1.4 顯微夾雜鋼
早年瑞典將尺寸為1～100μm夾雜劃為“顯微夾雜物”。近年較多著作將1～20μm定為顯微夾雜。
1.4.1 夾雜物生成濃度積
脫氧反應x[M]+y[O]=MxOy
脫氧產(chǎn)物是純物質(zhì),aMxOy=1,脫氧常數(shù)為m,
因此提出鋼液凝固時析出非金屬夾雜物飽和濃度積的概念。
為了控制夾雜物在凝固后析出,必須深脫氧,降低[aO]同時;降低脫氧元素的[aM]。m系常數(shù),因此鋼液中殘Al應嚴加控制。
1.4.2 真空下碳氧反應脫氧
真空下碳脫氧能力是大氣壓力下的100倍以上,但會引起沸騰。
1.4.3 高真空下夾雜物的氣化脫除
Al2O3夾雜物在高真空度下有可能氣化脫除。
即要通過氣化反應去除Al2O3夾雜需要37.5Pa的真空度。
1.4.4 復合脫氧劑
(1) Al+0.66Mn+0.27Si脫氧比單獨用Mn、Si的脫氧能力強,這是由于各種氧化物分子間作用力,使各氧化物活度下降。
(2) 用復合脫氧劑Al-Mn-Si,夾雜物為硅錳酸鋁,熔點約1545℃。熔點低,碰撞后易聚集、長大,加速上浮于鋼-渣界面。
(3) 用Si-Mn和Al復合脫氧,脫氧產(chǎn)物是錳鋁榴石(3MnO•Al2O3•3SiO2),在700～800℃變形性能轉(zhuǎn)化,形成細小分散夾雜,對鋼材性能影響不大。
1.4.5 要求顯微級夾雜的幾種典型超純凈鋼
(1) 深沖汽車板及易拉罐薄板
IF鋼要求:[T.O]≤20×10-6,夾雜物尺寸≤20μm;
DI鋼要求[T.O]≤30×10-6。
(2) 子午線輪胎冷拉鋼絲
要求鋼液中酸溶鋁[Al]sol=(2～5)×10-6,[T.O]≤20×10-6、夾雜物尺寸≤20μm,夾雜物成分中Al2O3盡量少,呈典型塑性夾雜物。
(3) 閥門彈簧鋼:夾雜物尺寸≤20μm,夾雜物為硅酸鹽(CaO•Al2O3•SiO2),夾雜物成分中(Al2O3)≤20%。
(4) 軸承鋼:超低氧,日本山陽特鋼軸承鋼[T.O]≈5×10-6。
1.4.6 生產(chǎn)顯微夾雜鋼關鍵技術
(1) 深脫氧技術:在真空處理設備中(RH-KTB、VODC、LF-VD)鋼水進行真空碳脫氧,只要降低PCO就可以達到降[O]的目的,由于氧的傳質(zhì)是反應限制性環(huán)節(jié),深脫氧需要足夠時間。隨后進行沉淀脫氧,使用復合脫氧劑Si-Mn-Al,脫氧產(chǎn)物熔點低,在鋼液中碰撞易于聚合成大顆粒夾雜而浮出鋼液表面。脫氧產(chǎn)物錳鋁榴石(3 MnO•Al2O3•3SiO2)在加工后鋼材中呈細小分散夾雜,對性能影響不大。
(2) 夾雜物過濾器:一種是ZrO2過濾器可過濾液態(tài)及固態(tài)夾雜,一種是多孔隙泡沫篩可以將[O]降低42%;還有一種MgO、Al2O3及ZrO2粉末填塞過濾層,使不銹鋼中Al2O3夾雜物降低20%～70%,用于Ni基合金過濾夾雜物降低44%～55%。
(3) 連鑄中間包,結晶器設電磁攪拌使夾雜物碰撞、聚合上浮。
(4) 防止混渣:日本山陽SNRP精煉工藝:150t偏心出鋼電弧爐-LF-RH-立式連鑄流程。偏心爐防止出鋼混渣,RH連通管上使用鋼質(zhì)錐形保護蓋,防止吸爐渣。下渣量≤1.5kgPt。
(5) 微氣泡法脫除夾雜:通過向鋼液吹氬產(chǎn)生小氣泡,使細小的夾雜物附著在氣泡上一同浮出鋼液。
——本文摘自《中國金相分析網(wǎng)》
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