本文主要研究不锈钢Al-Si合金脱氧产物形貌,即研究非金属夹杂物的形状,尺寸大小,疏密分布,成份等相关指标。
脱氧是在炼钢和铸造过程中降低钢中氧含量的反应,是保证钢锭(坯)和钢材质量的重要工艺环节,在钢液中氧以溶解形式或非金属夹杂物形式存在。
首先钢中非金属夹杂物根据不同来源可分两大类,即外来非金属夹杂物和内在非金属夹杂物。外来非金属夹杂物是钢冶炼、浇注过程中炉渣及耐火材料侵蚀剥落后进入钢液而形成的;内在非金属夹杂物主要是冶炼、浇注过程中物理化学反应的生成物,如脱氧产物等,也是本文研究的主要对象。
在炼钢过程中,少量炉渣、耐火材料及冶炼中反应产物可能进入钢液,形成非金属夹杂物。它们都会降低钢的机械性能,特别是降低塑性、韧性及疲劳极限。严重时,还会使钢在热加工与热处理时产生裂纹或使用时突然脆断。因此,对重要用途的钢,例如滚动轴承钢、弹簧钢等,要检查非金属夹杂物的数量、形状、大小与分布情况等。不同形态的夹杂物混杂在金属内部,破坏了金属的连续性和完整性。夹杂物同金属之间的结合情况不 同、弹性和塑性的不同以及热膨胀系数的差异,常使金属材料的塑性、韧性、强度、疲劳极限和耐蚀性等受到显著影响,同时也常常影响加工零件的表面质量和加工工具的寿命。非金属夹杂物的形态、尺寸大小和在金属中分布的情况不同,对金属材料性能产生不同的影响。
除了非金属夹杂物对于不锈钢性能产生的影响,其在连铸过程中也会造成水口堵塞等问题。在钢铁连铸过程中,脱氧产物以及二次氧化产物例如Al2O3等高熔点氧化物会粘附在水口内壁,造成水口堵塞问题。连铸中的水口堵塞不但影响了整个连铸生产的流程,降低了生产效率,增加成本,更为严重的是会造成钢材品质的质量缺陷,最终影响钢的性能。
因此,研究不锈钢Al-Si合金脱氧产物形貌,其目的就在于分析脱氧产物的尺寸大小,形状,分布,成份等指标,来研究其不同Al ,Si元素含量下对钢品质的影响,从而有利于提高钢的品质,降低成本,最终提高钢的内在质量,提高钢水的可浇注性,降低减小夹杂物对连铸过程水口堵塞的影响,提高连铸生产效率,连铸钢材成材率,并提高铸坯的内在以及表面质量[1-4]。
1.2 铝硅脱氧剂研究概述
随着冶金工业的发展,对于不锈钢脱氧剂的研究也在不断深入,在炼钢生产中,单用铝作钢液最终脱氧剂,虽然在脱氧能力以及细化晶粒上,铝有很多的优点,但由于铝元素本身的一些特性不利于铝的加入,导致利用率低,波动性大,并且在钢中过量会导致产生氧化铝夹杂造成水口堵塞。直到出现了铝硅复合脱氧剂,改变了金属铝的脱氧机理,并减少了脱氧加入过程的损耗,从而大幅度提高了铝的利用率,节约了成本,改善了经济效益,更为重要的是提高了脱氧能力,提高了钢材内部,表面质量以及综合机械性能[5]。
由崔玉珍[6]的铝硅铁复合脱氧剂中知道传统不锈钢脱氧剂主要由Al, Si与Fe组成,尤其是适用于含硅量大于等于0.3的普通镇静钢和含硅量低合金冶炼过程的脱氧。此脱氧剂主要成份分别为铝,硅,铁。其中硅在冶炼过程中作脱氧剂和还原剂;铝作为炼钢的脱氧定氮剂,且具有细化钢晶粒,具有能够提高钢在低温下韧性的作用;最后的铁在脱氧剂中的作用在于增大铝硅铁的比重,进一步强化了脱氧效果,使得不锈钢的理化性能更加优化与提升。
根据崔玉珍[6]的复合脱氧剂的大致工艺流程,其中熔炼是根据金属材料熔点的高低顺序,依次为Al,Si,Fe,各成份含量范围为:Si:15%-20%,Al:35%-60%,Fe:17%-47%,杂质C:2.5%,Cu:0.5% 。与现有的铝铁脱氧剂以及纯铝的脱氧剂相比较而言,复合脱氧剂可以直接加入钢铁流中,在上浮过程中便可以熔化,可以减少铝烧损大约为20%和50%之间,并减少铝铁粉化30%-40%,而且便于存储。 不锈钢Al-Si合金脱氧产物形貌研究(2):http://www.751com.cn/cailiao/lunwen_14898.html