝钛复合脱氧过程典型夹杂物形态特征的变化
3.3 铝钛复合脱氧过程瞬态产物的形成机制
3.3.1 铝钛复合脱氧过程钢液-夹杂物平衡热力学
3.3.2 钛氧化物的形成
3.3.3 TiN夹杂物的形成
3.4 本章小结
4 超纯铁素体不锈钢钙处理过程夹杂物演变与改性机理
4.1 实验方案
4.1.1 冶炼与取样方案
4.1.2 试样加工与元素检测方法
4.1.3夹杂物特征分析检测方法
4.1.4 妈处理过程夹杂物中液相含量的判定
4.2 含钛不锈钢钙处理过程夹杂物行为的演变
4.2.1 钙处理过程夹杂物统计特征的变化
4.2.2 钙处理过程典型夹杂物形态特征的变化
4.2.3 含钛不锈钢钙处理效果的评价
4.3 含钛不锈钢中Al2O3夹杂物的改性机理
4.3.1 含钛不锈钢钙处理改性Al2O3夹杂物的热力学
4.3.2 含钛不锈钢中Al2O3夹杂物的改性机理
4.4 含钛不锈钢中MgO·Al2O3夹杂物的改性机理
4.4.1 含钛不锈钢钙处理改性MgO·Al2O3夹杂物的热力学
4.4.2 含钛不锈钢中MgO·Al2O3夹杂物的改性机理
4.5 本章小结
5 超纯铁素体不锈钢浸入式水口结瘤物特征与来源
5.1 冶炼条件与实验方法
5.1.1 冶炼条件
5.1.2 水口结瘤物的分析方法
5.2 水口结瘤物特征分析
5.2.1 宏观形貌
5.2.2 微观特征
5.3 水口结瘤物来源分析
5.3.1 初始附着层中夹杂物的来源
5.3.2 结瘤层中夹杂物的来源
5.4 本章小结
6 超纯铁素体不锈钢钢液-水口界面处夹杂物的黏附机制
6.1 钢液-水口界面处夹杂物所受黏附力的分析
6.1.1 黏附力计算模型
6.1.2 黏附力的影响因素
6.1.3 与范德华力的比较
6.2 钢液-水口界面处夹杂物所受分离力的分析
6.2.1 分离力计算模型
6.2.2 水口内壁附近钢液的流动状态
6.2.3 分离力的影响因素
6.3 钢液-水口界面处夹杂物的黏附机制
6.3.1 黏附力与分离力的综合效果
6.3.2 水口结瘤的形成机理与应对策略
6.4 本章小结
7 结论
7.1 结论
7.2 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
本文编号：3870415
【文章页数】：176 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 超纯铁素体不锈钢概述
2.1.1 现代铁素体不锈钢简介
2.1.2 合金元素对不锈钢组织和性能的影响
2.1.3 超纯铁素体不锈钢生产工艺流程的选择
2.1.4 含钛不锈钢常见缺陷与原因
2.2 钢中铝钛氧化物夹杂的形成及其行为
2.2.1 铝钛复合脱氧平衡热力学研究
2.2.2 钢中铝钛夹杂物行为研究
2.3 钙处理改性氧化物夹杂的效果研究
2.3.1 钙处理改性Al2O3夹杂物的效果研究
2.3.2 钙处理改性MgO·Al2O3尖晶石夹杂物的效果研究
2.4 连铸过程水口结瘤行为研究
2.4.1 一般钢种水口结瘤行为研究
2.4.2 含钛不锈钢水口结瘤行为研究
2.5 选题背景及研究内容
2.5.1 选题背景
2.5.2 研究内容
3 超纯铁素体不锈钢铝钛复合脱氧过程夹杂物行为演变机制
3.1 实验方案
3.1.1 冶炼与取样方案
3.1.2 试样加工和元素检测方法
3.1.3 夹杂物特征分析检测方法
3.2 铝钛复合脱氧过程夹杂物行为的演变
3.2.1 铝钛复合脱氧过程夹杂物统计特征的变化
3.2.2 铝钛复合脱氧过程典型夹杂物形态特征的变化
3.3 铝钛复合脱氧过程瞬态产物的形成机制
3.3.1 铝钛复合脱氧过程钢液-夹杂物平衡热力学
3.3.2 钛氧化物的形成
3.3.3 TiN夹杂物的形成
3.4 本章小结
4 超纯铁素体不锈钢钙处理过程夹杂物演变与改性机理
4.1 实验方案
4.1.1 冶炼与取样方案
4.1.2 试样加工与元素检测方法
4.1.3夹杂物特征分析检测方法
4.1.4 妈处理过程夹杂物中液相含量的判定
4.2 含钛不锈钢钙处理过程夹杂物行为的演变
4.2.1 钙处理过程夹杂物统计特征的变化
4.2.2 钙处理过程典型夹杂物形态特征的变化
4.2.3 含钛不锈钢钙处理效果的评价
4.3 含钛不锈钢中Al2O3夹杂物的改性机理
4.3.1 含钛不锈钢钙处理改性Al2O3夹杂物的热力学
4.3.2 含钛不锈钢中Al2O3夹杂物的改性机理
4.4 含钛不锈钢中MgO·Al2O3夹杂物的改性机理
4.4.1 含钛不锈钢钙处理改性MgO·Al2O3夹杂物的热力学
4.4.2 含钛不锈钢中MgO·Al2O3夹杂物的改性机理
4.5 本章小结
5 超纯铁素体不锈钢浸入式水口结瘤物特征与来源
5.1 冶炼条件与实验方法
5.1.1 冶炼条件
5.1.2 水口结瘤物的分析方法
5.2 水口结瘤物特征分析
5.2.1 宏观形貌
5.2.2 微观特征
5.3 水口结瘤物来源分析
5.3.1 初始附着层中夹杂物的来源
5.3.2 结瘤层中夹杂物的来源
5.4 本章小结
6 超纯铁素体不锈钢钢液-水口界面处夹杂物的黏附机制
6.1 钢液-水口界面处夹杂物所受黏附力的分析
6.1.1 黏附力计算模型
6.1.2 黏附力的影响因素
6.1.3 与范德华力的比较
6.2 钢液-水口界面处夹杂物所受分离力的分析
6.2.1 分离力计算模型
6.2.2 水口内壁附近钢液的流动状态
6.2.3 分离力的影响因素
6.3 钢液-水口界面处夹杂物的黏附机制
6.3.1 黏附力与分离力的综合效果
6.3.2 水口结瘤的形成机理与应对策略
6.4 本章小结
7 结论
7.1 结论
7.2 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
本文编号：3870415
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