夹杂物成分及形态控制ppt课件.ppt

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1、夹杂物塑性控制研究进展1.概述夹杂物成分和形态控制技术是现代洁净钢冶炼的主要内容之一不同用途的钢材对非金属夹杂物的形态、数量、组成有不同的要求。钢中夹杂物在冶炼过程中不可能得到完全去除但可以通过各种方法来降低其危害，如减小夹杂物尺寸、改变夹杂物成分。根据钢种的要求及夹杂物的性质提出夹杂物成分和形态控制要求。夹杂物变形能力和其熔点有很大关系在轧制温度下随着夹杂物熔点降低,变形性能越来越好。当夹杂物的熔点低于1500℃时，其变形能力就比同温度下的钢的变形能力好了。1.1夹杂物变形能力与熔点关系夹杂物熔点和变性率之间的关系夹杂

2、物熔点和硬度之间的关系G.Bernard等根据外推法测定的夹杂物相与钢基体在900℃~1100℃时相对粘性的大小，将三元系划分为四个区域：区域①为不变形的均相夹杂物；区域④为两相区，其中有一相不能变形。区域②具有很强的结晶能力，因而也不能变形；区域③为可变形的夹杂物区域。1.2MnO-Al2O3-SiO2和CaO-Al2O3-SiO2三元系塑性区900~1100℃MnO-Al2O3-SiO2系氧化物夹杂的变形性900~1100℃CaO-Al2O3-SiO2系氧化物夹杂的变形性MnO-Al2O3-SiO2三元系夹杂物具有良

3、好变形能力的夹杂物组成分布在锰铝榴石（3MnO·Al2O3·3SiO2）及其周围的低熔点区在该区域内Al2O3/(Al2O3+SiO2+MnO)变化在15%~30%。CaO-Al2O3-SiO2三元系夹杂物钙斜长石（CaO·Al2O3·2SiO2）及其与假硅灰石（CaO·SiO2）相邻的周边低熔点区域具有良好的变形能力。1.2MnO-Al2O3-SiO2和CaO-Al2O3-SiO2三元系塑性区一般氧化物夹杂的目标成分范围应该是那些具有低熔点的非结晶相组成。1.2MnO-Al2O3-SiO2和CaO-Al2O3-SiO2

4、三元系塑性区根据变形性能夹杂物分类：1）Al2O3和Ca-aluminates：在炼钢温度以下的温度内都不变形；2）尖晶石（AO-B2O3）：在室温下不变形，在更高的温度1200℃以上）下可以变形；3）二氧化硅：在室温下不变形，在更高的温度下变形，它是由二氧化硅的组成决定的；4）FeO,MnO,(Fe,Mn)O：在室温下为塑性，但从400℃开始随着温度的升高逐渐失去塑性；5）MnS：：直到1000℃MnS都是塑性的，当高于1000℃后塑性下降；6）纯硅石：直到1300℃都不变形。1.3夹杂物分类不同类型的夹杂物在不同温度

5、的形变因素各区域相对应夹杂物热加工前后的形态控制夹杂物周围的应力分布软夹杂物周围应力较硬夹杂物要低，对钢的影响比较小。1.4夹杂物塑性与钢中应力发布利用相应体系相图预测夹杂物性能根据钢－夹杂物反应热力学，利用相图内钢液成分等值线来预测夹杂物组成及钢液中氧、硅、锰、铝、钙等成分的控制，并制定顶渣成分控制.1.5夹杂物成分控制策略通过一系列化学反应方程式以及不同温度下CaO-SiO2-Al2O3、MnO-SiO2-Al2O3系等活度曲线计算：钢液合金化、冷却时析出夹杂物的控制；精炼渣控制钢液成分；VD和喂丝等工艺过程中钢液成

6、分的控制。1.5夹杂物成分控制策略2[Si]+[O]=SiO2(S)ΔG0=−581900+221.8TJ/mol2[Al]+3[O]=Al2O3(S)ΔG0=−1202000+386.3TJ/mol1.5夹杂物成分控制策略一些结论1）钢-渣之间的化学反应对钢液中铝和钙含量有很大影响。精炼渣Al2O3越高、碱度越高，精炼过程中钢液会增铝；选择低碱度低Al2O3的精炼渣可使钢中[Al]进一步下降。?钢液中平衡钙含量主要受精炼渣碱度影响，碱度越高，平衡钙含量越高。1.5夹杂物成分控制策略精炼渣组成对高碳帘线钢钢液平衡铝含量的

7、影响精炼渣组成对高碳帘线钢钢液钙活度的影响2）高碳帘线钢在合金化时析出的平衡夹杂物组成主要决定于钢液中的[Al]s的含量当[Al]s<3×10-6时，平衡夹杂物组成落在锰铝榴石（M3AS3）范围内。?3）1823K时当钙和铝同时参与脱氧时，当[Al]s>22.3×10-6时钢中只析出Al2O3，当[Al]s<22.3×10-6，a[Ca]<1×10−9时钢中可析出CaO·Al2O3·2SiO2。1823K时钙铝含量对高碳帘线钢脱氧产物组成的影响4）控制熔渣的组成，由钢-渣反应控制钢液中钙、铝的含量，从而控制夹杂物的组成。

8、1823K时熔渣组成对高碳帘线钢钢液残铝和钙含量的控制5）喂Si-Ca线对控制夹杂物的成分不利钙还原渣和包衬中的Al2O3使得钢液中的酸溶铝含量增加。从控制高碳合金钢中夹杂物成分的角度考虑，建议不采用喂Si-Ca丝。酸溶铝随着钙活度的增加而增加6）合金脱氧时要控制好合金中的铝含量合金中的铝是导致钢液增铝的一个重要原因