钢中显微夹杂物研究现状与进展(一)
  发布时间:2012年11月07日 点击数:

  钢中非金属夹杂物(简称夹杂物)按其尺寸大小可分为显微夹杂物和大颗粒夹杂物两种。显微夹杂物指尺寸小于50μm,且在金相显微镜下可以观察到的夹杂物。这类夹杂物对于高强度钢的疲劳性能和韧性都有很大影响。虽然现有的各种精炼手段可使夹杂物碰撞、聚集、长大和上浮而被熔渣吸收,但要去除颗粒尺寸小于20-30μm的显微夹杂物仍然十分困难。
  由于使用环境特殊,弹簧钢以及管线钢等特殊钢种对钢中显微夹杂物要求严格。粒径大于10μm的脆性夹杂物对高应力弹簧钢的疲劳性能影响很大。对于碳含量(质量分数)为0.80%-0.85%的高强度钢丝,皮拉利标准要求钢中夹杂物最大尺寸不超过15μm,且细钢丝中夹杂物直径必须小于钢丝直径的2%。
本文总结了钢中显微夹杂物的种类、来源、粒度分布和数量变化等方面的研究结果,并认为对于钢中显微夹杂物的生成、行为及去除等方面尚需进行深人系统的理论研究。
1  钢中显微夹杂物的种类及其来源
  钢中非金属夹杂物主要是某些元素在钢中形成的氧化物和硫化物。文献研究结果表明:显微夹杂物种类主要包括硅酸盐、硅铝酸盐、简单氧化物、镁铝尖晶石、硫化物、钙铝酸盐、硅钙酸盐以及氮化物。虽然钢中显微夹杂的种类与普通夹杂物种类相似,但其来源却有所差别。热力学分析表明,SiO2、MnO等常见的普通夹杂在钢水精炼过程中难以形成。钢中存在的硅酸盐和硅铝酸盐是钢水初脱氧过程中形成的粒径微小而在精炼过程中难以去除的脱氧产物与新生成氧化物的结合产物。镁铝尖晶石是钢水精炼过程中镁铝合金深脱氧产物。含钙夹杂物多为钙改性氧化铝夹杂生成的复合夹杂物。在钢水冷却和凝固过程中,Al作为强脱氧剂对钢水进行二次及三次脱氧,生成的氧化铝粒径较小且没有足够时间长大,是显微夹杂物的重要组成部分。钢中存在的氮化物多为粒径较小的显微夹杂。热力学分析表明:在钢水精炼和冷却过程中,钢中溶质元素浓度不能满足形成氮化物夹杂的条件要求。钢中存在的氮化物夹杂为钢水凝固产物。
  此外,熔渣与耐火材料炉衬也是钢中显微夹杂物的来源。在实际生产中,钢水与精炼熔渣、中间包覆盖剂、结晶器保护渣以及耐火材料炉衬接触时间长。实际操作中往往通过向上述渣剂中添加微量放射性物质作为示踪剂来分析检测上述材料对钢中显微夹杂物的影响。研究结果表明:大部分显微夹杂物中均含有放射性元素的氧化物。其中,含有与中间包覆盖剂或结晶器保护渣中的示踪剂成分相同的显微夹杂所占比例较大,含有钢包精炼渣示踪剂成分的显微夹杂所占比例次之,含中间包喷涂料示踪剂成分的夹杂物摹本可以忽略。因此,中间包覆盖剂和结晶器保护渣对钢中显微夹杂物的影响较大,钢包渣次之,中间包喷涂料最弱。通过优化中间包和浸入式水口的结构,改善中间包和结晶器内钢水流场是控制钢中显微夹杂物数量的有效措施之一。

                            ——本文摘自钢铁信息网