钢中显微夹杂物研究现状与进展(五)
  发布时间:2012年12月03日 点击数:

3.3  冷却速度对钢中显微夹杂物粒径的影响
  当钢水温度低于其液相线温度而高于固相线温度时,钢水处于凝固过程,钢中溶质元素的溶解度随温度的下降而降低,而溶质元素在固液界面发生的微观偏析使其在液相中的浓度升高。当溶质元素浓度超过夹杂物形成所需浓度时,这些元素便可以通过均质形核或异质形核的方式形成稳定晶核并进一步长大而形成显微夹杂。
  在凝固过程中形成的显微夹杂物的长大情况与钢水冷却速度关系密切。目前,钢水凝固过程中析出夹杂物的研究集中于特殊钢中钛的氧化物或氮化物夹杂。研究结果表明:凝固析出的夹杂物颗粒尺寸与凝固率成正比,而与钢水冷却速度成反比。对于凝固开始前已经形成的显微夹杂而言,在相同的冷却速率下,颗粒尺寸较小的夹杂在凝固过程中长大的程度更大。
4 结语
  钢中显微夹杂的种类、数量、粒度分布对高品质钢质量有影响。钢中显微夹杂物种类与普通夹杂物相近,但多产生于钢水精炼后期及凝固过程中。高品质洁净钢中粒径小于5μm的显微夹杂物占85%以上。在冶炼过程中,LF、VD、RH以及中间包均有去除显微夹杂物的功能。其中,LF和RH对钢中显微夹杂物的去除效果较明显,而VD的去除效果一般。对显微夹杂物的来源和去除综合分析得出:优化中间包喷涂料和覆盖剂以及包型结构均有利于降低钢中显微夹杂物的粒径。此外,钢水冷却及凝固过程中,强脱氧元素的二次及三次脱氧产物是钢中显微夹杂物的重要组成部分之一。降低进入精炼炉的钢水初始氧含量或通过精炼方法降低钢水出钢时的全氧含量均对降低显微夹杂物的粒径,提高钢材质量有利。凝固过程中,加强钢坯表面散热有助于提高固液界面的移动速度,进而提高钢水凝固速率,最终达到降低钢坯中显微夹杂物粒径的目的。但是,在钢水凝固过程中,由于溶质元素微观偏析、液相区内的宏观偏析以及凝固过程难于观测等原因,析出的显微夹杂的成分、粒径以及分布方面的研究较少。计算机技术和冶金数值模拟理论的发展为钢水凝固过程中显微夹杂物的析出、长大方面的数值模拟研究提供了基础。关于钢中显微夹杂物的生成、长大等情况尚需进行深入的理论研究。