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正文內(nèi)容

河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院冶金專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)煉鋼論文(編輯修改稿)

2024-09-14 17:35 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 制。 ( 1) 轉(zhuǎn)爐冶煉的控制 在轉(zhuǎn)爐冶煉過程中,盡量減少 補(bǔ)吹 ,要嚴(yán)格控制 下渣量 ,以 降低轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)的氧含量 ;對 轉(zhuǎn)爐 冶煉完的 渣 子中,應(yīng)適當(dāng)提高其 MgO 含量和 渣的 堿度 ,并且保證 減少下渣 ;在轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí),應(yīng)嚴(yán)格 采取出鋼擋 渣制度 和爐渣 變 性 處理;在 轉(zhuǎn)爐出鋼過程中 應(yīng)進(jìn)行 渣洗脫硫, 這樣可 降低鋼水硫含量 ,從而 抑制硫化物夾雜 得形成而污染鋼水; 利用渣洗過程中液態(tài)高堿度脫硫熔渣與鋼水重度差,促使熔渣在與鋼水充分接觸的同時(shí) , 從鋼水內(nèi)部不同層面 上 不斷上浮析出形成脫氧及脫硫產(chǎn)物,為后續(xù)鋼水的鈣處理創(chuàng)造條件,促進(jìn)鋼中夾雜物 變 性 。 ( 2) 精煉過程可采取的夾雜物控制 利用真空吹氬攪拌來有效去除鋼中夾雜物;在精煉過程中,加入粉劑來去除鋼中有害雜質(zhì);對鋼液中夾雜物要進(jìn)行必要的變性處理;在造渣方面,應(yīng)造合適的精煉渣來有利于去除夾雜。 ( 3) 中間包可采取的控制措施 通過合理優(yōu)化中間包結(jié)構(gòu)及設(shè)置內(nèi)部擋墻的方法來保證鋼液在中間包內(nèi)有足夠的停留時(shí)間,使夾雜 物能夠得到充分上??;由鋼包到中間包采用長水口,并且通過氬氣密封保護(hù)澆注,來減少鋼液暴露在大氣中而使鋼液得到污染;在開澆 第 1 章 文獻(xiàn)綜述 8 前,應(yīng)通過氬氣(或氮?dú)猓χ邪鼉?nèi)部進(jìn)行清掃,以防止鋼液的二次氧化;中間包內(nèi)襯使用的耐火材料質(zhì)量應(yīng)當(dāng)穩(wěn)定較好,及時(shí)更換中包;通過中包底部吹氬氣來進(jìn)一步促使夾雜物上?。皇褂玫闹虚g包覆蓋劑堿度要高,這樣易于吸收更多的夾雜物,造還原性中間包渣,使用堿性耐火材料,降低侵蝕。 鋼 中 低倍組織缺陷 1) 方框形偏析 偏析是鋼中化學(xué)成分及雜質(zhì)的不均勻分布現(xiàn)象(通常也稱液析)。在鋼錠結(jié)晶過程中出現(xiàn)有區(qū)域偏 析,晶內(nèi)偏析、晶間偏析等。低倍檢驗(yàn)所涉及的偏析是區(qū)域偏析,如方框形偏析、點(diǎn)狀偏析、碳化物偏析(碳化物剝落)等,而方框形偏析又是常見的。 ﹙ 1﹚特征: 在橫向酸浸試片上方框形偏析是組織不均勻致密的易腐蝕的“黑色方框”,“方框”的形狀由鋼錠模的形狀決定。但由于鋼坯在熱加工時(shí)變形程度不同,方框也稍有變化。易腐蝕的暗色方框區(qū)域中主要是碳、硫、磷及合金元素的偏析。當(dāng)偏析以合金元素為主時(shí),方框形與基體主要是顏色上的差別;而當(dāng)偏析主要是以低熔點(diǎn)雜質(zhì)硫、磷、碳為主時(shí),則方框形主要是由受浸蝕后留下的不規(guī)則疏松孔隙所組成。方框 經(jīng)常出現(xiàn)在鋼材橫截面 1/2 半徑處,但由于結(jié)晶過程的變化,也可能出現(xiàn)在靠近中心部位或靠近邊緣。有時(shí)也可出現(xiàn)幾層方框。 ﹙ 2﹚產(chǎn)生原因: 方框偏析是鋼錠結(jié)晶過程的產(chǎn)物。因?yàn)榇蠖鄶?shù)鋼錠是方形,所以偏析區(qū)呈方框形。在鋼錠結(jié)晶過程中,由于柱狀晶的成長把低熔點(diǎn)組元、氣體及偏析元素推向尚未冷凝的中心液相交界處,形成一個偏析方框。這個偏析方框中所含的過量雜質(zhì)沒能充分在剩余鋼液中呈均勻分布,或上浮到冒口,被冷凝下來后便形成啦方框偏析。 方形偏析表面在鋼材橫斷面低倍組織中腐蝕較深的一層方框區(qū)域。因其形狀呈方框形,故稱為方形偏析 。 2) 一般疏松 ﹙ 1﹚ 特征: 在橫酸浸試片上呈暗黑色小點(diǎn)和細(xì)小的孔隙,可分布在試樣檢驗(yàn)面的各部位。暗色小點(diǎn)富集有偏析組元,因而易腐蝕,呈海綿狀。 ﹙ 2﹚ 產(chǎn)生原因: 一般疏松在鋼材中比較普遍出現(xiàn)。鋼錠結(jié)晶過程中,液態(tài)冷凝而成固態(tài)時(shí),形成樹枝狀晶體。由于選分結(jié)晶的結(jié)果,樹枝狀晶的成長逐漸把偏析組元、氣體、河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院 9 雜質(zhì)擠到樹枝狀晶軸之間或各個樹枝狀晶之間的尚未冷凝的少量鋼液中,而這種粘稠的少量鋼液由于周圍樹枝晶的阻礙,不能與鋼錠心部尚未冷凝的大量鋼液結(jié)合,隨后冷凝收縮時(shí)便形成了富集雜質(zhì)氣體的一些微小區(qū)域或小孔隙。 熱酸浸時(shí),這些區(qū)域不耐腐蝕,因而顯示出黑色小點(diǎn)或孔隙。 3)中心疏松 ﹙ 1﹚ 特征: 在橫向酸浸試片上,相當(dāng)于鋼錠軸心部位組織不致密,呈暗黑色海綿狀的小點(diǎn)和孔隙。中心疏松和一般疏松的區(qū)別是: a、分布部位不同,中心疏松是在鋼的軸心部位集中分布; b、表現(xiàn)的特征也不完全一樣,中心疏松以鋼液收縮時(shí)得不到補(bǔ)充而形成的孔隙為主。 ﹙ 2﹚ 產(chǎn)生原因: 中心疏松是鋼錠最后結(jié)晶的產(chǎn)物。在鋼錠凝固后期,中心區(qū)等軸晶充分長大,鋼液很稠,流動性不好,富集大量的夾雜、氣體、偏析組元。粗大的等軸晶間由于沒有鋼液補(bǔ)充,最后凝固時(shí)出現(xiàn)分散的孔 隙,因此中心疏松也叫收縮疏松,它通常出現(xiàn)在縮孔下面。 由于氣體、低熔點(diǎn)雜質(zhì),偏析組元都集中在心部最后凝固的鋼液中,使這些最后凝固的部分易腐蝕,在酸浸蝕呈黑色海綿狀的小點(diǎn)。 中心疏松在材料橫斷面上中心部位呈現(xiàn)腐蝕程度較深的暗黑小點(diǎn)及不規(guī)則的圓形小孔隙,顏色較深。 4) 縮管殘余 ﹙ 1﹚ 特征: 在橫向酸浸試片的軸心部,呈不規(guī)則的空洞或裂紋,空洞或裂紋中往往殘留著外來夾雜??斩春土鸭y周圍疏松嚴(yán)重,在粗大的等軸晶之間留下許多細(xì)小孔隙,并富集大量夾雜??紫额伾话爿^深。在縱向斷口上相應(yīng)于縮孔部位出現(xiàn)夾層。殘余縮孔嚴(yán)重時(shí) ,空洞較大,延伸很深,甚至于對穿橫試樣正、反面。 ﹙ 2﹚ 產(chǎn)生原因: 縮管殘余是由于鑄錠過程中,鋼液冷凝收縮產(chǎn)生縮孔,而在熱加工過程中,切頭不夠所造成的。 一般說來,若在熱加工時(shí)保證適當(dāng)?shù)那蓄^率,可將鋼錠的縮孔部分切除。但是,當(dāng)縮孔在鋼錠中延伸很深或切頭掌握不好時(shí),將會使部分縮管殘余留于鋼中,造成鋼材中的縮管殘余缺陷。 5) 皮下氣泡 ﹙ 1﹚ 特征: 皮下氣泡是單個或成簇的紡錐形,并沿縱向排列的小孔洞或內(nèi)壁光滑的小裂 第 1 章 文獻(xiàn)綜述 10 紋。皮下氣泡分布在鋼錠表面下一定深度處,有的深達(dá)數(shù)十毫米。在鋼材橫向算浸試片上,皮下氣泡分布在表面 下十幾毫米以內(nèi)的區(qū)域,但經(jīng)常是距表皮幾毫米的區(qū)域最多。有時(shí)皮下氣泡穿透鋼材表面而呈小裂紋,裂紋的末端是園角,與其他原因形成的裂紋有所區(qū)別。 ﹙ 2﹚ 產(chǎn)生原因 原材料不干燥,鋼液去氣不良,脫氧不完善,出鋼槽、成鋼桶、下鑄磚干燥不充分,鋼錠模內(nèi)壁鐵銹末刷凈,涂料水分高或未涂均勻等。 采用上鑄法時(shí),操作不當(dāng)造成鋼水飛濺也能引起皮下氣泡。因?yàn)轱w濺的鋼液在模壁上被空氣氧化,當(dāng)鋼液上升,與黏在模壁上的氧化鐵接觸時(shí),鋼液中的碳與氧化鐵皮發(fā)生反應(yīng),生成一氧化碳?xì)馀荩荒芗皶r(shí)排除而被包圍在鋼錠急冷層中,便成為皮下氣泡。 皮下氣泡在材料橫斷面上呈現(xiàn)成簇的或分散的小氣孔隙,有的呈細(xì)而微彎傾向且垂直于表面的長條裂紋。 6) 翻皮 ﹙ 1﹚ 特征: 在橫向酸浸試片上呈灰白或暗黑色的聚集大量夾雜的不規(guī)則條帶,有時(shí)條帶上鑲嵌著肉眼可見的爐渣或耐火材料的夾雜。 翻皮通常出現(xiàn)在相當(dāng)于鋼錠上部的鋼材上?;野咨姆な怯捎谘趸撎嫉慕Y(jié)果,而在保護(hù)澆注中產(chǎn)生的翻皮大部分是暗黑色。翻皮在斷口上表現(xiàn)為夾雜或夾層。翻皮處搭形試樣的發(fā)紋也很嚴(yán)重,顯微鏡觀察翻皮處,發(fā)現(xiàn)堆集著大量的氧化物、硅酸鹽夾雜。 ﹙ 2﹚ 產(chǎn)生原因: 鑄錠操作不熟練,疏忽大意,使鋼水在 錠模中上升不平穩(wěn)。當(dāng)鑄速忽然增大時(shí),涌入模內(nèi)的鋼水沖破氧化層和富陽夾雜的液面結(jié)膜,使結(jié)膜卷入鋼中。 模壁不光滑,阻礙鋼水上升,易使液面結(jié)膜局部破裂。 鑄溫偏低,液面結(jié)膜太厚,使鋼水上升受到阻礙,因而引起局部結(jié)膜破裂。 冒口結(jié)殼破裂,落入為凝固鋼水中。 翻皮在材料橫斷面上呈現(xiàn)彎曲的細(xì)長條的發(fā)紋,其四周常伴有氣泡及夾雜,與被腐蝕的小孔共存,顏色灰暗。 7) 非金屬灰雜物 ﹙ 1﹚ 特征: 酸浸試片上的夾雜指肉眼可見的耐火材料、爐渣、及其他非金屬夾雜物。夾雜物細(xì)小,可用 5—— 10 倍的放大鏡觀察。這些夾雜物通 常稱為低倍夾雜,他們河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院 11 在試片上以鑲嵌形式存在,并保持其固有的各種顏色。最常見的有灰白、米黃和暗灰色幾種。夾雜在鋼中的分布沒有一定規(guī)律。當(dāng)夾雜在表面附近時(shí)評皮下夾雜,夾雜物分布在整個酸浸試片檢驗(yàn)面者,評斷面夾雜。 在酸浸試片上有時(shí)只看到一些拉長了的不規(guī)則的空洞,經(jīng)證實(shí)是堿性夾雜物在酸浸中被侵蝕掉而形成的,這些空洞邊緣不整齊,呈海綿狀,往往成群出現(xiàn)。 ﹙ 2﹚ 產(chǎn)生原因: 低倍夾雜主要是外來夾雜,來源有幾方面: ( 1) 冶煉和澆注設(shè)備上剝落的耐火。在整個煉鋼和澆注過程,鋼液都接觸耐火材料。由于化學(xué)浸蝕和鋼液沖刷,把耐火材 料顆粒帶到鋼液中; ( 2) 爐渣。煉鋼過程中不能沒有渣。如果由于某些原因(例如鑄溫過低,渣的流動性不好),爐渣不能浮出液面,則造成夾雜; ( 3)鑄錠設(shè)備上的塵土。 8) 白點(diǎn) 鍛軋的合金鋼中比較容易出現(xiàn)白點(diǎn)。它實(shí)際上是存在于鋼坯和大短劍內(nèi)部的小裂紋,通常分布在鋼材接近于中心的部位。 ﹙ 1﹚ 特征: 在橫向酸浸試片上表現(xiàn)為鋸齒狀裂紋,這些裂紋一般呈輻射狀或不規(guī)則地分布。在淬火或調(diào)質(zhì)狀態(tài)的縱向斷口上,呈圓形銀亮色的粗晶狀斑點(diǎn),斑點(diǎn)直徑一般在幾毫米以內(nèi),有時(shí)也可能幾十毫米。在縱向酸浸試片上輕微的白點(diǎn)一般呈平行于壓延方向成一 定角度或垂直于壓延方向。在裂紋處取樣,在顯微鏡下觀察時(shí),發(fā)現(xiàn)裂紋既有晶界的,也有穿晶的,在裂紋周圍沒有塑性變形,沒有氧化脫碳和富集非金屬夾雜物。 ﹙ 2﹚ 產(chǎn)生原因: 白點(diǎn)的形成原因有各種不同的說法,但大多數(shù)都認(rèn)為是氫氣和組織應(yīng)力共同作用下產(chǎn)生的。大致可以解釋如下:氫的冶煉和澆鑄過程中通過不同途徑進(jìn)入鋼液。在鑄錠凝固過程中,氫在鋼中的溶解度隨溫度的下降而降低。由于過飽和而析出的氫有些來不及逸出鋼錠外,仍以原子狀態(tài)過飽和的固溶在鋼中,隨后部分?jǐn)U散至鋼錠中的微隙等中去,結(jié)合成分子。當(dāng)這種鋼錠進(jìn)行鍛軋時(shí),微隙將被焊合 或壓縮,其中的氫將有一部分重新固溶于鋼中,使固溶體的氫含量增加一部分未固溶的分子氫,且由于體積壓縮而對周圍金屬施加較大的壓力,產(chǎn)生局部的內(nèi)應(yīng)力。這些鋼坯在冷卻過程中由奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體和珠光體時(shí)氫的溶解度劇烈降低,使鋼中氫的過飽和度不斷增加。當(dāng)冷卻過程緩慢時(shí),氫有足夠的時(shí)間逐漸向外擴(kuò)散,組織應(yīng)力也很小,則不致產(chǎn)生白點(diǎn)。而當(dāng)冷卻過程較快時(shí)氫來不及充分?jǐn)U散逸出,大部分繼續(xù)以過飽和狀態(tài)溶于固溶體中。當(dāng)溫度降到 200℃以下時(shí),氫的擴(kuò)散極慢,固溶體中析出的氫只能向附近的微隙中擠,并在微隙中結(jié)合成分 第 1 章 文獻(xiàn)綜述 12 子,與微隙壁上的碳化 合成甲烷。這些氫和甲烷分子在較低溫度很難重新分解而進(jìn)入固溶體中,只能被封閉在微隙中。由于從固溶體中析出的氫原子很快結(jié)合成分子,產(chǎn)生巨大的壓力。這種壓力和微隙附近的金屬因冷卻和相變及其他原因形成的應(yīng)力總合,超過了金屬的強(qiáng)度,從而以微隙為核心,發(fā)生穿晶脆裂,形成白點(diǎn)。 9) 軸心晶間裂紋 軸心晶間裂紋常出現(xiàn)在高鉻鋼和高合金的鎘鎳結(jié)構(gòu)鋼中。 ﹙ 1﹚ 特征: 在橫向酸浸試片的軸心部位,呈蜘蛛網(wǎng)狀或放射狀的細(xì)小裂紋。這些小裂紋由細(xì)小的孔洞排列形成。顯微鏡觀察時(shí)晶間裂紋處有較多的氧化物夾雜,經(jīng)硝酸酒精腐蝕后發(fā)現(xiàn)夾雜物沿晶界 分布。在縱向斷口上軸心晶間裂紋處出現(xiàn)夾層。 ﹙ 2﹚ 產(chǎn)生原因: 某些鋼對軸心晶間裂紋非常敏感,可能與鋼錠冷卻的收縮應(yīng)力有很大關(guān)系。鋼錠冷凝后期,邊緣對中心部的拉應(yīng)力很大,使中心富集氣體、夾雜的最后結(jié)晶部分沿脆弱的晶界形成裂紋。軸心晶間裂紋都出現(xiàn)在鋼錠中上部。鋼錠尾部沒出現(xiàn)過晶間裂紋。這說明夾雜和氣體是促使晶間裂紋形成的原因之一。澆注溫度過高也容易產(chǎn)生晶間裂紋。鋼錠中極細(xì)小的無氧化夾雜或夾雜很少的軸心晶間裂紋,在熱加工鍛壓比足夠時(shí)可以焊合。 軸心晶間裂紋在材料橫斷面心部位呈現(xiàn)放射狀的細(xì)小裂紋。 10) 外來金屬夾雜物 ﹙ 1﹚ 特征: 外來金屬稱金屬夾雜或異形金屬,是在酸浸試片上呈各種形狀的鑲在試樣面上的金屬塊。由于外來金屬大多數(shù)與基體化學(xué)成分不同,抗腐蝕能力也有差別,因此與基體有明顯的顏色區(qū)別。一般情況下,外來金屬與基體有明顯的界面,但有時(shí)候外來金屬塊較小,落入鋼液中時(shí)間較長,被鋼液熔化了一部分。這種狀態(tài)的外來金屬在試片上與基體的界面具有連續(xù)的過渡層。 河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院 13 第 2 章 研究內(nèi)容及方案 課題來源 唐山國豐鋼鐵有限公司成立于 1993 年,是一家集制氧、燒結(jié)、煉鐵、煉鋼、軋鋼為一體的大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè),具備年產(chǎn) 鐵、鋼、材各 800 萬噸的綜合生產(chǎn)能力 。為了進(jìn)一步提高技術(shù)水平、增加品種、提高產(chǎn)品附加值、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量,河北聯(lián)合大學(xué)與國豐公司商定,廣泛進(jìn)行技術(shù)合作,充分發(fā)揮學(xué)校和企業(yè)在理論研究、技術(shù)開發(fā)和生產(chǎn)經(jīng)營等方面的各自優(yōu)勢,對國豐所冶煉的典型鋼種 Q195 進(jìn)行系統(tǒng)研究,明確國豐生產(chǎn)水平與國際、國內(nèi)先進(jìn)鋼廠相比所處的相對地位,以明了存在的差距和進(jìn)一步提高的方向,并優(yōu)化工藝與設(shè)備參數(shù),穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量,保證生產(chǎn)順行。通過國豐 Q195 鋼研究, 分析 國豐鋼鐵公司生產(chǎn)的鋼種中非金屬夾雜物 ,氧氮含量及鋼的缺陷組織, 通過 中間包改造前后的對 其的研究以及生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析, 提出相應(yīng)的改進(jìn)措施 和優(yōu)化方案。 研究 內(nèi)容和 目的 通過實(shí)驗(yàn)研究, 對 國豐中間包改造前后生產(chǎn) Q195 鋼的鑄坯觀察,進(jìn)行鋼中非金屬夾雜物的研究。 了解氮氧在各工序中的變化,揭示氮氧對 Q195 鋼潔凈度的影響。 認(rèn)識 Q195 鑄坯低倍典型宏觀缺陷的形態(tài)和分布特征。對比中間包改造前后的數(shù)據(jù),分析鋼坯質(zhì)量是否提高。 研究方案 取樣 1) 取樣 從國豐鋼廠取中間包改造前后的 Q195 鋼試樣, 分不同的爐次進(jìn)行取樣,便于實(shí)驗(yàn)和
點(diǎn)擊復(fù)制文檔內(nèi)容
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