帘线钢夹杂物成分控制最小自由能变化模型

采用光学显微镜、sem和epma分析了帘线钢中钛夹杂物形貌,定性分析了其成分,并运用热力学、凝固偏析及长大动力学理论初步计算得出：在目前南钢80级帘线钢生产条件下,tin只能在凝固率大于98%的两相区或固相区生成,tin夹杂的最大尺寸小于7μm。

使用热力学软件factsage计算固定cao、mgo含量的mno-sio2-al2o3渣系相图低熔点区（≤1500℃）,及固定mno、mgo含量的cao-sio2-al2o3渣系相图低熔点区;同时按照扫描电镜能谱分析得到的帘线钢盘条中夹杂物成分,用分析纯试剂配制夹杂物,测定其熔化温度,将其标在相图中相应位置,并与factsage计算的熔点结果对比。结果表明,夹杂物熔化温度测定结果与factsage计算结果基本相符,在此基础上,讨论了夹杂物熔点与变形状态的关系。

研究了采用ld-rh-lf-cc工艺流程生产帘线钢时,钢中酸溶铝含量的变化情况。研究发现,精炼过程中酸溶铝含量略有下降,但连铸过程中酸溶铝含量急剧下降。夹杂物中al2o3含量随着酸溶铝含量的上升而逐渐增大。sio2含量降低时夹杂物熔点提高。采用低碱度、低al2o3含量的顶渣精炼工艺,严格控制钢中w([als])在0.0005%～0.001%范围内,促进夹杂物上浮,有利于钢中氧化物夹杂的数量减少、尺寸细小和塑性化。

为了满足高强度钢帘线的生产要求,必须降低钢中不变形非金属夹杂物的尺寸和数量。本文对帘线钢中氧化物夹杂物控制机理进行了总结,并对国内几家著名钢厂控制帘线钢夹杂物的措施进行了分析。

在实验室条件下,采用高温钼丝炉对用45钢和重轨钢熔炼成的帘线钢进行脱氧和渣钢平衡试验,研究了精炼渣组分对夹杂物形态的影响。结果表明:在精炼渣碱度为0.8～1.2时,夹杂物中al2o3含量和钢中als随精炼渣中al2o3含量的增加而增加。把精炼渣al2o3质量分数控制在10%以下时,能够使cao-sio2-al2o3夹杂物处于塑性范围内。因此,在低碱度条件下,通过si、mn脱氧和调整精炼渣中al2o3含量来控制夹杂物的形态是可行的。

为了控制帘线钢中的钛夹杂,要同时降低钢水中的w(ti)及w(n)。通过采用低钛合金、优化转炉出钢工艺、控制转炉下渣量等措施控制钢水中的w(ti);采用低氮增碳剂,优化全工序降氮操作等措施降低钢水中的w(n)。实践表明:当钢中w(ti)控制在不大于0.0004%,w(n)控制在不大于0.004%时,能显著降低甚至杜绝钛夹杂的析出。

通过改变精炼过程造渣工艺,减少al和铝矾土的加入量达到控制钢中夹杂物形态的目的。试验结果表明,对于钢帘线的精炼,最有效控制夹杂物形态的渣是硅灰石或其它成分与硅灰石的混合物。采用新的炉渣精炼工艺,钢水纯净度明显改善。

通过对国内外5个钢厂所生产的钢帘线盘条中夹杂物形态和成分的对比分析,找出了国内钢厂在夹杂物形态和成分控制上与国外钢厂的差距,尤其是在夹杂物的塑性和尺寸两个方面。同时还对盘条中t.o、n和als含量进行了对比,结果表明国外钢厂的控制效果要明显好于国内钢厂。

轮胎帘线用钢夹杂物形态的控制

对宣钢生产45钢时连铸过程中中包钢水温度的波动情况进行了调查,对其影响因素进行了分析,提出了改善中包钢水稳定性的措施。

硬线盘钢制品对钢的纯净度，夹杂物的尺寸、分布以及形态都有严格的要求，非金属夹杂物又是影响硬线钢质量的主要因素之一。本文通过介绍硬线钢中非金属夹杂物的来源和分类，分析了不同类型夹杂物的形成机理及形貌，指出了非金属夹杂物对硬线钢的影响和危害。

对帘线钢中tin夹杂的形成热力学进行了计算,通过理论计算表明,在帘线钢凝固过程后期,固液界面的tin平衡浓度积较低,易形成钛夹杂。相对碳含量较低的帘线钢而言,碳含量较高的帘线钢在凝固后期由于固液界面的温度较低,导致tin平衡浓度积也较低,更易于形成钛夹杂。根据理论分析结果,采取了相应的技术措施,使与钛夹杂相关的帘线钢合格率得到明显提高。

通过工业试验研究了q345钢在钢包精炼过程和rh处理过程中夹杂物成分的变化。结果表明:通过与高碱度、低氧化性渣的反应,钢水中的大部分al2o3夹杂物转变为具有较低熔点的cao-al2o3-mgo夹杂物。研究了rh处理后钙的加入量对夹杂物成分的影响。结果表明:当钢包顶渣的成分控制在w(cao)=50%～55%、w(caf2)=5%～8%、w(al2o3)=25%～30%、w(sio2)=5%～8%、w(mgo)=5%～10%、w(feo)<1%,经过钢包精炼和rh处理,每吨钢水中加入0.12kg钙后,钢水中夹杂物的平均成分处于低熔点(≤1500℃)区。

研究了管线钢浇次头坯夹杂物的主要来源及控制措施。采取将浇次头坯轧制成热轧板和在热轧板取样分析的试验方案,得出热轧板和铸坯夹杂物分布。结果表明开浇初期4m以内的头坯存在2级以上的b类夹杂物和保护渣卷渣。开浇初期钢水注流的二次氧化是导致头坯夹杂物超标的主要因素。提出开浇初期增加吹氩量和适当延长吹氩时间能够较好的排除中包空气,对降低注流二次氧化起到很好作用。

管线钢中大型夹杂物的存在会对高钢级管线钢的力学、焊接、耐腐蚀等性能产生不利影响,进而给油气输送管道的安全运营带来很大的工程风险。近年来,许多管道工程使用的高钢级管线钢均在金相检测过程中发现了超尺寸大型夹杂物。为了有效降低管线钢中大型夹杂物的存在给管道输送系统带来的风险,对大型夹杂物在冶炼过程中的运动规律进行分析,最终确定d类夹杂物临界尺寸为50μm,b类夹杂物的临界厚度为33μm.

帘线钢盘条表面脱碳会加剧盘条内外层变形程度的不均匀性,严重时可能导致断丝。通过分析碳原子在帘线钢热轧过程中的扩散行为,建立了考虑变形和温度变化的帘线钢盘条脱碳计算模型。该模型计算结果与实测值非常接近,可用于指导生产工艺改进,提高产品质量。

介绍氮在钢中的作用与来源,阐述氮对帘线钢的显著影响,并通过热力学计算,说明在凝固过程中tin夹杂的析出行为,最后对钢中氮的控制提出相应的措施。通过这些措施的实施和过程工艺的控制,帘线钢成品w(n)平均降低0.7×10-6,w(n)小于50×10-6的比例由原来的92.86%提高到目前的94.25%,为进一步稳定和提高帘线钢的质量提供依据。

根据湘钢生产帘线钢xlx72a的实际情况,对炼钢工艺过程中的化学成分、夹杂物和碳偏析的控制思路和方法进行了阐述,提出了一套行之有效的帘线钢生产炼钢工艺控制方法。

新型干拉润滑粉配合常规的钠基干拉润滑粉进行直接拉拔,可省去常规干拉过程的中间热处理工序。通过sem、拉伸试验机、扭转试验机和平板硫化机等检测设备对采用新型干拉工艺所生产的光面钢丝、镀铜钢丝、湿拉单丝以及成品帘线各项性能指标进行分析,验证该新型干拉工艺的可行性。分析结果表明:采用新型干拉工艺能够改善光面钢丝表面粗糙度,提高光面钢丝表面带粉量;由于干拉总压缩率不同,2种中拉钢丝扭转性能存在差异,但镀铜钢丝、湿拉单丝扭转性能无差异;新型干拉工艺生产所得镀铜钢丝珠光体片层间距减小,导致镀铜钢丝的破断强度和断面收缩率上升;由于镀铜钢丝破断强度的升高,使得单丝平均破断力上升;新型干拉工艺对镀铜钢丝镀层,湿拉、合股捻制成品率以及成品钢帘线的黏合性能无影响。

第6讲：中高碳钢夹杂物的控制

对本钢超低硫x65管线钢中夹杂物的研究结果表明,lf精炼初期,钢中夹杂物主要是球形、多边形和大量簇状的al2o3夹杂物,99.1%的夹杂物尺寸小于20μm。微合金化后,部分al2o3夹杂物中出现tio、sio2、mns等成分。钙处理后,夹杂物的平均直径达到8.58μm,大量夹杂物为含有微量mgo、sio2或mns等的2~50μm的球形mcao.nal2o3,部分为al2o3、mns、cas或cas-mns。铸坯中夹杂物数量最少且尺寸最小,96.9%的夹杂物尺寸小于10μm,未发现大于50μm的夹杂物,平均直径为3.71μm。铸坯中大部分为球形的以mcao.nal2o3为主要成分的复合夹杂物,还有少量的al2o3、mns和cas夹杂物等。

利用大样电解、金相观测、扫描电镜(sem)和电子探针(epma)等手段,对x70管线钢铸坯中夹杂物的数量、粒径、形貌及组分进行了研究。结果表明:x70管线钢铸坯中夹杂物数量较多,粒径较大,且多为复合夹杂。针对大型夹杂物中硫化物、氧化物、硅铝酸盐和钙铝酸盐复合夹杂的特点,分析了铸坯中夹杂物的主要来源。