钢中夹杂物的来源及性质研究

１、ｎ硷ｓｔｅｅｌ ｉｓ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｅａｓｉｌｙ ｓｏｍｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｄｅｆａｕｌｔ ｉｎ ｒｏｌｌｉｎｇ ｅ ｃａｓｔｉｎｇ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆｍｅＲ ｓｔｅｅｌ ｉｓ ｓｅｒｉｏｕｓ，ｔｈｅ
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作者签名：——导师签名——日期：——年一月一日
（３）ｎｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｆｒｏｍ ＥＡＦ ｔｏ ｔｕｎｄｉｓｈ ａｎｄ ｔｈｅ
ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅ ｌｏｗ ｏｆ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｉｎ ｔｕｂｅ ｂｌｏｏｍ．
（４）Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｆ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｉｎ ｒｏｌｌｉｎｇ
硕士学位论文
第一章文献综述
第—章文献综述
当今，钢铁材料在我国的经济建设和国防建设中仍起着重要的作用。随着经济建设 的迅猛发展，市场对钢的性能的要求越来越高。然而钢中存在的大多数夹杂物严重影响 着钢的性能，制约着钢材的使用，因此，必须采取有效措施，减少钢中夹杂物，改善钢 的性能。可是，在现代技术条件下完全去除钢中的夹杂物是不可能的．只有在现有生产 条件的基础上，通过研究生产钢中夹杂物的来源及性质，采取相应措施，尽可能减少夹 杂物的含量，才是当今钢铁企业提高钢质量的行之有效的途径。因此研究连铸过程中夹 杂物的行为，采用相关技术，防止夹杂物的进一步形成和去除钢液中己存在的夹杂物， 对生产高纯净度的钢以及提高钢的性能具有十分重要的意义。
３、Ｔｈｅ ｂｉｇ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｓｏｕｒｃｅ ｉｎ ｔｕｂｅ ｂｌｏｏｍ ｉＳ ｔｕｎｄｉｓｈ ｆｌｕｘ ｔｈａｎ ｒｏｌｌｉｎｇ
ｓｌａｇ ｉｎ ｔｈｅ ｌａｄｌｅ ｔｈａｎ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｔｈａｎ ｔｕｎｄｉｓｈ ｌｉｎｉｎｇ． ４、Ｔｈｅ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ ｉｎ ｓｔｅｅｌｉＳ ｎｏｔ ｏｂｖｅｒｓｏｕｌｙ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｆｏｒ ｐｈｙｓｉｃａｌ
ｖａｒｉｏｕｓ ｆｉｅｌｄｓ ｏｆ ｓｔｅｅｌ．耵圮ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ ｔｏ ｓｔｅｅｌ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ａｒｅ ｄｅｃｉｄｅｄ ｂｙ ａ ｓｅｒｉｅｓ ｏｆ ｆａｃｔｏｒｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｑｕａｎｔｉｔｙ，
ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆｔｕｂｅ ａｌｔｈｏｕｇｈ ｔｈｅ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｏｆｍｉｃｒｏ—ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ａｎｄ ｂｉｇ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｉＳ ｈｉｇｈ ｉｎ ｔｈｅ ｔｅｓｔ．
５、ｎｌｅ ｃｌａｓｓｉｃ ｓｕｒｆａｃｅ ｄｅｆａｕｌｔ ｉｎ ｔｈｅ ｔｕｂｅ ｉＳ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆｔｈｅ ａｌｌ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ ｉｎ ｔｕｂｅ ｂｌｏｏｍ．
Ｉｎ ｔｈｉｓ ｔｈｅｓｉｓ，ａ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ ｓｔｕｄｙ ｉｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｃｏｕｒｓｅ ｓｏｕｒｃｅ，ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ，ｄｅｖｅｌｏｐ ｌａｗ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｇｕｉｄｅ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ，ＳＯｍｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｍｅａｓｕｒｅ ｏｆ ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｕｒｓｅ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ ａｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｔｏ ｏｂｔａｉｎ ｈｉｇｈ－ｑｕａｌｉｔｙ ｔｕｂｅ ｂｌｏｏｍ．
中南大学 硕士学位论文 钢中夹杂物的来源及性质研究 姓名：吕士忠 申请学位级别：硕士 专业：冶金工程 指导教师：徐徽
20070101
摘要
非金属夹杂物降低了钢的塑性、韧性和疲劳寿命，使钢的冷热加工性 能乃至某些物理性能变坏，对钢的强度、延伸性、韧性、切削性、抗腐蚀 性能、表面光洁度、焊接性能等各方面的性能有着直接的影响。夹杂物对 钢的性能影响的具体程度决定于一系列因素，比如夹杂物的数量、颗粒大 小、形态及分布等。
１．１钢中夹杂物概述
钢中非金属夹杂物主要是钢的脱氧产物和二次氧化产物，以及混入钢中的炉渣和耐 火材料等。
按化学组成成分，钢中非金属夹杂物可分为“】： （１）氧化物，如ＦｅＯ、ＭｎＯ，Ｓｉ０２、Ａ１２０３、ＣａＯ等； （２）硫化物，如Ｃ．ａＳ、ＭｎＳ等； （３）（碳）氮化物，如ＡＩＮ、１讲、Ｘｉ（ＣＮ）、Ｖ（Ｃ奠０、Ｎｂ（Ｃ＾０等； （４）磷化物。如ＦｅＰ３等； 按夹杂物可塑性分，钢中非金属夹杂物可分为∞： （１）塑性夹杂物：在热加工时沿加工方向延伸成条带状。如ＦｅＯ、ＣａＯ、Ａ１２０３、 ＭｎＯ、ＭＩｌＳ、ＣａＳ、硅酸盐等； （２）脆性夹杂物：在热加工对不变形，但能沿加工方向成链状分雍。如纯ｓｉ０２等； （３）点状不变形夹杂物（球状夹杂物）：在热加工时保持原来球点状的夹杂属于不 变形夹杂。如刚玉型、尖晶石型、钙铝酸盐等。 按夹杂物大小，钢中非金属夹杂物可分为啪， （１）显微夹杂：尺寸（５０ｕｍ的夹杂物； （２）宏观夹杂（大型夹杂）：尺寸）５０ｕｍ的夹杂物； 按夹杂物不同来源，钢中非金属夹杂物可分为嘲： （１）外来夹杂物：耐火材料、熔渣或两者的反应产物混入钢中并残留在钢中的颗 粒夹杂称为外来夹杂．这类夹杂颗粒较大，易于上浮，但在钢中，它们的出现带着偶然
硕士学位论文
第一章文献综述
性且不规则。 （２）内生夹杂物：在冶炼、浇注和凝固过程中，钢液、固体锯内进行着各种物化
反应，对于来不及排除且残存在钢中的那些０、Ｓ、Ｎ等的反应生成物统称为内在夹杂。 内生夹杂物形成的时间分四个阶段： （１）一次夹杂（原生夹杂）：钢液脱氧反应时生成的脱氧产物： （２）二次夹杂：在出钢和浇注过程中温度下降平衡移动时生成的夹杂： （３）三次夹杂（再生夹杂）：凝固过程中生成的夹杂； （４）四次夹杂：固态相变时因溶解度变化生成的夹杂。 从组成来看，内生夹杂物可以是简单组成，也可以是复杂组成；可以是单相的，也
钢管力学性能的影响不显著。 ５、钢管表面典型缺陷的产生主要是由于管坯中存在的各类夹杂物引起
的。 关键词：夹杂物 短流程 圆铸坯
ｌｌ
Ｊ１１１ｅ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｈａｖｅ ｒｅｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｐｌａｓｔｉｃｉｔｙ，ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ ａｎｄ ｆａｔｉｇｕｅ ｌｉｆｅ ｏｆｔｈｅ ｓｔｅｅｌ，ｍａｋｅ ｃｏｌｄ－ｆｏｒｍｉｎｇ ａｎｄ ｈｏｔ－ｆｏｒｍｉｎｇ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｅｖｅｎ ８０ｍｅ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃ宅ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｅｅｌ ｂａｄ．Ｉｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｔｏ ｔｈｅ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ，ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ， ｔｏｕｇｈｎｅｓｓ，ｃｕｔａｂｉｌｉｔｙ，ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ－ｒｅｓｉｓｔｉｎｇ，ｓｕｒｆａｃｅ ｆｉｎｉｓｈ，ｗｅｌｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ
ｐａｒｔｉｃｌｅ ｍａｇｎｉｔｕｄｅ，ｓｈａｐｅ ａｎｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ． ｎ忙ＥＡＦ－ＬＦ，ｖ】阻ＨＣＣ ｐｒｏｅｅ船ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ Ｈｅｎｇｙａｎｇ Ｐｉｐｅ Ｆａｃｔｏｒｙ ｉｓ ａ ｐｉｐｅ
ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｌｉｎｅ ｔｈａｔ ｈａｓ ｔｈｅ ｓｐｅｃｉａｌ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｉｔ ｐｌａｃｅｓ ｓｔｒｉｃｔ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｍｏｌｔｅｎ ｓｔｅｅｌ ｑｕａｌｉｔｙ．ＴＩｌｉｓ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｆｆｅｃｔｓ ｔｈｅ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏ－ｉｎｃｌｎｓｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ｍｏｌｔｅｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｉｚｅ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｂｅｈａｖｉｏｒ，ａｎｄ ｔｈｅ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ ｏｆｔｈｅ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｃｌｏｓｅｌｙ ａｆｆｅｃｔ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔ ｑｕａｌｉｔｙ．
ｑｕａｎｔｉｔｙ ｏｆｂｉｇ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ ｉｓ ｈｉｇｈ． ２、１１１ｅ ｍｉｃｒｏ．ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ ｓｏｕｒｃｅ ｉｎ ｔｕｂｅ ｂｌｏｏｍ ｉｓ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｔｈａｎ ｒｅｆｒａｃｔｉｏｎ
Ⅲ
ｔｈａｎ ｒｏｌｌｉｎｇ ｓｌａｇ ｉｎ ｔｈｅ ｌａｄｌｅ ｔｈａｎ ｔｕｎｄｉｓｈ ｆｌｕｘ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ；ｓｈｏｒｔ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ；ｒｏｕｎｄ ｃａｓｔｉｎｇ ｂｌａｎｋ．
ＩＶ
原创性声明
本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南 大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本 研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。
可以是多相的。在铸坯凝固以及随后的冷却过程中，夹杂物不仅与钢基体保持平衡，而 且夹杂物本身也不断发生改变，例如析出新的化合物以趋于稳定状态。在轧制或热处理 时，每次加热都为夹杂物和钢基体之间趋向平衡提供了条件，在室温下所观察到的夹杂 物，实际上是经过了一系列复杂变化的结果。
Ｉ．２夹杂物对钢质量和性能的影响
衡阳钢管厂ＥＡＦ－ＬＦ／ＶＤ－ＨＣＣ短流程生产系统是十分具有特色的管材 生产线，其对钢水质量有严格的要求；该过程对显微夹杂物形成规律有较 大影响，夹杂物的类型、大小、变形行为及分布规律和产品质量有密切关
系。
本论文主要对过程夹杂物行为进行研究，掌握过程夹杂物的来源及形 成机理、演变规律等用以指导生产，提出优化过程夹杂物的控制措施，以 期获得高质量的产品。
（１）夹杂物对强度的影响 当夹杂物颗粒比较大（＞１０ ｌＪ ｍ），特别是夹杂物含量较低时。明显降低钢的屈服强 度，且同时降低钢的抗拉强度；当夹杂物颗粒小到一定尺寸（＜０．３ ｕ ｍ）时，钢的屈服 强度和抗拉强度都将提高。当钢中弥散的小颗粒的夹杂物数量增加时。钢的屈服强度和 抗拉强度都有所提高，但延伸率有很小的下降“１。 （２）夹杂物对延伸性的影响 通常夹杂物对钢材的纵向延伸性的影响不大，而对横向延伸性的影响很显著“１。横 向断面收缩率随夹杂物总量和带状夹杂物数量的增加而显著降低，而带状夹杂物多为硫 化物。 （３）夹杂物对韧性的影响 随硫化物夹杂数量和长度的增加，钢材的纵向、横向冲击韧性、断裂韧性都明显下 降…。由于圆柱坯中夹杂物在截面上的分布极为不均，且硫化物夹杂多为带状，因此夹