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夹杂物对模具钢堵塞预防和氧化物冶金

发布时间:2021-12-08 16:04:46    浏览次数:349

1、钙处理和氧化铝夹杂堵塞水口预防

钙处理开始用来给硫化物夹杂变性和控制热轧材或锻造件的各向异性,也可以通过钙处理对夹杂物变性达到控制可加工性。采用钙处理对氧化铝夹杂变性成液态复合夹杂,从而防止水口絮流堵塞,这几十年广泛采用,但有争议。钙处理复杂,涉及到钙的溶解度、钙的收得率,加入时氧化造成高的蒸汽压,这些都广泛进行了研究。夹杂物变性机理和达到所希望效果需要的正确的钙量也进行广泛的研究。夹杂物形成是复杂的,经常以氧化物为核心的外层覆盖着富含硫的化合物外衣,这个现象和个元素分布见图15给出的例子。

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使用钙处理提高可浇性在板坯中发现的复合型钙铝酸盐大颗粒夹杂,在连铸中硫化物和AgO溶解在液态夹杂中。Mg从渣中还原进入钢中(见4.2节)

在进行处理过程中,相当一部分的夹杂成为液相,通过水口不会絮流,但如果钢水温度过低也会产生浇铸困难的。形成的非金属夹杂物在凝固期间进一步反应的复杂化,见下图。

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板坯试样中破碎的复合复杂相的钙铝酸盐大型夹杂物,在夹杂外壳可见树枝状凝固组织结构

给氧化物夹杂钙处理变性需要的钙含量取决于钢中的全氧含量,没有方法能及时确定钢中的全氧含量,所以难以确定添加到钢中的钙量。这就给工业生产提出了一个重要的问题,使用热力学来了解水口絮流堵塞,定义连铸可浇窗口是一个工艺路线。溶解氧是可以测量的,也可用溶解氧这个数据来控制钙处理效率,如图17所示。

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在1540℃温度下钢中含有0.025%Al,0.01%S和各种全氧含量(20,25和30ppm,从左到右),其Ca含量与溶解氧计算之间的函数关系。非金属相的存在在每个成分区间给出表示,计算用Thermo-Calc®和SLAG3数据库,各点是在钢中溶解氧含量的实验测量值,这是在没有水口堵塞情况下得到的。

2、氧化物冶金

终型连铸涉及到一个问题需要控制微观组织结构,并不能完全依赖热轧加工工艺,得益于对非金属夹杂有益的焊接金属铁素体形核已经得到证实。构建在夹杂物对形核的理论,夹杂物形成将耗尽周围基体的Mn似乎是有效的。非金属氧化物夹杂是MnS夹杂形核核心,其应用已经达到所希望的效果。进而硅锰钢中的含钛二次氧化,将夹杂变为钛的氧化物,或者氧化物和氮化物在铁素体中具有高的形核效率,这已经被证实了。Koseki、lnoue、Suito和Park证明钛的氮化物能够是一个强大的形核剂,促进了连铸不锈钢和焊接过程大的等轴晶粒出现。Park和Kang最近展示了这个领域中的发展。在热力学计算和模型计算证明在氧化物冶金中的合金设计和工艺设计能很大益处。




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