连铸钢中的夹杂物

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连铸坯夹杂物产生原因分析及改进措施

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进措施

管理纵横连铸坯夹杂物产生原因分析及改进措施李 伟摘要:由于多种因素的综合作用,连铸坯中容易出现夹杂物,降低了连铸机的生产效率。

连铸坯夹杂物产生的主要原因是,钢水被氧化而形成夹杂物,中间包裹的夹杂物是结晶器中所含的钢水而形成连铸坯夹杂物。

而确保中间包液位达到一定高度并及时清除炉渣的措施,可以减少铸坯的夹杂物,提高铸造质量。

在这种情况下,有必要分析连铸坯夹杂物的产生原因,并及时采取有效措施改进和优化目标,以减少夹杂物产生的可能性。

关键词:连铸胚夹杂物产生原因改进措施2012年,某钢铁厂对连铸坯进行投放生产,主要生产碳素钢和低合金钢,但连铸机生产过程中夹杂物的出现严重影响了连铸坯的质量。

针对这种情况,笔者深入分析了连铸坯夹杂物的产生原因,并提出了改进措施。

一、连铸坯夹杂物产生的原因1.人力资源管理在生产过程中,由于部分员工专业水平不高,导致一些生产出现质量问题。

例如,在注射过程中,模具页面的波动很大,影响毛坯壳的生长均匀性,导致固化壳中包含一些夹杂物,当与结晶油和保护性残留物混合时,形成相对较硬的夹杂物,难以去除。

2.使用保护性注射剂的标准不充分第一,喷嘴的安装和使用存破裂率严重增加。

4.挡渣墙寿命不长,对夹杂物的漂浮产生不利影响为了在生产期间最大化中间包的体积,在中间包的缓冲区域安装了两个挡渣墙。

然而,中间包的使用寿命仅为33小时,而炉渣挡土墙的使用寿命仅为15小时,因此无法有效地漂浮夹杂物。

二、连铸坯夹杂物改进措施1.严格按照规程操作首先,提高吹氩效果。

研究表明,钢水的成分和温度分布不均匀,具有许多气态和非金属夹杂物,吹氩操作可以使气体和非金属夹杂物大量漂浮,从而提高钢水的纯度,故要延长氩气注入时间,严格控制氩气的压力和流量。

其次,严格控制中间包渣层的厚度。

普通碳钢的排渣过程控制为每6小时进行一次,如果渣原可以在护罩和滑动喷嘴之间安装防火纤维密封圈,并使用惰性气体——氩气对注流进行密封保护,并使护罩顶部形成正压,将注流与空气隔绝,避免二次氧化。

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进连铸是指通过连续铸造设备将熔液连续浇铸成坯料的一种方法。

在连铸过程中,夹杂物是最常见的缺陷之一,它们对铸坯的质量和性能有着重要的影响。

分析连铸坯夹杂物产生原因,并采取相应的改进措施,可以有效地提高铸坯质量和生产效率。

连铸坯夹杂物产生的主要原因有以下几个方面:1.原料质量:连铸坯的夹杂物往往与原料的质量有关。

原料中存在的金属夹杂物、非金属夹杂物和气泡等会成为连铸夹杂物的来源。

提高原料的质量和纯净度,减少夹杂物的含量是解决连铸坯夹杂物问题的一项重要措施。

2.炉次操作:炉次操作对连铸坯夹杂物的产生也有较大的影响。

炉渣的不合理处理、熔炼温度和时间的控制不当等都可能导致夹杂物产生。

合理的炉次操作和炉渣处理是减少夹杂物产生的关键。

3.结晶器和冷却系统:结晶器和冷却系统的设计和使用状态对连铸坯夹杂物的产生起着重要的作用。

结晶器的凝固状态、结晶器涂层的质量和结晶器冷却水流量的控制都会影响到连铸坯的质量和夹杂物含量。

合理设计结晶器和冷却系统,并保持其良好的使用状态,对减少夹杂物具有重要意义。

4.连铸工艺参数:连铸工艺参数的选择和控制也是减少夹杂物产生的关键。

保证浇注速度、拉伸速度、结晶器超熔度、超温和过度冷却等参数的合理选择和控制,对提高铸坯质量和减少夹杂物具有重要的影响。

改进方法:1.加强原料质量控制:加强对原料的质量控制,选择优质的原料供应商,进行严格的质检,确保原料的纯净度和无夹杂物。

2.优化炉次操作:加强炉次操作的管理和控制,合理控制熔炼温度和时间,严格进行炉渣处理,确保炉渣中夹杂物的除去。

3.改善结晶器和冷却系统:优化结晶器和冷却系统的设计,确保结晶器的良好工作状态,减少结晶器涂层的破损和脱落,调整冷却水流量,避免过度冷却和不足冷却的情况。

连铸坯夹杂物的产生是多方面因素共同作用的结果。

通过加强原料质量控制、优化炉次操作、改善结晶器和冷却系统以及优化连铸工艺参数等措施,可以有效地减少夹杂物产生,提高铸坯质量和生产效率。

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进一、引言连铸是现代钢铁生产中常用的一种工艺。

它可以提高生产效率、降低能耗、改善工作环境、减少劳动强度,因此被广泛应用。

在连铸过程中,一些夹杂物的产生会导致产品质量下降、生产效率降低,并严重影响设备寿命。

如何减少夹杂物的产生,提高产品质量,成为生产中亟需解决的问题。

二、夹杂物产生原因分析1.原料质量不稳定连铸坯的原料主要是钢水,而钢水的质量直接影响夹杂物的产生。

如果原料中含有较多的杂质、氧化物等,就会增加夹杂物的产生几率。

而且,原料的成分不稳定也是引起夹杂物产生的一个因素,一旦成分变化,就容易导致夹杂物出现。

2.连铸设备使用不当连铸设备的使用不当也是夹杂物产生的重要原因。

操作不规范、设备维护不到位、温度控制不稳定等都会导致夹杂物的产生。

当温度过高或过低时,容易使得钢水和坯料中的气体凝固,形成夹杂物。

3.连铸工艺参数不合理连铸过程中,工艺参数的设置直接影响了夹杂物的产生。

如果连铸速度过快或者过慢,结晶器冷却不均匀等,都会导致夹杂物产生。

结晶器振动频率、结晶器倾斜角度、结晶器冷却水温度等参数的选择也会影响夹杂物的产生。

4.人为因素在连铸过程中,人为操作失误也是夹杂物产生的一个主要原因。

操作工不熟练、设备检查不到位等都可能导致夹杂物的产生。

而且,人为因素不可控因素多,所以造成夹杂物的产生很容易。

三、改进措施1.原料质量监控首先要保证原料的质量稳定,及时清洁处理原料,确保原料的成分合理、纯净。

加强对原料的把控,对于原料中可能含有的杂质要及时剔除,确保连铸坯的质量。

2.加强设备维护连铸设备是关键的生产装备,要加强对设备的维护。

定期检查、保养设备,确保设备各项功能正常,减少因为设备问题导致的夹杂物的产生。

3.优化连铸工艺对于工艺参数的设置要进行优化,选择合适的连铸速度、结晶器振动频率、结晶器倾斜角度、结晶器冷却水温度等参数,保证连铸坯的质量。

要对工艺参数进行严格的控制,确保温度、速度等参数的稳定。

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进【摘要】连铸坯夹杂物是指在连铸生产过程中出现的一种缺陷,严重影响铸坯的质量和性能。

本文通过对连铸坯夹杂物的定义和影响进行分析,探讨了产生原因和改进方法。

夹杂物产生的主要原因包括连铸过程中的气体和杂质混入、结晶器和水口设计不合理等。

针对这些原因,可以通过改进连铸设备、优化操作流程和提高工人技术水平来减少夹杂物产生。

本文强调了连铸坯夹杂物产生原因分析及改进的重要性,并展望了未来研究方向。

通过技术改进的实施,可以有效提高铸坯质量,提升生产效率。

深入研究连铸坯夹杂物的产生原因和改进方法对于提高连铸生产质量具有重要意义。

【关键词】连铸坯夹杂物、产生原因、改进方法、技术改进、研究背景、目的、影响、意义、展望、未来研究方向、总结1. 引言1.1 研究背景连铸坯夹杂物产生是影响连铸坯质量的重要因素之一,夹杂物的存在直接影响着钢材的力学性能和表面质量,甚至可能导致产品质量不合格。

对连铸坯夹杂物产生原因进行深入分析,并寻找相应的改进方法是当前研究的热点与难点之一。

近年来,随着我国钢铁产业的快速发展,对连铸坯质量要求也越来越高。

夹杂物的产生会影响到产品的品质和市场竞争力,因此解决夹杂物产生问题对于提高产品质量,增强企业竞争力具有重要意义。

当前,国内外学者对连铸坯夹杂物的产生原因进行了一定的研究,但仍存在一些问题有待解决。

针对这些问题,本文将对连铸坯夹杂物的产生原因进行全面的分析,探讨改进方法,并提出技术改进的实施方案,以期为相关领域的研究提供新的思路和方法。

1.2 目的研究连铸坯夹杂物产生原因及改进方法的目的在于提高连铸坯质量,降低成本,改善生产环境,保障生产安全,提高企业竞争力。

通过深入分析连铸坯夹杂物的形成机理,找出产生夹杂物的根本原因,并提出有效的改进措施,从根本上解决夹杂物问题。

通过技术改进的实施,推动企业技术创新,提高生产效率,降低能耗,使企业更加环保和可持续发展。

这项研究旨在深化对连铸坯夹杂物问题的理解,为相关领域的研究提供新思路和方法,并对工业生产具有一定的推动作用。

连铸钢中的夹杂物

连铸钢中的夹杂物

连铸钢中的夹杂物张立峰1,王新华2(1 Department Mechanical and Industrial Engineering, University of Illinois at Urbana Champaign;2 北京科技大学冶金与生态工程学院,北京100083)摘要:首先论述了连铸过程中夹杂物的来源,包括内生与外来夹杂,着重于二次氧化产物、卷渣、内衬侵蚀以及在内衬耐火材料上的夹杂物聚集;其次,论述了由夹杂物导致产品的各类缺陷,总结了目前评估钢洁净度的“技术状况”,讨论了多种直接和间接的方法。

最后论述了在中间包和连铸机方面改善钢的洁净度的操作实践。

关键词:夹杂物;缺陷;板坯连铸机;工厂测试;检测方法中图分类号:TG143.1+3文献标识码:A文章编号:1004-4620(2005)01-0001-051 前言非金属夹杂物是影响铸坯质量的一个重要问题,造成铸坯修磨工作量的增加或产生废坯。

Ginzburg 和 Ballas论述了连铸板坯和热轧产品的缺陷,其中很多都与夹杂物有关。

钢的机械性能很大程度上取决于能产生应力集中的夹杂物和沉淀析出物的体积、尺寸、分布、化学成分以及形态。

夹杂物尺寸分布尤其重要。

虽然大型夹杂物在数量上远少于小尺寸夹杂物,但它们所占的总体积分数却有可能很大。

随着氧化物或硫化物夹杂的增多,钢的延塑性有所下降。

当高强度低延塑性合金中存在夹杂物时钢的断裂强度减小。

类似的由夹杂物引起的性能下降可以在不同的应变速率(慢的、快的或周期性的)下进行的各种测试中观察到,如蠕变性能、冲击性能和疲劳性能。

图1显示夹杂物造成的孔隙,这种孔隙能够引起裂纹。

大型外来夹杂物可以引起各种缺陷如降低表面质量、抛光性变差、降低抗腐蚀性能和一些异常情况、线性以及分层缺陷。

夹杂物还可降低抗HIC(氢致裂纹)性能。

在轴承钢中最易造成疲劳源的是硬脆性的氧化物夹杂,尤其是超过30μm的大型氧化铝夹杂物。

图2显示出降低氧含量至(3~6)×10-6可以降低大型夹杂物数量,与氧含量20×10-6的钢相比,轴承寿命至少延长了30倍。

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进连铸坯夹杂物是指在连铸过程中,坯料表面或内部存在的一些异物或杂质。

夹杂物的产生原因可以从原料、工艺和设备等方面来分析。

下面将就连铸坯夹杂物的产生原因进行分析,并提出改进措施。

一、原料方面的原因:1.1 原料中的杂质:连铸坯夹杂物可能是由于原料中掺杂了一些杂质。

这些杂质可能来自原料的边角料、废料或回收材料等。

这些杂质在冶炼过程中不容易完全溶解,从而在连铸过程中形成夹杂物。

改进措施:对原料进行严格的筛分、清洗和破碎处理,以减少原料中的杂质含量。

1.2 未完全熔化的原料:原料在冶炼过程中未能完全熔化,残余的固体颗粒在连铸过程中会形成夹杂物。

改进措施:加强炉内熔化过程的控制,提高熔化温度和熔化时间,保证原料能够完全熔化。

二、工艺方面的原因:2.1 不合理的浇注工艺:浇注工艺参数的不合理会影响连铸坯的质量。

浇注速度过快、注入速度不均匀、浇注过程中的气体无法及时排出等都会造成夹杂物的产生。

改进措施:合理调整浇注工艺参数,控制好浇注速度和注入速度,确保浇注过程中的气体能够顺利排出。

2.2 结晶过程中的扩散现象:连铸过程中,坯料在结晶过程中会产生一定的扩散现象,由于扩散速度不同,会导致夹杂物在坯料内部的分布不均匀。

改进措施:优化连铸过程中的结晶条件,控制好结晶速度和结晶温度,减小夹杂物的分布不均匀性。

三、设备方面的原因:3.1 保护气体的不足:连铸过程中使用的保护气体对坯料表面的氧化物有较好的隔离作用。

如果保护气体流量不足,氧化物无法及时有效地被逼出,就会形成夹杂物。

改进措施:增加保护气体的流量,确保保护气体能够充分覆盖整个铸造过程。

3.2 坯料包浇注系统的设计不合理:连铸坯夹杂物的产生还与坯料包浇注系统的设计有关。

如果坯料包浇注系统的设计不合理,容易导致夹杂物的形成。

改进措施:优化坯料包浇注系统的结构,确保坯料包内的流动状态稳定,防止夹杂物的产生。

连铸坯夹杂物的产生原因与原料、工艺和设备等方面都有关。

连铸坯夹杂物的来源如何划分

连铸坯夹杂物的来源如何划分

连铸坯夹杂物的来源如何划分?
对于连铸坯夹杂物来源可分为内生的和外来的。

(1)内生夹杂物主要是脱氧元素与溶解在钢液中〔O〕的反应产物或者是钢水冷却凝固过程中的析出物。

内生夹杂一般又称显微夹杂。

它的特点是颗粒直径小(<20μm),数量多。

主要是影响钢的抗疲劳性和韧性。

(2)外来夹杂物是从炼钢到浇注的全过程中,钢液与空气、耐火材料、炉渣相互作用的产物。

从广义上说,统称为二次氧化物。

钢的机械性能很大程度上取决于能产生应力集中的夹杂物和沉淀析出物的体积、尺寸、分布、化学成分以及形态。

夹杂物尺寸分布尤其重要,因为大型夹杂物对机械性能危害最大。

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进
连铸坯夹杂物是指钢铁连铸过程中在浇注的过程中,因为一些原因混杂进去的杂质,
这些杂质会影响钢铁的质量和成材率。

夹杂物主要包括氧化物、硫化物、氮化物、矽夹杂等,这些夹杂物可能来自于原料、工艺流程、设备和人为因素等多个方面。

1.原料原因:原料中可能含有硅、锰、硫等杂质,在钢水中形成相应的氧化物、氮化物、硫化物等夹杂物。

2.钢水的气体夹杂:钢水中可能残留气体,当钢水在浇注时,气泡被涡流或不良的结
晶生长引起了空穴,形成气体夹杂物。

3.脱气工艺问题:连铸坯在脱气过程中,如果处理不良,残留大量的气体就会在浇注
过程中形成大量气体夹杂物。

4.连铸工艺问题:浇注工艺不正确,液相氧化被带到坯子内部形成氧化物,结晶器收
缩率不同,产生结合夹杂物。

或者结晶器壁面不平整或有损伤,发生较强的涡流,夹杂物
就会被带进钢水中。

针对夹杂物产生的原因,改进措施如下:
1.原料优化:原料筛选、预处理,降低杂质含量,保证原料的质量。

2.脱气处理:改进脱气工艺,通过增加脱氧剂和还原剂的投加量,在改善气体脱出的
同时,减少气体再进入钢液的可能性。

3.连铸工艺优化:优化连铸工艺,增加浇注速度,减少在坯子内部形成的氧化夹杂物。

4.设备维护:定期对连铸设备进行检查和维护,确保连铸设备的完好性和稳定性,避
免设备问题引起的夹杂物问题。

5.加强管理:加强对人工操作的监管,培训工人正确操作流程,提高工人的专业技能,降低人为因素造成的夹杂物产生率。

总之,针对夹杂物产生原因,可以从原料、工艺、设备和人力资源等多个方面进行改进,进一步提高钢铁的品质和成材率。

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进连铸坯夹杂物是指在连铸过程中,铸坯表面或内部产生的杂质、夹杂等缺陷。

这些夹杂物不仅影响产品的质量,还可能导致设备损坏和能源浪费。

对连铸坯夹杂物的产生原因进行分析,并提出改进措施,对于提高产品质量和生产效率具有重要意义。

1. 铸造温度控制不当在连铸过程中,如果温度控制不当会导致金属流动迅速,易产生气泡、气孔和夹杂物。

尤其是温度过高时,金属流动性增强,易使附着在壁面的夹杂物被带入坯内。

2. 浇注速度过快浇注速度过快会导致金属在注入过程中发生湍流,从而带进大量氧化物和夹杂物,严重影响坯体质量。

3. 模具表面清洁度不足如果模具表面不干净或有杂质,会直接影响坯体表面质量,产生夹杂物。

4. 冷却不均匀冷却不均匀会导致坯体收缩速度不一致,易产生裂纹和夹杂物。

5. 金属液处理不当金属液中如果存在杂质或气体,会在连铸过程中被带入坯内,造成坯体夹杂物。

二、改进措施1. 严格控制铸造温度控制铸造温度是连铸生产的重要环节,合理控制温度能有效减少夹杂物的产生。

通过优化工艺参数、合理选择合金配比和调整造坯温度,实现杂质减少和坯体质量提高。

2. 合理控制浇注速度通过调整浇注速度,控制金属流动的平稳性,避免湍流的产生,减少氧化物和夹杂物的带入。

3. 加强模具表面清洁定期清洁和维护模具表面,保证模具表面清洁平整,避免杂质的带入,减少夹杂物。

5. 加强金属液处理加强金属液的过滤和净化,排除其中的杂质和气体,减少夹杂物的产生。

通过上述改进措施的实施,能够有效降低连铸坯夹杂物的产生,提高产品质量,降低生产成本,改进生产环境。

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进对于企业的生产具有重要意义。

三、结语连铸坯夹杂物的产生对于产品质量和生产效率具有严重影响,因此加强对夹杂物产生原因的分析和改进措施的研究十分必要。

通过严格控制铸造温度、合理控制浇注速度、加强模具清洁、控制坯体冷却速度和加强金属液处理等改进措施的实施,能够有效减少夹杂物的产生,提高产品质量和生产效率。

连铸钢中的夹杂物及其引起的缺陷分析

连铸钢中的夹杂物及其引起的缺陷分析

连铸 钢 中的 非金属及 杂物 的来源主要 内生夹杂 物和 外来夹 杂物 , 钢 包 中间包到结晶器的过程 中采用保护 浇注方法进行 防治二次氧化 。 其 其 中内生夹杂 物 主要是 由于 钢水冷 却凝 固过 程的析 出物或 者是钢 脱氧 中应 做好 以下工作 : ①将 出钢 口的残渣 残钢 清理干 净, 以保证 不出现散 后产 生的 物质 , 而 外来 夹杂 物 主要是 钢水 和外 界之 间的机 械 或者 化学 流的现 象 。 ②在钢包 到中间包的过 程 中应采用 长水 E l 进行 保护, 而 中间
连 铸 钢中硅 酸盐 的夹 杂主要 是钢 水凝 固的过 程 中, 由于冷 却速 度 较 快导 致 钢水 中的液 态硅 酸盐 来 不及结 晶而 以玻璃 态的 留存 于钢 中。
2 。 2 使用高质量耐火材 料 如 果钢 液 中含有 >1 % 的锰 , 则 钢浇铸 的过 程中将 会严重侵蚀 浇铸
由于钢 中的夹杂 物形态 分布对钢 的性能 和钢的 质量 具有显著 的明 显, 因此 , 采用有效 的控制 方法控制 夹杂物 的形态分布也是 切实可行的 措施 。 在进 行控制 钢 中夹 杂物 的形 态分布时 可以 采用压 缩 气体 作为载 体将石灰 、 硅钙粉 等精炼 粉剂喷洒 到钢包 中, 然后 可以利用 气体 的搅拌 作用扩 大液体 钢和 粉剂的 接触面 积 , 其 中等精 炼粉剂 不仅能 够达 到脱 氧、 脱硫 、 改善化 学反应 的 目 的, 提 高钢的纯净度 的目的, 同时还 能够改
圈1连铸钢 口形态 变钢中夹杂 物的形态 及其 组成 。 1 . 2 连 铸钢中氧化铝杂 物及其缺陷 3 . 总 结 在镇静 钢加工生 产中, 氧化铝是 最为常见的夹 杂物 , 其也是 一种 对 综 上所 述 , 连铸钢 中的夹杂 物对 钢的质量 和钢 的性能 具有 很大 的 钢 性能 影 响最大 的一种 夹杂 物 , 氧化铝 夹杂 物是 一种脆 性不 变形夹 杂 影 响 , 因此 , 只有采 取 有效 的 方法 减 少钢 中的 夹杂 物 , 控 制夹 杂 物 形

连铸钢中的夹杂物及其引起的缺陷分析

连铸钢中的夹杂物及其引起的缺陷分析

连铸钢中的夹杂物及其引起的缺陷分析【摘要】连铸钢中的夹杂物是影响钢质量的重要问题,也是增加连铸钢铸坯修磨工作量和废品的重要因素。

目前,随着社会的进步,钢材应用范围越来越广,同时对钢材的需求量以及钢材的质量也具有很大的提高,所以对连铸钢中的夹杂物要求越来越低。

本研究主要重点分析连铸钢中的夹杂物引起的缺陷,并提出一些减少连铸钢中夹杂物的工艺措施,以供参考。

【关键词】连铸钢;夹杂物;缺陷;分析引言钢中的夹杂物主要是以非金属化合物形式存在,造成钢组织不均匀,同时钢中夹杂物的物理性能以及化学性能也将会造成钢加工的过程的性能产生恶化现象,进而严重造成钢的疲劳性能和机械性能下降。

因此,采取有效的方法减少连铸钢中的夹杂物对提高钢材的质量和性能具有重要的意义。

1、连铸钢中的夹杂物及其引起的缺陷连铸钢中的非金属及杂物的来源主要内生夹杂物和外来夹杂物,其中内生夹杂物主要是由于钢水冷却凝固过程的析出物或者是钢脱氧后产生的物质;而外来夹杂物主要是钢水和外界之间的机械或者化学作用产生的物质;连铸钢中的夹杂物不仅会造成冷热加工性能以及理化性能降低,同时对钢的质量也具有严重的影响。

1.1连铸钢中夹杂的硅酸盐及缺陷连铸钢中硅酸盐的夹杂主要是钢水凝固的过程中,由于冷却速度较快导致钢水中的液态硅酸盐来不及结晶而以玻璃态的留存于钢中。

钢中夹杂的硅酸盐成分较为复杂,如果在800~1300℃的高温下,由于硅酸盐的存在将会造成连铸钢中的塑形发生变化。

在连铸钢轧制的过程中,夹杂物硅酸盐也将会造成连铸钢的韧性和塑形降低,造成钢制造的过程中出现断裂以及带钢分层的现象。

如下图所示为钢中存在的大量的硅酸盐而造成断口和分层的现象。

1.2连铸钢中氧化铝杂物及其缺陷在镇静钢加工生产中,氧化铝是最为常见的夹杂物,其也是一种对钢性能影响最大的一种夹杂物,氧化铝夹杂物是一种脆性不变形夹杂物,其在钢中留存对钢的热变形能力有很大的影响。

钢加工的过程中,由于热加工应力的作用,钢中夹杂的氧化铝及其脆性杂质,将会破碎形成具有尖锐棱角的夹杂物以及链状在钢中,这些不规则且坚硬的杂质很容易划伤钢基体,同时由于夹杂物周围产生集中应力直接达到交界面处形成裂纹,由于钢基体中夹杂物应力集中点在循环应力下将会造成钢材疲劳断裂,严重影响钢材的质量。

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进
连铸坯夹杂物是指连铸坯表面或内部夹杂杂质的存在,这些夹杂物会对钢材质量产生
不良影响,影响铸坯表面和内部的均匀性和机械性能。

连铸坯夹杂物的产生原因主要有以
下几个方面:
1. 原材料夹杂物: 钢中的夹杂物主要来自于原材料、废钢和添加合金等物料,在钢
炉中未能完全脱除或控制。

2. 氧化物被再还原: 在钢液在连铸模内流动过程中,由于气体(氧、氮、氢)和钢液接触产生氧化反应,并形成氧化物,如果连铸坯表面温度过低且气体不能有效排除,那么
铸坯表面就容易形成氧化物。

这些氧化物随着液流一起进入连铸模中,如果温度下降过快,就会再次还原成气体和新的氧化物。

3. 连铸成分不一致: 连铸过程中,如果出现连铸成分梯度过大,过渡区过长,密度
差异大等问题,就会造成钢液的不同成分相互混合,产生夹杂物。

针对以上问题,可以采取以下改进措施:
1. 完善原材料检测制度: 通过加强原材料的检测工作,确保原材料中夹杂物的产生
率低,并采取有效措施控制沉积在钢炉底部的杂质。

2. 加强连铸过程监控: 通过加强连铸过程的电子监控,对铸坯进行实时监测,及时
发现和排除夹杂物。

3. 控制氧化物次氧化反应: 在连铸过程中,通过控制氧化反应、加大气体流量、降
低钢液表面温度等措施,有效减少夹杂物的产生率。

4. 优化连铸工艺: 采取合理连铸成分、减少过渡区,保证钢液的均匀性,减少夹杂
物的产生。

综上所述,连铸坯夹杂物的产生有多种原因,但可以通过加强原材料检测、加强连铸
过程监控、减少氧化反应、优化连铸工艺等措施来降低夹杂物产生率,提高连铸坯质量。

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进连铸坯夹杂物的产生原因可以从多个方面进行分析和改进。

下面是一个大致的分析和改进措施,供您参考。

1. 原料质量问题:连铸坯夹杂物主要来自于熔化的金属和废钢原料,在回炉炉中的熔化过程中,可能会夹杂一些金属碎屑、渣滓和氧化物等杂质。

2. 冶炼工艺问题:连铸坯夹杂物的产生也与冶炼过程中的工艺参数有关。

冶炼温度不稳定、浇注速度过快或过慢、浇注过程中的氧气和杂质溶解等都可能导致夹杂物的产生。

3. 连铸机设备问题:连铸机的状态和性能也可能对夹杂物产生产生影响。

结晶器内部的损坏、结晶器震动不稳定、传动系统不正常等问题都可能导致夹杂物产生。

二、改进措施1. 提高原料质量:采用优质原料,并加强原料筛查和预处理,规范原料质量的控制。

可以采用一些物理和化学方法对废钢进行预处理,如磁选、浮选、热处理等,以减少夹杂物的含量。

2. 优化冶炼工艺:通过调整冶炼工艺参数,控制冶炼温度稳定性,避免过高或过低的温度对金属液中的杂质产生不良影响。

3. 改进连铸机设备:加强设备的维护保养,及时发现和修复连铸机设备的问题,确保连铸过程的稳定性和可靠性。

可以对结晶器进行优化设计,改进震动稳定性和结晶器内部布置,以减少夹杂物的产生。

4. 强化质量控制:加强连铸工艺过程的监测和控制,通过合理的浇注速度、浇注方式和辅助工具,减少夹杂物的产生。

建立完善的质量控制体系,追踪和分析夹杂物的来源和产生规律,以便更好地进行改进和控制。

5. 加强人员培训:提高工人的操作技能,加强工艺和设备知识的培训,使其能够熟练应对连铸过程中可能出现的问题,并及时采取正确的措施进行解决。

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进
连铸坯夹杂物是指铸坯表面或内部存在的杂质或其他异物,对铸坯的质量和性能产生不利影响。

造成连铸坯夹杂物的主要原因有以下几点:
1. 原料质量差:连铸坯的原料一般是钢水,如果钢水中含有过多的杂质或气体,会在连铸过程中产生夹杂物。

2. 连铸机设备问题:连铸机的配置和运行状态会对夹杂物产生影响。

如坯面润滑器失效、冷却水温度过高等,都会导致夹杂物的产生。

3. 连铸过程操作不当:在连铸过程中,操作不当也会导致夹杂物的产生。

浇注速度过快、浇注温度不合适、结晶器阻塞等。

针对以上问题,可以通过以下几种改进措施来减少连铸坯夹杂物的产生:
1. 优化原料质量:通过控制原料的质量,减少钢水中的杂质含量,可以有效减少夹杂物的产生。

2. 定期维护设备:对连铸机设备进行定期维护和检修,确保机器的正常运行状态,降低夹杂物的产生风险。

3. 改进操作方式:合理控制浇注速度和温度,确保连铸过程中的操作精度。

加强对结晶器的清理和疏通,减少阻塞情况发生,也能减少夹杂物的产生。

总结而言,连铸坯夹杂物的产生是由原料质量、设备问题和操作不当共同引起的。

通过优化原料质量、定期维护设备和改进操作方式等措施,可以有效减少连铸坯夹杂物的产生,并提高铸坯的质量和性能。

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进连铸坯夹杂物是指连铸坯或铸坯中存在的非金属夹杂物,这些夹杂物严重影响了连铸坯的质量和性能,需要通过分析夹杂物产生原因并采取相应措施进行改进。

夹杂物产生的原因主要有以下几个方面:1. 原料质量问题:连铸坯夹杂物可能与原料中的非金属夹杂物有关。

原料中含有杂质、铁锈或其他非金属物质,这些杂质在铸态时会被包裹在连铸坯或铸坯中,形成夹杂物。

2. 连铸工艺问题:连铸过程中存在的操作不当或工艺参数控制不准确也会导致夹杂物的产生。

浇注速度过快、结晶器冷却不均匀、结晶器表面存在污染等都可能导致夹杂物的生成。

3. 环境污染问题:连铸过程中环境污染也是夹杂物的产生原因之一。

铸造车间内存在的灰尘、颗粒物和金属粉末等都可能污染铸造材料,导致夹杂物的产生。

夹杂物产生后,我们可以采取以下措施进行改进:1. 严格控制原料质量:及时对原料进行检测和筛选,清除杂质和铁锈,确保原料的纯净度和质量。

2. 优化连铸工艺:通过调整连铸工艺参数,例如控制浇注速度、提高结晶器冷却均匀性、加强结晶器清洁等,减少夹杂物的形成。

4. 加强设备维护和管理:定期对连铸设备进行检修和维护,确保设备的正常运转和工艺参数的准确控制,减少夹杂物的产生。

5. 引入先进设备和技术:引入先进的连铸设备和技术,例如真空连铸技术、电磁搅拌连铸技术等,可以有效减少夹杂物的生成。

连铸坯夹杂物产生的原因主要有原料质量问题、连铸工艺问题和环境污染问题。

为减少夹杂物的产生,我们可以从严格控制原料质量、优化连铸工艺、加强环境污染控制、加强设备维护和管理以及引入先进设备和技术等方面入手进行改进。

这些措施将有助于提高连铸坯的质量和性能,满足市场需求。

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进一、前言钢铁行业是国家的重点行业之一,也是我国现代化工业体系中必不可少的组成部分。

在钢铁生产中,连铸坯夹杂物是生产中常见的一种问题,它不仅影响钢铁产品的质量和性能,而且还会影响到钢铁企业的市场竞争力,并且也会对生产工艺和设备带来较大的危害。

因此,本文从夹杂物的产生原因分析入手,提出针对性的改进措施,以期能够实现减少夹杂物的产生,提高钢铁产品的品质和市场竞争力。

1.原料方面(1)铁水成分不合理铁水的化学成分对夹杂物的形成有着直接的影响。

当铁水中的硫和氧含量较高时,会使得夹杂物形成热力学不稳定的化合物,导致夹杂物的生成率增加。

因此,合理调整铁水成分是减少夹杂物的有效手段。

(2)加入回炉钢水回炉钢水存在着大量的夹杂物,加入回炉钢水后容易造成夹杂物的增加。

因此,在使用回炉钢水时,需要对其进行充分的处理,避免夹杂物对生产造成影响。

2.炉前工艺方面(1)除氧不彻底如果除氧不彻底,发生端氧化反应的概率将会增加,这些端氧化物在晶界聚合后,就会形成一些夹杂物,进而影响到钢铁产品的品质。

(2)炉前脱硫不充分脱硫不充分是夹杂物的主要原因之一。

硫含量过高会导致液体中形成热力学不稳定的化合物,从而增加夹杂物生成的概率。

(1)结晶器结垢结晶器结垢是一种容易形成夹杂物的主要原因之一,结晶器结垢可能导致夹杂物在结晶器内的增加,也可能造成连铸过程中的阻塞。

(2)二次冷却水质量不佳二次冷却水质量不佳,可能会导致管路和夹层产生生锈和腐蚀,从而影响到液流的速度和流动性,进而影响到夹杂物的生成和清除。

三、夹杂物产生改进措施1.加强原料控制合理调整铁水成分,同时避免使用过多回炉钢水,要求回炉钢水进行充分的处理。

加强炉前脱硫,确保除氧彻底,减少端氧化物的产生,同时也要对炉前工艺进行严密的监控。

3.优化连铸工艺保证结晶器的清洁,并对二次冷却水质量进行严格监督和控制,及时更换和维护设备。

加强工艺操作人员的培训和管理,保证工艺稳定可靠,减少人为失误的概率。

连铸中夹杂物的控制

连铸中夹杂物的控制

连铸中夹杂物的控制连铸提高钢的质量控制夹杂物的办法有两类:第一类是防止夹杂物的生成和带入,第二类是去除钢液中已存在的夹杂物。

主要采取的对策包括:保护浇注、中间包冶金技术、中间包钢水流动控制、中间包覆盖渣、碱性包衬、中间包电磁离心分离技术、中间包热循环操作技术、防止下渣和卷渣技术、结晶器钢水流动控制、结晶器电磁搅拌技术等采取的一些具体做法如下:1、防止钢液的二次氧化钢液的二次氧化是指钢液脱氧后,继续和空气中的氧或其他氧化物作用,使钢中的氧含量升高。

为了防止钢液的二次氧化,应对钢液进行保护浇注,具体措施如下:(l)注流的保护。

钢液注流的保护包括钢包注流的保护和中间包注流的保护。

通常有长水口、浸入式水口及惰性气体屏蔽等方法。

通过注流保护浇注,既可以防止注流的二次氧化,又可避免浇注时钢流冲击液面使钢液裸露而造成的二次氧化。

(2)合理使用中间包覆盖剂。

为了防止钢液的二次氧化,生产高纯净钢,仅仅靠对注流的保护是不够的,因为中间包内高温钢液裸露于空气中,同样会受到空气的污染,因此减少钢液的二次氧化的另一措施就是在中间包内加覆盖剂。

从提高钢水清洁度的角度来讲,覆盖剂应具备隔绝空气、绝热保温、吸收从钢液中分离出来的非金属夹杂物的功能。

目前使用的覆盖剂有三种:酸性:典型的为炭化稻壳,绝热性好,成本低,但不利于吸收中间包中上浮的夹杂;中性:典型的为SiO2-A12O3质材料,有一定的绝热性,成本较低,有吸收夹杂的能力;碱性:以MgO或白云石为基的材料,吸收夹杂能力强,但绝热性能不好,易产生保护渣结壳现象。

有研究表明高的碱性覆盖剂的使用效果比酸性和中性覆盖剂的使用效果好。

(3)合理使用结晶器保护渣。

在结晶器中高温钢液面上加入低熔点的渣,会迅速形成粉渣层,烧结层和液渣层三层结构,并均匀地覆盖整个钢液面,将空气与钢液隔开,有效地阻止空气中的氧进入钢液。

但是,渣中氧化物(如FeO)的存在会增加渣金界面的氧势,提高了液渣层中氧的扩散速率,促进空气中的氧经过渣层进入钢液中,因此一般要求保护渣中FeO<4%,有的要求小于1%。

连铸过程钢中非金属夹杂物控制

连铸过程钢中非金属夹杂物控制

连铸过程钢中非金属夹杂物控制1.洁净钢概念2.钢中夹杂物控制原理3.连铸坯中夹杂物来源与分布4.连铸过程夹杂物控制对策5.结语1. 洁净钢基本概念纯净钢(purity steel)ΣS+P+N+O+H总和水平:60年代≤900ppm70年代≤800ppm80年代≤600ppm90年代≤100ppm2000年后 < 50ppm高纯净钢对炼钢工艺要求:(1)去除杂质元素●超低[C]:如汽车板;●超低[S]:如输气管线;●超低[N]:如铁素体不锈钢废气管,冷锻线棒材;●超低[P]:如高压容器钢板。

(2)去除夹杂物●超低[O]:如滚珠钢,汽车板;●形态控制:如拉拔钢丝,管线钢。

(3)成分控制●化学成分控制在窄的范围,性能均一性。

国内外一些钢厂生产纯净钢水平如表1:2000年后杂质元素含量预测水平如表2:纯净钢除S+P+N+H+O五大元素外,随电炉短流程的发展,废钢用量的增加,还包括Cu、Zn、Sn、Bi、Pb等伴生元素。

洁净钢(clean steel):钢中非金属夹杂物总量、形态和尺寸。

它决定于钢种和产品用途。

不同用途的产品对钢中洁净度要求如表3。

钢的清洁度与产品制造和使用过程中所出现的众多缺陷密切相关,一些厂家对某些高纯度钢种发生缺陷所作的调查如表4所示,可以看出钢中的夹杂物尤其是大颗粒夹杂物是引起产品缺陷的主要原因。

日本一向对钢材质量有着严格的要求,最近日本夹杂物委员会提出的不同成品对钢中夹杂物含量及尺寸的要求如表5所示。

A23M i高附加值产品洁净度:高附加值产品对洁净度要求是:●T[O]要低<20ppm;●夹杂物数量要少;●夹杂物尺寸要小<50µm;●夹杂物形态要合适。

由上述讨论,可得出以下认识:●纯净钢或洁净钢是一个相对概念;●某一杂质含量降低到什么水平决定于钢种和产品用途;●有害元素的降低的程度决定于装备和工艺现代化水平;●不管生产什么用途的钢,总是要求钢中夹杂物数量尺寸、形态得到控制。

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进

连铸坯夹杂物产生原因分析及改进一、引言连铸是一种重要的钢铁生产工艺,通过将液态金属直接连续浇注成坯,在一定程度上能够提高铸坯质量,提高生产效率。

在连铸生产过程中,常常会出现夹杂物问题,严重影响了铸坯的质量和使用性能。

对连铸坯夹杂物产生原因进行深入分析,找出问题根源,采取相应的改进措施,是非常有必要的。

二、连铸坯夹杂物的产生原因分析1.原料水分过高在连铸生产过程中,原料的水分含量过高是造成坯内夹杂物的一个重要原因。

当原料表面的水分在铸造过程中蒸发时,会产生气泡,导致坯内夹杂物的生成。

原料的水分控制非常重要。

2.连铸坯结晶器冷却不足结晶器的冷却不足也是连铸坯夹杂物的常见原因之一。

当结晶器温度过高时,坯内的气体无法充分排出,导致夹杂物的产生。

保证结晶器的有效冷却是减少坯内夹杂物的关键。

3.连铸过程中的气体包被排除不彻底在连铸过程中,气体包会随着液态金属一起进入坯内,如果气体包排除不彻底,就会在坯内停留,并在坯内形成夹杂物。

连铸过程中对气体排除的控制非常重要。

4.结晶器内流动状态不佳结晶器内的流动状态不佳也会导致坯内夹杂物的产生。

如果结晶器内的金属流动不畅,坯内的气体排出不畅,就会产生夹杂物。

结晶器内流动状态的改善对减少坯内夹杂物至关重要。

6.连铸坯冷却过程不足连铸坯冷却过程不足也是坯内夹杂物产生的一个重要原因。

在坯冷却过程中,如果冷却不足,坯内的气体和夹杂物无法充分排出,就会在坯内停留,影响坯的质量。

三、连铸坯夹杂物产生原因改进方案1.加强对原料水分的控制首先要加强对原料水分的控制,确保原料表面的水分含量符合要求。

通过调整原料的储存和运输环节,减少原料表面的水分含量,从源头上减少坯内夹杂物的产生。

2.优化结晶器冷却系统优化结晶器冷却系统,确保结晶器的冷却效果达到要求。

通过调整冷却水的流量和温度,确保结晶器内的金属流动状态良好,坯内的气体排出畅通。

3.加强气体排除措施在连铸过程中,加强气体排除措施,确保气体包在坯内充分排除。

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《山东冶金》 2005年第1期连铸钢中的夹杂物张立峰1,王新华2(1 Department Mechanical and Industrial Engineering, University of Illinois at Urbana Champaign;2 北京科技大学 冶金与生态工程学院,北京 100083)摘 要:首先论述了连铸过程中夹杂物的来源,包括内生与外来夹杂,着重于二次氧化产物、卷渣、内衬侵蚀以及在内衬耐火材料上的夹杂物聚集;其次,论述了由夹杂物导致产品的各类缺陷,总结了目前评估钢洁净度的“技术状况”,讨论了多种直接和间接的方法。

最后论述了在中间包和连铸机方面改善钢的洁净度的操作实践。

关键词:夹杂物;缺陷;板坯连铸机;工厂测试;检测方法中图分类号:TG143.1+3文献标识码:A文章编号:1004-4620(2005)01-0001-05(接2004年第6期第5页)夹杂物在内衬耐火材料表面上的聚集最明显的例子就是浇铸过程中的水口堵塞。

图17 气泡表面的点簇状夹杂物图18 接触角、半径和压力对钢水中两个固体颗粒浸润力的影响0.3m深钢液+1atm 1.0m深钢液+1atm 1.875m深钢液+1atm图19 RH精炼加Al后3min和18min时 钢水中的夹杂物比较2.4 钢液流动和凝固对夹杂物的影响钢液流动、热传递与凝固均对连铸坯中夹杂物的分布有影响。

对夹杂物的捕捉形成,一个应用较为普遍的指数是凝固前沿的临界生长速度,夹杂物捕捉有以下影响因素:夹杂物形状、密度、表面能、热传导性、冷却速率(凝固速率)以及凝固前沿的凸起条件。

有文献称捕捉受拉应力和界面力(范德华力)控制。

凝固速率越快,捕捉的可能性就越大。

随着凝固时间的延长、偏析的减少和凝固前沿凸起度减小,捕捉的可能性降低。

树枝晶间的空间大小对夹杂物捕捉有很大影响,与夹杂物的冲入、卷进和捕捉现象相关联。

图20表示二次枝晶臂间距随时间和至ESR 铸锭表面距离的变化情况。

当尺寸小于枝晶间距的颗粒接触凝固前沿时容易被捕捉。

图20 1800mm ESR 铸锭二次枝晶臂间距 3 钢材缺陷连铸生产过程中与夹杂物有关的缺陷包括以下几种。

3.1 易拉罐飞边裂纹低碳铝镇静钢易拉罐用钢如果冲压性能不好容易造成边部裂纹,同样轴和轴承存在疲劳寿命问题。

在易拉罐制造加工过程中(冲压)造成飞边裂纹的夹杂物典型尺寸为50~150μm ,成分为CaO-Al 2O 3(图21a )。

这些夹杂物的主要来源是连铸中间包覆盖渣,在换钢包时卷入钢液。

这类夹杂物的成分和低碳铝镇静钢连铸板坯中其他夹杂物的比较见图21b 。

图21 夹杂物造成的飞边裂纹(a) 夹杂物形态和成分(夹杂物A 和B :CaO 15%~30%, Al 2O 365%~85%, SiO 2<3.6%, MgO< 1.0%,Na 2O2%~8%); (b)连铸板坯分离出的夹杂物相图关系(夹杂物类型出现的比率:类型A (Ca-Al-Si-(Na)-O):25%;类型B(Ca-Al-Si-(Na)-O):10%;类型C (Ca-Al-(Na)-O):26%;类型D( Si-Ti-Ca-Al-Mn-O):32%;类型E (Si-O):8%)Byrne 和Cramb 认为,在这种缺陷中有两种类型的外来夹杂物。

第一种含有较高的Ca、Mg、Al和O(来自渣或者是钢包壁侵蚀物和水口堵塞物),第二种含有较高的Ca、Na和Al以及微量的Mg及O(来自结晶器保护渣)。

3.2 冷轧板渣斑点观察到两种类型的外来渣斑点。

第一种含有Ca、Mg、Al和O,第二种含有Ca、Na、Mg、Al和O。

渣斑点在化学成分上类似于在飞边裂纹中发现的夹杂物。

图22是冷轧板上渣斑点缺陷的示例。

图22 冷轧板渣斑点缺陷3.3 冷轧板线形缺陷线形缺陷出现在冷轧板卷的表面,宽度从几十个微米到1mm,长度从0.1~1m。

这种表面缺陷被认为来源于板坯靠近表面处(皮下15mm以内)捕获的非金属夹杂物。

该缺陷又称条状缺陷(slivers),如果伴随有压延的气泡,则又称铅芯缺陷(pencil pipe)。

对汽车用低碳铝镇静钢板来说,条形缺陷是致命的,不仅造成表面涂层不美观而且引起变形性能问题。

从炼钢到连铸的来源方面分析冷轧板的条状缺陷主要有三种类型:铁氧化物;氧化铝;外来氧化物夹杂。

见图23、24、25。

某些钢厂如内陆钢厂、National钢厂和川崎钢厂分别通过使用示踪剂(SrO)研究、使用La作为示踪剂以2及通过比较条状缺陷和结晶器保护渣的成分,发现一些条状缺陷来自结晶器保护渣。

结晶器保护渣熔融不均造成高熔点低粘度氧化物相存在,容易引起卷渣。

在开浇初期,结晶器保护渣不能及时形成润滑所必须的足够的液相层,形成固相、半熔融和熔融的保护渣组成状态,这种组成容易造成头坯卷渣 。

图23 钢板横断面皮下铅笔芯缺陷和化学成分图24 钢板纵向断面夹杂物条形缺陷图25 严重的条形缺陷(左T-304(不锈钢头坯)钢板)如果这些线形缺陷中包含有夹杂物中存在的硬颗粒,如锰尖晶石、铬锰尖晶石或尖晶石,在钢板抛光时这些硬颗粒可能脱落而引起划痕。

如果条形缺陷如图25所示非常严重时,钢板外层可能撕裂。

图26显示在酸洗槽中发现的钢板上的缺陷和造成这个缺陷的夹杂物的显微照片。

EPMA分析表明该缺陷是结晶器保护渣卷入造成的。

图26 酸洗后缺陷和标号5~7位置处发现的夹杂物(6号位置的成分:Si,Fe,Al,Ca,Na,O)在成品上较严重的铅笔芯缺陷称作铅笔形气泡缺陷,是一种管状表面缺陷,光滑且轻微凸起于表面,典型尺寸约1mm宽,150~300mm长(图27)。

这种缺陷被认为是在退火时钢中被捕获的气泡被压延形成气室然后膨胀而形成的,在钢水中气泡运动时粘附在其表面的夹杂物会使这种缺陷更为严重。

图17是气泡粘附夹杂物的示例。

Zhang 和Taniguchi曾对此有过全面的论述,并对钢水中夹杂物和气泡之间的相互作用做过水模型研究。

图27 钢板表面典型的铅笔形气泡缺陷4检测夹杂物的方法在生产的各个阶段夹杂物数量、尺寸分布、形状以及成分都应该进行检测。

检测方法有直接法和间接法,直接法准确但比较昂贵,间接法速度快,成本低,但其结果只能作为相关的参考依据。

Dawson等人在1988年总结了9种方法,把它们分为“离线”法和“在线”法两个范围。

Zhang和Thomas论述了钢中夹杂物检测约30种方法。

4.1 直接方法4.1.1 钢样截面上的夹杂物评估以下几种传统方法直接评估钢样二维截面上的夹杂物,后5种可以测定夹杂物成分。

(1)金相显微镜观察(MMO):如图7、图10所示。

这种方法只能显示夹杂物二维截面,但夹杂物显然是三维的。

(2)图像分析(IA):这种方法比MMO法有所改进,不再用肉眼观察,而是通过高速计算机视频扫描显微镜图像来评估,图像通过设定灰度值来识别明场与暗场。

(3)硫印:这是一种应用较普遍并且廉价的金相方法,通过腐蚀含硫高的区域来鉴别微观夹杂物和裂纹。

它作为另一种二维方法同样只能观察二维截面。

(4)扫描电镜(SEM):该方法可以清晰的显示出单个夹杂物的三维形貌和成分(图4~6、图8、图11和图14)。

成分也可以通过电子探针微观分析仪(EPMA)来测定。

但该方法需要广泛的观察试样去寻找和发现夹杂物。

(5)脉冲识别分析光发射光谱测定法(OES-PDA):OES法分析钢中的溶解元素。

夹杂物会引起高密度的火花峰值(相对于来自溶解元素的背景信号),再被计数赋给PDA指数 。

(6)激光微探针质量光谱分析法(LAMMS):单体颗粒受脉冲激光束照射,选择在电离开始值之上的最低激光强度以适用于它的由化学状态而定的特性光谱类型。

基于与参考试样结果相比较的基础上,LAMMS光谱峰值与各元素相关联。

(7)X射线光电子分光法(XPS):该方法使用X射线测定大于10μm的单个夹杂物化学成分。

(8)俄歇电子分光法(AES):该方法使用电子束测定平坦试样表面附近小区域的化学成分。

(9)阴极电子激发光显微镜:在显微镜下,阴极射线(电子束)激发钢样或包衬试样表面,产生阴极电子激发光(CL)。

CL的颜色取决于金属离子类型、电场和压力,据此可以探测夹杂物。

如图17和图22所示。

4.1.2 固态钢样整个体积上的夹杂物评估下面几种方法直接测定三维钢基体中的夹杂物。

其中前三种用超声波或X射线扫描试样,后四种必须先从钢中分离出夹杂物。

(1)传统的超声波扫描(CUS):超声波振子(压电式较为典型)发射声波借助于一对凝胶体传入试样,声波在试样中传播,在后壁反射回超声波振子,示波器分析比较原始输入脉冲和反射信号的数值就可以得到试样内部质量情况。

声波通道上的阻碍物会散射声波能量,这种非破坏性的方法可以探测和统计固态钢样内大于20μm的夹杂物。

(2)曼内斯曼夹杂物分析法(MIDAS):试样首先被轧制以去除孔隙,然后超声波扫描检测固相夹杂物和复合固相夹杂物以及气孔。

该方法最近改名为液态取样热轧制(LSHP)法 。

(3)扫描声学显微镜(SAM):该方法用一个螺旋型探测器例如一个可靠的超声波系统扫描一个锥形试样,自动探测试样表面的每一个位置的夹杂物,由于样品做成锥形,因此螺旋探测器可以检测从产品表面到中心线范围的夹杂物。

(4)X射线探测:通过穿过固态钢样的X射线衰减变化来探测夹杂物。

把试样分成几个圆片,每个分别用常规X射线测试,打印透度计(测量X射线穿透力的仪器)接收信号用于图像分析,这样可以合成出夹杂物分布情况。

(5)化学溶解(CD):用酸溶解钢样可以提取出一部分夹杂物。

夹杂物形貌和成分可以用其他方法如SEM来检测,将钢样全部溶解就可以得到全部夹杂物。

用这种方法能够得到夹杂物自然的三维状态,如图4~6、图8、图11和图14。

这种方法的缺点是酸会溶解夹杂物内的FeO、MnO、CaO和MgO,所以该方法适合于检测AlO3和2SiO2夹杂物。

(6)Slime电解法:该法又称作恒电势溶解技术。

一个相当大的钢样(200g~2kg)浸入FeCl2或FeSO4电解液中,通入电流将其溶解。

这种方法过去习惯用来显示单个的、保持原貌的夹杂物。

该方法的缺点是点簇状夹杂物提取出来后可能分成了单个的颗粒。

(7)电子束熔化法(EB):在真空下用电子束将铝镇静钢试样熔化,夹杂物上浮至表面,在熔融的试样顶部形成一层富集层。

普通EB指数是夹杂物富集层的特定区域,一种经改善提高后的方法(EB-EV-极大值)现在能够估算夹杂物尺寸分布 。

(8)冷坩锅熔化法:夹杂物首先聚集在用电子束熔化的试样表面,冷却后,再溶解试样表层,过滤出溶液中的夹杂物。

该方法可以熔化更大的试样,改进了电子束熔融法,并且可以检测SiO。

2(9)分步热力分解(FTD):当试样温度超过它的熔点,夹杂物就会上浮至表面而暴露出来。

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