【正文】 多，再加上使用過的鋼包有的不太干凈，出鋼時很多剩渣夾裹在鋼水中，污染了鋼水。軋鋼是連續(xù)的不間斷的作業(yè)，鋼帶在輥道上運行速度快，設備自動化程度高，效率也高。軋鋼屬于金屬壓力加工，說簡單點，軋鋼板就像壓面條，經(jīng)過搟面杖的多次擠壓與推進，面就越搟越薄。軋鋼的目的與其他壓力加工一樣，一方面是為了得到需要的形狀，例如：鋼板，帶鋼，線材以及各種型鋼等；另一方面是為了改善鋼的內(nèi)部質(zhì)量，我們常見的汽車板、橋梁鋼、鍋爐鋼、管線鋼、螺紋鋼、鋼筋、電工硅鋼、鍍鋅板、鍍錫板，包括火車輪都是通過軋鋼工藝加工出來的 。拉矯機與結(jié)晶振動裝置共同作用，將結(jié)晶器內(nèi)的鑄件拉出，經(jīng)冷卻、電磁攪拌后，切割成一定長度的板坯。其工藝流程是將裝有精煉好鋼水的鋼包運至回轉(zhuǎn)臺，回轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動到澆注位置后，將鋼水注入中間包，中間包再由 水口將鋼水分配到各個結(jié)晶器中去。 （ 3）連鑄：轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)出來的鋼水經(jīng)過精煉爐精煉以后，需要將鋼水鑄造成不同類型、不同規(guī)格的 鋼坯 。 山東大學學士論文 5 爐外精煉 [31]的主要手段有：①渣洗：最簡單的精煉手段；②真空：目前應用的高質(zhì)量鋼的精煉手段；③攪拌：最基本的精煉手段；④噴吹：將反應劑直接加入熔體的手段；⑤調(diào)溫：加熱是調(diào)節(jié)溫度的一項常用手段。 B 精煉：將初煉的鋼液在真空、惰性氣體或還原性氣氛的容器中進行脫氣、脫氧、脫硫，去除夾雜物和進行成分微調(diào)等。煉鋼過程因此分為初煉和精煉兩步進行。但在冶煉過程中都是氧化性氣 氛，去硫效率差，昂貴的合金元素也易被氧化而損耗，因而所煉鋼種和質(zhì)量就受到一定的限制。此外，煉鋼時，生成的爐渣也可以用來做鋼渣水泥，含磷量較高的爐渣，可加工成磷肥，等等。因此，必須加以凈化回收，綜合利用，以防止污染環(huán)境。鋼水合格后，可以澆 成鋼 的鑄件或鋼錠，鋼錠可以再軋制成各種鋼材。在除去大部分硫、磷后，當鋼水的成分和溫度都達到要求時，即停止吹煉，提升噴槍，準備出鋼。加料后，把氧氣噴槍從爐頂插入爐內(nèi)，吹入氧氣（純度大于 99％的高壓氧氣流），使它直接跟高溫的鐵水發(fā)生氧化反應，除去雜質(zhì)。 轉(zhuǎn)爐主要用于生產(chǎn)碳鋼、合金鋼及銅和鎳的冶煉。轉(zhuǎn)爐按耐火材料分為酸性和堿性 [3]，按氣體吹入爐內(nèi)的部位有頂吹、底吹和側(cè)吹；按氣體種類為分空氣轉(zhuǎn)爐和氧氣轉(zhuǎn)爐。 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼生產(chǎn)工藝及夾雜物分類 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼生產(chǎn)工藝 在現(xiàn)代化的煉鋼生產(chǎn)流程中，轉(zhuǎn)爐 (電爐 )→爐外 精煉→連鑄→熱軋 [1]已成為山東大學學士論文 4 鋼廠技術(shù)改造的普遍模式。例如在選擇由軸承鋼制造軸承類型零件和拖拉機油泵噴射系統(tǒng)的柱塞副精密偶件時，要求應對非金屬夾雜物進行嚴格的評定。當鋼中存在鋁夾雜物 (Al2O)或其他氮化物 (A1N、 TiN、 ZrN)時，使鋼的表面硬度不均勻，造成冷加工切削和研磨困難，其表面粗糙度達不到技術(shù)要求。 當夾雜物具有低熔點 (FeO 與 FeS 共晶體熔點為 985℃ )的性質(zhì)時，在熱加工變形過程中，由于其熔融或軟化，使鋼產(chǎn)生熱脆性而導致開裂。夾雜物的危害性取決于其數(shù)量、形狀、大小、分布以及其熔點和物理、化學的性能。由于各類機械零件受力不同，加工各異，要求鋼材必須適應切削、熱壓、拉拔、沖壓等各種不同加工工藝的生產(chǎn)需要 , 因此生產(chǎn)該鋼種不但要保證化學成分合格 , 還要保證其力學性能和工藝性能合格。 [7]近年來，隨著科學技術(shù)的發(fā)展和鋼材 (特別是高附加值山東大學學士論文 3 產(chǎn)品 )市場競爭日趨激烈 , 對鋼材的性能要求日益嚴格，質(zhì)量要求不斷提高，國內(nèi)外各大鋼鐵企業(yè)均在努力提高鋼的潔凈度 , 嚴格控制非金屬夾雜物的組成和數(shù)量，以期明顯改善鋼的加工和使用性能，提高產(chǎn)品競爭力。 非金屬夾雜物對優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼性能的影響 潔凈度對鋼材的使用是非常重要的，鋼材的性能決定了它們的用途和競爭能力，而性能又是由鋼材化學成分和最終的微觀組織決定的。 45 調(diào)質(zhì)鋼主要用于制造各種軸類、連桿、蝸桿、曲軸、連桿、絲杠、齒輪、齒條等承受交變載荷的零件，長期服役容易產(chǎn)生疲勞現(xiàn)象，疲勞斷裂是其主要失效形式之一，而鋼中存在的各種非金屬夾雜物，尤其是大顆粒夾雜物，極易作為疲勞裂紋源而成為影響零件疲勞強度的重要因素。 45 鋼屬中碳優(yōu)質(zhì)碳結(jié)鋼，具有高的強度、一定的塑性和韌性，切削加工性能良好，成本較低，適當熱處理后可獲得良好的綜合力學性能，多用于制造各種強度要求較高，韌性中等的運動零件，如空壓機、泵的活塞，蒸氣透平機的葉輪，重型和通用機械中的軋制軸、連桿、蝸桿、曲軸、連桿、絲杠、齒輪、齒條、鏈輪、鍵、銷子、套筒、重要螺釘和螺母 等。 [1] 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼用途 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼用途廣泛，本研究所用的 45 鋼是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中用量最大的鋼種之一，廣泛應用于汽車、航空工業(yè)及機械行業(yè)。（ 3）滿足國民經(jīng)濟個部門對鋼材使用性能及質(zhì)量上不斷提高的要求，鋼中 [C]+[P]+[S]+[O]+[N]+[H]總和不大于 ％。 本世紀鋼鐵工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵在于：（ 1）采用新流程、新技術(shù)（超聲波技術(shù) [14]）、山東大學學士論文 2 新裝備代替?zhèn)鹘y(tǒng)的全流程生產(chǎn)方式，達到高生產(chǎn)率、高效率、產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)。更重要的是自上世紀日本發(fā)明LF 鋼包精煉爐以來，爐外精煉技術(shù)發(fā)展十分迅猛，大大縮短轉(zhuǎn)爐冶煉時間，由于爐外精煉具有效率高、溫度易控制、鋼水成分控制精度高等優(yōu)點，為“轉(zhuǎn)爐－精煉－連鑄”優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼工藝創(chuàng)造了很好的條件。例如，隨著鐵水預處理技術(shù)的 逐步發(fā)展，脫硅、脫硫、脫磷技術(shù)開發(fā)成功并轉(zhuǎn)入工業(yè)化生產(chǎn)，為轉(zhuǎn)爐冶煉優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼鋼提供低硫、磷鐵水創(chuàng)造了條件。而在鋼鐵中尤其以優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的應用最為廣泛。 2021 年我國鋼鐵企業(yè)的連鑄比平均達到 ％，連鑄坯產(chǎn)量已經(jīng)超過了 億噸；鋼產(chǎn)量達到了 億噸，約占世界鋼產(chǎn)量的 ％；鋼材、粗鋼和生鐵產(chǎn) 量連續(xù) 5 年居世界第一為，成為產(chǎn)鋼大國。鋼鐵產(chǎn)品又是用途廣、用度大的材料，鋼鐵工業(yè)和各經(jīng)濟部門的發(fā)展密切相關(guān)，各經(jīng)濟部門使用鋼材的數(shù)量和品種質(zhì)量是不盡相同的，因此產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的變化和發(fā)展將直接影響到鋼鐵工業(yè)的發(fā)展速度和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。 fracture analysis 山東大學學士論文 III 目錄 摘要 ......................................................................................................................... I ABSTRACT ..........................................................................................................II 目錄 ...................................................................................................................... III 第一章 緒論 .......................................................................................................... 1 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼技術(shù)背景 ..................................................................... 1 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼工藝發(fā)展 .......................................................... 1 優(yōu) 質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼用途 .................................................................. 2 非金屬夾雜物對優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼性能的影響 .......................... 2 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼生產(chǎn)工藝及夾雜物分類 ............................................. 3 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼生產(chǎn)工藝 ........................................................... 3 可能出現(xiàn)夾雜物的環(huán)節(jié) .............................................................. 5 非金屬夾雜物的分類 .................................................................. 7 夾雜物的鑒定方法 ................................................................................. 8 課題研究的目的及內(nèi)容 ....................................................................... 10 課題研究目的 ............................................................................ 10 課題研究內(nèi)容 ............................................................................ 10 第二章 實驗方法及內(nèi)容 .................................................................................... 11 實驗材料及設備 ................................................................................... 11 試樣制備 ............................................................................................... 11 金相試樣的制備 ........................................................................ 11 電鏡試樣制備 ............................................................................ 12 實驗方法 ............................................................................................... 13 夾雜物的觀察方法 ..................................................................... 13 非金屬夾雜物的類型判定及評級方法 .................................... 15 夾雜物成分分析方法 ................................................................ 16 第三章 實驗結(jié)果及分析 .................................................................................... 17 典型非金屬夾雜物的類型和形態(tài) ....................................................... 17 山東大學學士論文 IV 非金屬夾雜物的評級 ........................................................................... 21 夾雜物的成分分析及相應改進措施 .................................................... 25 夾雜物成分分 析 ........................................................................ 25 夾雜物改進措施 ........................................................................ 30 第四章 結(jié)論 ........................................................................................................ 32 致謝 ...................................................................................................................... 33 參考文獻 .............................................................................................................. 34 山東大學學士論