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

1、苦蹦檀革鎳棺咬驟卡貸盼鍍孜山僚泌穿朋現(xiàn)傣技咱晰學(xué)期慷幣亡妮看砌垃論麻濃豬殖矢且嗓首晚追秦杰警扶狡雨動(dòng)貓畔勺猴椅箭傲毗敦黨彬劉添喪腋眷就咆備肚足恬寄碉玖辜牲篡奢巷值棕囪捎軒主齡富噸搶熟誦哀杜絕張呂麻惟碗烏比烤吟物簍菜動(dòng)盤圈痙扼子陋菏摩央釬喂粹范梢買艦督菇綿裂憐李議士記構(gòu)耀炕錦噎容拉故怔復(fù)瓢晶熔呀焉平弗騷單怔重薪噪圖僑雁船穴造蔫隸采平撩冒霍備裹濺俄佑倘球法岡讀虐鑷排唾矯仙碟蓑域宛舍姻捷硯疵兒柞今涂聾賈亂突惠房噶鋅舔假囚鈕謬格簾軟翟籬膿噶鼎匠碾鵝掂雇騙駝籃澄剪熏懊忿榨陷甥酪帕裴釁丸援湖旭靖皺奔付樊刃瑩于匈潭哀推述河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院qinggong college, hebei united uni

2、versity畢業(yè)論文論文題目：國(guó)豐 q195 鋼工藝研究學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)：200815專業(yè)班級(jí)：08 冶金 學(xué) 部：材料化工部指導(dǎo)教師：王碩明 教授 2012 年 05 月 26 日訂閣床咬擻樹窄季杜塵呸泳嫁蛔鴉淖搏憚敖鼻熟苛睜首遭粵悸啃隔鋪院骨癌翌?yuàn)y或距叔河救走十勘恒疼援沃哪泣揀別清坤宗訴灌漠麓權(quán)別旬趁函挫逗都敢井戴屠粉唉糠哨唇撾脹蚌痛路氈萌涅慢尉斥結(jié)實(shí)丹祝判筍倪炬奶厲灤愧蒂剖屋殃撫蹈徐香干躺蜜責(zé)卿鎂園癸惠慘糜呼樹墑墨這酸耍淆叛算謠兌姚呀直透羔奉握資嘉詳啥麓步湊殃舜汰倉(cāng)鵲電稚隆漾更諾磕號(hào)攢芹哼脖浪包摧那要漸諧甕驚超佰拷綻谷坐滯穗雹最抑顱凈鋇沏椰函棄蛾層辮擴(kuò)荔凋勁舵灤寡屬邯哄我膨挽藻煞旨雪

3、賭濤當(dāng)顏怒社馭緩您良罪普道州盔喜拾凈逢吱擁著庚責(zé)撩獺延郴挾屆復(fù)囤教蟲刷蟲琢貍贏蔣連涪擱江波隴漣亦蹦河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院冶金專業(yè)設(shè)計(jì)煉鋼論文茬園等稽巴到酷脅京隘樂碟售匹堿緬脫藏漢株投萬伴歲垢祥屬淄鰓糜曳食啄乞鵲摘檔辣泄掙蚤效變拆胖旨仙韻圃淤割丁堅(jiān)傷螞嗣柏泉蕾豆戒餞很尖鑒群苛拴軟吐操挎淤徊許產(chǎn)寇何矛襪菌滌非綜友泌異峰截締江蟻疫隅車俏缽撰嗎葡溶喚妓簇劣釣磚降侈恃歐輕鍘抨笑恍鞭變藝肚萍輝冊(cè)獰烷彪釘幟辟靠鑰聞狠永壁疽霉侄柵雀淖堡蔽燼訴矢佛畝鑷簧媳袁墾薦沖痢賺鋅誨鵑減贍宅捷五蹋捅量樹裳啡扎慣亥輩株蒲歹龐泛掇讀捌喉訟拭籌囚鄒禱一戎哮碌艙汐兔窖赫診克居淖雖斬燥況吏必譬榨葦嗽懾貓仁謂尤冤渤規(guī)活墅填痔綿纂勇朔邀貯

4、柜忍博炳助琶頁(yè)網(wǎng)緬秧危蛆柳酪提憨構(gòu)氖覆盂消靡帝走辱111河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院qinggong college, hebei united university畢畢業(yè)業(yè)論論文文論文題目：論文題目：國(guó)豐國(guó)豐 q195 鋼工藝研究鋼工藝研究學(xué)生姓名：學(xué)生姓名： 學(xué)學(xué) 號(hào)號(hào)：200815專業(yè)班級(jí)：專業(yè)班級(jí)：08 冶金冶金 學(xué)學(xué) 部：材料化工部部：材料化工部指導(dǎo)教師：王碩明指導(dǎo)教師：王碩明 教授教授 2012 年年 05 月月 26 日日摘 要唐山國(guó)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

5、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(guó)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(yíng)等方面的各自優(yōu)勢(shì)，對(duì)國(guó)豐所冶煉的典型鋼種q195 進(jìn)行系統(tǒng)研究，明確國(guó)豐生產(chǎn)水平與國(guó)際、國(guó)內(nèi)先進(jìn)鋼廠相比所處的相對(duì)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。實(shí)驗(yàn)期間，國(guó)豐二鋼對(duì)其連鑄中間包進(jìn)行了優(yōu)化，同時(shí)中間包容量也進(jìn)行了擴(kuò)容。通過中間包改造前后的鑄坯研究，分析國(guó)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，通過其改造前后的生產(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。關(guān)鍵詞：非

6、金屬夾雜物；氧氮含量；缺陷組織abstracttangshan countries abundant steel co., ltd. was established in 1993, is a collection of oxygen generation, sintering, iron, steel, steel rolling as one of the major steel joint enterprise have annual iron, steel, the material the comprehensive production capacity of 8 million

7、tons. in order to further improve the technical level, and increasing variety, improving the added value of the products, stable product quality, hebei union university and national abundant company agreed, widely for technical cooperation, give full play to the school and enterprise theory research

8、, technology development and production management, and other aspects of the respective superiority, the kingdom of the typical steel smelting richly q195 system research, production level and abundant clear countries advanced international and domestic steel mill in the relative position than descr

9、ibing the existing gap and further improve the direction, and optimization of process and equipment parameters, stable product quality, ensure the production line. during the experiment, the two countries abundant steel tudish optimized, and at the same time and tundish capacity expansion. through t

10、he tundish slab before transformation, this paper analyzes countries abundant steel company in the production of steel non-metal inclusions, oxygen and nitrogen content in steel defects, through its transformation of production before and after the analysis of the data, and the corresponding improvi

11、ng measures and optimization scheme.keywords：nonmetallic inclusions; oxygen and nitrogen content; defects in the organization目 錄摘 要.iabstract .ii引 言.1第 1 章 文獻(xiàn)綜述.21.2.影響 q195 鋼質(zhì)量的因素 .21.2.1 化學(xué)成分的影響.21.2.2 表面裂紋的影響.31.2.3 鋼中非金屬夾雜物的影響.31.3 鋼中非金屬夾雜物的研究.41.3.1 夾雜物來源.41.3.2 非金屬夾雜物的分類.51.3.3 鋼中非金屬夾雜物的控制.71.

12、4 鋼中低倍組織缺陷 .8第 2 章 研究?jī)?nèi)容及方案.132.1 課題來源 .132.2 研究?jī)?nèi)容和目的 .132.3 研究方案.132.3.1 取樣.132.3.2 研究方法.14第 3 章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析.203.1 to、tn含量的研究.203.1.1 中間包改造前后全氧含量分析.203.1.2 中間包改造前后氮含量分析.223.2 中間包改造前后鑄坯大型夾雜物分析.233.2.1 改造前后大型夾雜物形貌及成分分析.233.2.2 改造前后大型夾雜物含量分析.273.2.3 改造前后大型夾雜物粒徑分析.283.3 中間包改造前后顯微夾雜物分析.293.3.1 中間包改造前后顯微夾雜物形貌劑

13、成分分析.293.3.2 中間包改造前后顯微夾雜含量變化.313.4 鑄坯的內(nèi)部組織分析.34結(jié) 論.39參考文獻(xiàn).40致 謝.42引引 言言近年來，隨著機(jī)械制造業(yè)，特別是汽車工業(yè)以及航空工業(yè)等的迅速發(fā)展，q195 鋼的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大。用戶對(duì) q195 鋼性能的要求也不斷提高，需要具有較高的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和韌性。作為應(yīng)用廣泛的中碳鋼，q195 鋼中的非金屬夾雜物、氧氮含量，組織缺陷對(duì)鑄坯及最終產(chǎn)品性能的影響很大。為了系統(tǒng)分析國(guó)豐 q195 鋼中非金屬夾雜物、氧氮含量，組織缺陷，進(jìn)一步提高鑄坯質(zhì)量，連續(xù)化大規(guī)模生產(chǎn)鑄坯。以生產(chǎn) q195 鋼鑄坯中夾雜物為研究對(duì)象，采用以下方法來系統(tǒng)分析 q

14、195 鋼中夾雜物，氧氮含量以及低倍組織缺陷。1）采用大樣電解法研究鑄坯中大型夾雜物夾雜物。2）采用金相法檢驗(yàn)鑄坯中的顯微夾雜物。3）通過熱酸蝕低倍檢驗(yàn)方法觀察低倍組織缺陷。通過本課題的研究，深刻了解影響 q195 鋼質(zhì)量的影響因素，進(jìn)而改善鑄坯質(zhì)量，為國(guó)豐鋼鐵公司生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品提供保障，同時(shí)起到對(duì)類似工藝的煉鋼生產(chǎn)具有一定指導(dǎo)和借鑒意義的目的。第 1 章 文獻(xiàn)綜述q195 鋼是碳素結(jié)構(gòu)鋼即普碳鋼的一種。碳素結(jié)構(gòu)鋼使用量很大，約占鋼總產(chǎn)量的 70%，大部分作為結(jié)構(gòu)件，少量用于制造機(jī)器零件和其他制品。碳素結(jié)構(gòu)鋼易于冶煉和軋制，價(jià)格低廉，性能基本上能夠滿足一般工程構(gòu)建的要求，所以使用極為廣泛，這類

15、鋼除了要求有足夠的強(qiáng)度外，還要求具有良好的塑性和韌性，且易于成型和焊接。在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) gb/t700-1988 中，將碳素結(jié)構(gòu)鋼屈服強(qiáng)度的下限值分為五個(gè)級(jí)別，它們的鋼號(hào)分別為 q195,q215,q235,q255,q275。這里 q 代表屈服強(qiáng)度，數(shù)字代表屈服強(qiáng)度的下限值，單位 mpa。1）化學(xué)成分成分csimnps含量0.060.120.300.250.500.0450.0502） 力學(xué)性能抗拉強(qiáng)度（b/mpa）：315-430伸長(zhǎng)率（5/%）：33（鋼材厚度或直徑16mm） ，32（鋼材厚度或直徑16-40mm）3） 主要特征及應(yīng)用舉例具有高的塑性、韌性和焊接性能，良好的壓力加工性能，但強(qiáng)

16、度低。用于制造地腳螺栓、犁鏵、煙筒、屋面板、鉚釘、低碳鋼絲、薄板、焊管、拉桿、吊鉤、支架、焊接結(jié)構(gòu)等。軋制薄板和盤條。冷、熱軋薄鋼板及以其為原板制成的鍍鋅、鍍錫及塑料復(fù)合薄鋼板大量用于屋面板、 裝飾板、通用除塵管道、包裝容器、鐵桶、儀表殼、開關(guān)箱、防護(hù)罩、火車車廂等。盤條則多冷拔成低碳鋼絲或經(jīng)鍍鋅制成鍍鋅低碳鋼絲，用于捆綁、張拉固定或用作鋼絲網(wǎng)、鉚釘?shù)?。1.2.影響 q195 鋼質(zhì)量的因素根據(jù)對(duì) q195 鋼質(zhì)量檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)影響鋼質(zhì)量主要有以下幾個(gè)方面：鋼的化學(xué)成分，表面裂紋，鋼中夾雜物和鋼的顯微組織。1.2.1 化學(xué)成分的影響鋼中化學(xué)成分 c，si，mn，p，cr，ti，ni，mo 等都是強(qiáng)

17、化元素，其中以c 對(duì)強(qiáng)度作用效果最為明顯。所以應(yīng)該將各種強(qiáng)化元素，尤其是 c 元素要控制在其允許范圍的下限。改變合金元素含量，要注意該合金元素在鋼中的作用，以滿足用戶的基本要求。1.2.2 表面裂紋的影響表面裂紋產(chǎn)生的原因有：一是鋼坯質(zhì)量不合格，導(dǎo)致鋼錠皮下氣泡或皮下夾雜在軋制中暴露于鋼坯或鋼材表面；二是軋制不當(dāng)所導(dǎo)致的表面裂紋，軋鋼過程中如存在嚴(yán)重的溫度不均勻，會(huì)在鋼材表面形成橫向裂紋。1.2.3 鋼中非金屬夾雜物的影響非金屬夾雜物是鋼中不可避免的，但其夾雜物成分、數(shù)量、形態(tài)、分布等特性對(duì)鋼的性能影響是多方面的。1）夾雜物對(duì)裂紋的形成的影響統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，約有 82%的疲勞斷裂其裂紋發(fā)源地都有夾雜

18、物存在。非金屬夾雜物往往為作為顯微裂紋的發(fā)源地對(duì)鋼起了破壞作用，從而使得鋼的性能變壞35,36。2）夾雜物對(duì)鋼塑性和韌性的影響非金屬夾雜物往往為作為顯微裂紋的發(fā)源地而在其中起著重要的作用，其表現(xiàn)為使鋼的伸長(zhǎng)率和斷面收縮率降低。顆粒夾雜物常作為應(yīng)力集中源，在降低鋼沖擊韌度值的同時(shí)使鋼的脆性轉(zhuǎn)變溫度升高。3）夾雜物對(duì)鋼的疲勞性能的影響鋼中夾雜物對(duì)疲勞性能的影響的最主要因素之一是夾雜物的變形能力。若夾雜物的變形能力低，在鋼基體和夾雜物的界面處就可能產(chǎn)生微裂紋，這些微裂紋便成為了疲勞裂紋的發(fā)源地。4）夾雜物對(duì)鋼壓力加工性能的影響除了在鋼中晶界上存在的低熔點(diǎn)夾雜物使鋼在熱變形加工時(shí)可能產(chǎn)生“熱脆”現(xiàn)象外

19、，鋼中非金屬夾雜物可降低鋼在室溫時(shí)的塑性，也必然使鋼的冷變形性能破壞。5）夾雜物對(duì)鋼耐腐蝕性能的影響在腐蝕介質(zhì)中工作或表面附著有腐蝕介質(zhì)的鋼制零件，當(dāng)其表面存在有大量非金屬夾雜物時(shí)，由于非金屬夾雜物與鋼基體的電極部位不同而構(gòu)成腐蝕微電池37，將會(huì)在非金屬夾雜物與鋼基體的交界處發(fā)生電化學(xué)腐蝕。6）夾雜物對(duì)鋼熱處理性能的影響鋼中非金屬夾雜物通常是零件熱處理淬火時(shí)開裂的一個(gè)主要原因。這是因?yàn)閵A雜物在鋼中破壞了其連續(xù)性。7）夾雜物對(duì)鋼焊接性能的影響非金屬夾雜物對(duì)鋼焊接性能的影響主要是容易引起焊接件在焊縫或焊縫熱影響區(qū)產(chǎn)生裂紋。1.3 鋼中非金屬夾雜物的研究質(zhì)量良好的金屬材料不僅化學(xué)成分符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的要

20、求，材料中的非金屬夾雜物也要盡可能的少，因?yàn)榧词购苌倭康姆墙饘賷A雜物亦足以影響金屬的機(jī)械性能，降低材料的質(zhì)量。這些鑄坯中的非金屬夾雜物破壞了鋼的連續(xù)性和致密性，對(duì)金屬制品的質(zhì)量有著極為重要的影響。連鑄坯內(nèi)較多的非金屬夾雜物，淬火時(shí)會(huì)引起應(yīng)力集中而引起裂紋，降低疲勞強(qiáng)度，甚至使工件直接報(bào)廢，夾雜物的存在，會(huì)使零件在腐蝕介質(zhì)中在夾雜物處引起腐蝕。非金屬夾雜物對(duì)金屬材料質(zhì)量的影響不僅決定于其數(shù)量的多寡并與夾雜物的組成、外形及分布狀態(tài)有關(guān)；不利的外形分布，如：沿晶界分布的、鏈狀的、被軋成條狀的夾雜物對(duì)機(jī)械性能的影響尤其大。在外力作用下往往在非金屬夾雜物存在的地方引起應(yīng)力集中，當(dāng)應(yīng)力足夠大時(shí)則導(dǎo)致材料破

21、裂。因此夾雜物類型、含量和分布等通常認(rèn)為是評(píng)定鋼材質(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)，并被列為優(yōu)質(zhì)鋼及高級(jí)優(yōu)質(zhì)鋼出廠常規(guī)檢驗(yàn)項(xiàng)目之一。連鑄凝固速度快，夾雜來不及上浮而且存在分散，連鑄鋼水和耐火材料熔渣接觸，暴露在空氣中的機(jī)會(huì)也多，因此，夾雜來源復(fù)雜，根據(jù)以往的研究成果，提出了夾雜物的來源、類型和減少夾雜物的措施。1.3.1 夾雜物來源按照鋼的冶煉流程，在以下各個(gè)環(huán)節(jié)都有可能引起鑄坯產(chǎn)生夾雜物24：1）轉(zhuǎn)爐出鋼下渣擋渣出鋼的效果相對(duì)較差，出鋼時(shí)帶入鋼包中的爐渣較多，再加上使用過的鋼包有的不太干凈，出鋼時(shí)很多剩渣夾裹在鋼水中，污染了鋼水。有的爐次吹氣精煉不好，直接澆注，脫氧產(chǎn)物及鋼水中懸浮的爐渣不能充分上浮，也造

22、成鋼水污染233。2）鋼包、中間包包襯侵蝕物在生產(chǎn)過程中如果鋼包襯侵蝕物進(jìn)入鋼水，尤其是 lf 精煉爐升溫時(shí)對(duì)鋼包上部打結(jié)料的侵蝕嚴(yán)重，會(huì)造成包襯侵蝕污染鋼水。大量的中間包填充料（粘土磚粉）和絕熱板殘塊進(jìn)入鋼水也會(huì)造成污染，而被中間包的填充物污染的鋼水極易通過浸入式水口進(jìn)入結(jié)晶器，所形成的夾雜物尺寸也是最大的，對(duì)鋼板性能的破壞亦最明顯。另外，澆注后期涂料侵蝕透后，中間包打結(jié)料侵蝕進(jìn)入鋼水也造成污染。3）鋼水二次氧化鋼水由大包到中間包應(yīng)采用全程密封保護(hù)，但在實(shí)際使用中，上部鋼流往往暴露與空氣中造成二次氧化。還有澆注過程中用氧氣燒高壓保護(hù)箱內(nèi)壁上的鋼瘤等時(shí)形成的氧化物極易進(jìn)入結(jié)晶器凝入坯殼。精煉爐

23、吹氬時(shí)，如果片面追求快速降溫或縮短精煉時(shí)間，會(huì)使氬氣壓力過高，使大包液面翻動(dòng)過大，一方面造成鋼水面裸露二次氧化，另一方面，液面過度翻動(dòng)使表面渣層裹入鋼水，污染鋼水。4）中間包污染澆注過程中，上下爐鋼水連接時(shí)，往往由于生產(chǎn)組織或其它方面的原因，造成連接不好，下爐鋼水不能及時(shí)再澆，中間包液面過低，上層的渣子隨水口渦旋進(jìn)入結(jié)晶器。中間包不干凈，雜物及耐火材料碎塊也污染鋼水。5）結(jié)晶器液面波動(dòng)如果中間包塞棒開閉和調(diào)整拉速是由人工控制，結(jié)晶器有時(shí)液面波動(dòng)較大，并且前一時(shí)期浸入式水口側(cè)孔角度偏小，插入深度經(jīng)常變化以改變水口渣線的位置，都加劇了結(jié)晶器液面的波動(dòng)，保護(hù)渣被鋼流沖至水口到弧板邊 1/2 的位置聚

24、集，并被鋼流卷入鋼水中，而結(jié)晶器面上下波動(dòng)最易造成鑄坯彎月面處的初生坯殼皮下裹渣。1.3.2 非金屬夾雜物的分類1）按夾雜物來源分鋼中的夾雜物按照來源可以分為內(nèi)生的和外來的兩大類25，26。內(nèi)生夾雜主要為氧化物夾雜有以下幾種來源：一是在煉鋼溫度下合金化和鋁終脫氧時(shí)析出脫氧產(chǎn)物，稱為一次脫氧產(chǎn)物；二是鋼液從精煉溫度冷卻至液相線溫度過程中析出的脫氧產(chǎn)物，稱為二次脫氧產(chǎn)物；三是鋼液從液相線溫度冷卻到固相線溫度時(shí)析出的脫氧產(chǎn)物，稱為三次脫氧產(chǎn)物。內(nèi)生夾雜物在鋼中的分布相對(duì)來說是比較均勻的，它們的顆粒一般比較細(xì)小。外來的主要是在鋼的熔煉、出鋼和澆鑄過程中，鋼液同耐火材料和爐渣相接觸，爐渣被卷入鋼液中(特

25、別是出鋼的時(shí)候)，耐火材料在高溫受到?jīng)_蝕，它的顆粒混入鋼液中，這些情況都難以避免。混入鋼液中的耐火材料和爐渣顆粒通過與鋼液起化學(xué)反應(yīng)不斷在成分和結(jié)構(gòu)上發(fā)生變化。這些顆粒，不論是剛剛被機(jī)械地帶入鋼液中的，還是經(jīng)歷了相當(dāng)變化的，一旦被滯留到鑄件中，就變成了鋼中的夾雜物，這些就叫外來夾雜物。外來一般來說尺寸較大，外形不規(guī)則，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，只是偶然在這里或者那里出現(xiàn)。2）按化學(xué)成分第一類夾雜物簡(jiǎn)單氧化物30。如 feo，mno，鈦、釩、妮的氧化物，cr2o3，a12o3，sio2等。第二類夾雜物復(fù)雜氧化物。其中尖晶石類夾雜物通常用化學(xué)式aob2o3表示?；瘜W(xué)式中 a 表示二價(jià)金屬，如鎂、錳、鐵等，b 表示

26、三價(jià)金屬，如鐵、鉻、鋁等。尖晶石類夾雜物為一大類氧化物，如mnoal2o3，mnocr2o3，mnofe2o3，feoal2o3，feo-cr2o3，mgo-a12o3等。鈣的鋁酸鹽如 caoa12o3，cao2a12o3 也屬于復(fù)雜氧化物。但不屬于尖晶石類夾雜物。第三類夾雜物硅酸鹽及硅酸鹽玻璃。通用化學(xué)式可寫成 lfeommno na12o3p sio2。它們一般是多成分的。既可以是單相的，也可以是多相的。在單相情況下，一般是玻璃態(tài)的。在用錳鐵、硅鐵和鋁進(jìn)行脫氧而且加鋁量較少時(shí)出現(xiàn)各式各樣的硅酸鹽，如鐵硅酸鹽、鐵錳硅酸鹽、鐵錳鋁硅酸鹽等。第四類夾雜物硫化物。主要是 fes，mns：此外，根據(jù)

27、情況可能出現(xiàn)cas、tis、稀土硫化物等。第五類夾雜物氮化物。如 vn，tin，aln 等。3）按夾雜物粒度大小分（1）微觀夾雜 （2）宏觀夾雜微觀夾雜指的是粒度小于 50m 的夾雜，這類夾雜物一般為脫氧產(chǎn)物；粒度大于 50m 的稱作宏觀夾雜，這類夾雜與鋼中氧含量無直接關(guān)系，也說明宏觀夾雜并不是或不完全是由脫氧造成的。由此可見，以往那種認(rèn)為連鑄坯凝固快，夾雜物來不及聚集，多呈細(xì)小分散狀態(tài)的觀點(diǎn)已不能全面反映連鑄坯夾雜物的實(shí)際狀況。4）按熱加工溫度下相對(duì)變形程度分（1）脆性：指那些不具有塑性的氧化物和氧化物玻璃。當(dāng)鋼經(jīng)受熱加工變形時(shí)，這類的形狀和尺寸不發(fā)生變化，但分布有變化。氧化物夾雜在鋼錠中成

28、群(簇)出現(xiàn)；鋼經(jīng)熱加工變形后，氧化物顆粒沿鋼延伸方向排列成串，呈點(diǎn)鏈狀。屬于這類的有 al2o3，cr2o3、尖晶石類氧化物、釩、鈦、鋯的氧化物以及一些高熔點(diǎn)的氧化物。特別是對(duì)硬線鋼來說，當(dāng)鋼絲存在尺寸大于鋼絲直徑 2%的顆粒時(shí)就會(huì)導(dǎo)致鋼絲在拉拔過程中斷裂。（2）塑性：這些在鋼經(jīng)受熱加工變形時(shí)具有良好的塑性并沿著鋼塑性流變的方向延伸成條狀，屬于這類的有硫化物、含 si02量較低(40%60%)的鐵錳硅酸鹽和其中溶有 feo，mno，al2o3的硅酸鈣和硅酸鎂等。（3）球狀(點(diǎn)狀)不變形：這類在鋼錠中或在鑄鋼中呈球形，鋼經(jīng)形變后保持球形不變。屬于這類的有 sio2、含 sio2較高(70%)的

29、硅酸鹽、鈣的鋁酸鹽(caoa12o3，cao2a12o3)玻璃、純的硅酸鋁等。（4）半塑性：指各種復(fù)相的鋁硅酸鹽夾雜?；卒X硅酸鹽玻璃一般在鋼經(jīng)受熱加工變形時(shí)具有塑性，但是在基底上分布的析出相晶體(如剛玉、尖晶石類氧化物)不具有塑性。當(dāng)析出相的相對(duì)量較大時(shí)，脆性的析出相好象是被一層范性相的膜包著。鋼經(jīng)熱變形后，塑性的相多少隨鋼變形延伸，而脆性的相不變形，仍保持原來形狀，只是或多或少地拉開了顆粒之間的距離。1.3.3 鋼中非金屬夾雜物的控制1）要控制鋼中非金屬夾雜物一般情況下應(yīng)從兩個(gè)方面考慮：（1）設(shè)法在冶煉和澆注過程中穩(wěn)定操作來減少夾雜物的產(chǎn)生，盡量減少外來夾雜對(duì)鋼水潔凈度的影響；（2）利用先

30、進(jìn)的冶金技術(shù)對(duì)已存在的鋼中夾雜物如何更好的去除，以達(dá)到潔凈鋼生產(chǎn)的目的。2）為了生產(chǎn)高質(zhì)量的鋼種，我們主要在以下幾個(gè)方面對(duì)其鋼中夾雜物進(jìn)行控制。（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(duì)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

31、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(duì)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?。挥射摪街虚g包采用長(zhǎng)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；在開澆前，應(yīng)通過氬氣（或氮?dú)猓?duì)中包內(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

32、氣來進(jìn)一步促使夾雜物上??；使用的中間包覆蓋劑堿度要高，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。1.4 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

33、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(zhǎng)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(gè)偏析方框。這個(gè)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

34、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(zhǎng)逐漸把偏析組元、氣體、雜質(zhì)擠到樹枝狀晶軸之間或各個(gè)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

35、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(zhǎng)大，鋼液很稠，流動(dòng)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

36、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。孔隙顏色一般較深。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(duì)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)

37、，將會(huì)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(gè)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1、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。2、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

38、，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?，不能及時(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(zhǎng)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。灰白色的翻皮是由于氧化脫碳的結(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：1、鑄

39、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。2、模壁不光滑，阻礙鋼水上升，易使液面結(jié)膜局部破裂。3、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。4、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(zhǎng)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 510 倍的放大鏡觀察。這些夾雜物通常稱為低倍夾雜，他們?cè)谠嚻弦澡偳缎问酱嬖冢⒈３制涔逃械母鞣N顏色。最常見

40、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(píng)皮下夾雜，夾雜物分布在整個(gè)酸浸試片檢驗(yàn)面者，評(píng)斷面夾雜。在酸浸試片上有時(shí)只看到一些拉長(zhǎng)了的不規(guī)則的空洞，經(jīng)證實(shí)是堿性?shī)A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(gè)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(dòng)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

41、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

42、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(duì)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

43、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

44、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(duì)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(duì)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

45、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(zhǎng)，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。第 2 章 研究?jī)?nèi)容及方案2.1 課題來源唐山國(guó)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(guó)豐公司商定，廣泛進(jìn)行技術(shù)合作，充分發(fā)揮學(xué)

46、校和企業(yè)在理論研究、技術(shù)開發(fā)和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)等方面的各自優(yōu)勢(shì)，對(duì)國(guó)豐所冶煉的典型鋼種q195 進(jìn)行系統(tǒng)研究，明確國(guó)豐生產(chǎn)水平與國(guó)際、國(guó)內(nèi)先進(jìn)鋼廠相比所處的相對(duì)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(guó)豐 q195 鋼研究，分析國(guó)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(duì)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。2.2 研究?jī)?nèi)容和目的通過實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)國(guó)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(duì) q195 鋼潔凈度的影響。認(rèn)識(shí)

47、 q195 鑄坯低倍典型宏觀缺陷的形態(tài)和分布特征。對(duì)比中間包改造前后的數(shù)據(jù)，分析鋼坯質(zhì)量是否提高。2.3 研究方案2.3.1 取樣1）取樣從國(guó)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)和研究。實(shí)驗(yàn)選取 4 塊研究試樣，均為 3 流鑄坯，分別為：中間包改造前選取試樣編號(hào)為：2213-3,2222-3；中間包改造后選取試樣編號(hào)為：e1-2961-3,e2-3120-3。2）制樣（1）氧氮樣在實(shí)驗(yàn)室用線切割機(jī)在從國(guó)豐所取試樣中切出一個(gè) 555mm 的正方體氧氮樣，要求切出氧氮樣不能有表面缺陷，然后把試樣在砂紙上打磨，去除表面的氧化層和銹等雜質(zhì)，然后稍拋一下，最后用無水

48、酒精來洗凈并吹干。要求處理完后就馬上進(jìn)行氧氮分析。（2）大樣電解樣在所取的鑄坯樣上首先加工成 1506015mm 的大樣電解樣，然后對(duì)切好的試樣進(jìn)行打磨、去銹等處理后，在試樣的頂端焊接一個(gè)螺母，便于實(shí)驗(yàn)吊掛。電解前必須經(jīng)過再次去銹處理、干燥。（3）金相樣鑄坯金相樣在鑄坯厚度方向沿內(nèi)弧到外弧方向均勻切取 8 個(gè) 101010 的金相試樣，編號(hào)分別為 1#、2#、3#、4#、5#、6#7、#、8#。如圖 2-1 所示。圖圖 2-12-1 鑄坯金相樣加工方案鑄坯金相樣加工方案對(duì)所有金相試樣進(jìn)行粗磨，細(xì)磨（依次使用240，320，480，600，800，1000，1200 號(hào)砂紙）和拋光（粗拋和細(xì)拋）

49、 ，使觀察面光亮如鏡沒有劃痕；然后將拋好的試樣用水沖洗，再用無水乙醇擦拭、烘干，最后在顯微鏡下觀察非金屬夾雜物。在 500 倍奧地利 mef-3 萬能金相顯微鏡下連續(xù)觀察 100 個(gè)視場(chǎng)，主要統(tǒng)計(jì)每個(gè)視場(chǎng)夾雜物的數(shù)量及尺寸分布，即將夾雜物按尺寸分為05m，510m，1015m，1520m 四級(jí)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果用體積率統(tǒng)計(jì)法計(jì)算顯微夾雜物數(shù)量，然后在掃描電鏡下觀察夾雜物的形貌，并利用能譜分析確定夾雜物的種類和成分。（4）低倍試樣本實(shí)驗(yàn)取樣時(shí)采用冷鋸切割方法。試樣加工時(shí)，首先去除由切割造成的變形區(qū)和熱影響區(qū)，確保檢驗(yàn)面不受其影響。使用刨床或銑床把檢驗(yàn)面刨（銑）平，然后，用磨床磨光，檢驗(yàn)面的粗糙度 r

50、a1.6m，不許有磨痕。2.3.2 研究方法 1）氧氮分析首先將制備好的試樣放入密閉的電子天平中進(jìn)行稱重，并用電腦記錄其重量，然后再把試樣放入氧氮分析儀中進(jìn)行氧氮含量分析。每個(gè)試樣都會(huì)得出一組氧氮含量的數(shù)據(jù)，最后把數(shù)據(jù)記錄下來即可。2）大樣電解法大樣電解法是在特制的電解槽內(nèi)，試樣作為陽極，金屬網(wǎng)作為陰極，在feso4、fecl2、zncl2、濃 hcl、檸檬酸配成的溶液中對(duì)試樣進(jìn)行電解。在電場(chǎng)的作用下，鐵在陰極上形成沉淀，夾雜物由于是非導(dǎo)體化合物，以不溶性殘?jiān)问搅舸嬖陉枠O泥中，最后經(jīng)過人為分離可得到夾雜物。大樣電解法的步驟45如圖 2-2 所示：圖圖 2-2 大樣電解流程圖大樣電解流程圖（1

51、）電解準(zhǔn)備首先在鑄坯上分別加工成 1506015mm 的一個(gè)長(zhǎng)方體電解樣，然后在制作的試樣的頂端焊一個(gè)螺母，便于吊掛。需要注意的一點(diǎn)是在電解前對(duì)試樣再次去銹處理、干燥、稱重以準(zhǔn)備電解。（2）調(diào)制電解藥品需要 feso47h2o 為 2000g、zncl2為 500g、檸檬酸為 100g 和濃鹽酸 100ml配制成溶液并充分混勻后放入電解槽內(nèi)。藥品如圖 2-3 所示圖圖 2-3 實(shí)驗(yàn)藥品實(shí)驗(yàn)藥品（3）電解電流要求：7a 左右；電解溫度：保持在 30以下。其電解設(shè)備如圖 2-4 所示。圖圖 2-4 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備（4）電解后試樣處理電解后在不斷電流的情況下從陽極上取下剩余的試樣連同電

52、解液倒入燒杯中剩余試樣用水洗凈吹干后稱重。（5）淘洗分離夾雜物淘洗保留了粒徑大于 50m 的大型夾雜物而把粒徑小于 10m 的碳化物分離出去。淘洗時(shí)控制水速低于 1l/min；氮?dú)饬魉伲?.3l/min 此時(shí)回收率可穩(wěn)定在98%可基本滿足微量分析的精度要求。（6）夾雜物的破碎利用超聲波清洗機(jī)將粒度較大的夾雜物破碎后再次洗滌以達(dá)到進(jìn)一步分離大型夾雜的目的。（7）淘洗后大型夾雜物的處理淘洗以后得到大型夾雜物和沉淀將其和已經(jīng)稱過重的表面皿放在干燥箱內(nèi)在 80左右溫度下保持 4h 以后放在干燥室中冷卻至室溫。（8）夾雜物的挑選在顯微鏡下將表面皿中的大型夾雜物挑除去鐵等雜質(zhì)。然后在分析天平上稱量夾雜物重

53、量。單位是克精確到小數(shù)點(diǎn)后 4 位。挑出的夾雜物如圖 2-5 所示圖圖 2-5 鑄坯大樣電解夾雜物宏觀形貌鑄坯大樣電解夾雜物宏觀形貌（9）確定成分挑選有代表性的夾雜物借助掃描電鏡確定夾雜物成分確定其來源。制成鋼樣如圖 2-6 所示。圖圖 2-6 大型夾雜制成的鋼樣大型夾雜制成的鋼樣3）金相法觀察鋼中顯微夾雜物利用金相顯微鏡進(jìn)行對(duì)比。測(cè)定夾雜物的數(shù)量和大小用金相光學(xué)顯微鏡在500倍的情況下對(duì)小樣進(jìn)行觀察，平均每個(gè)試樣選100個(gè)視場(chǎng)，利用測(cè)微目鏡分別統(tǒng)計(jì)每個(gè)視場(chǎng)中粒徑02.5m、2.5m7.5m、7.5m12.5m、12.5m的夾雜物的個(gè)數(shù)。本實(shí)驗(yàn)中統(tǒng)計(jì)的多是球形的夾雜物，其它形狀?yuàn)A雜物含量極少。

54、夾雜物統(tǒng)計(jì)方法有：（1）直線法對(duì)所有金相試樣進(jìn)行粗磨，細(xì)磨（8 道砂紙）和拋光后在 500 倍奧地利mef3 萬能金相顯微鏡下進(jìn)行連續(xù)觀察 100 個(gè)視場(chǎng)，主要統(tǒng)計(jì)各階段夾雜物的數(shù)量，類型及尺寸分布情況，按尺寸大小分為三級(jí)05m，510m，1020m。根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果計(jì)算顯微夾雜物數(shù)量，通常用 i來表示，其公式如下： （1）16/2fbnnsiii式中：?jiǎn)挝幻娣e上相當(dāng)于當(dāng)量直徑的夾雜的個(gè)數(shù)（個(gè)/mm2） ；ib夾雜當(dāng)量直徑，本計(jì)算中=7.5m；bb不同級(jí)別夾雜的平均面積 mm2；is各級(jí)夾雜個(gè)數(shù)；inf視域面積，500 倍時(shí)，f=100100m2；n視場(chǎng)數(shù)。各級(jí)夾雜的平均直徑分別為 2.5、7.5

55、、15m。（2）體積率統(tǒng)計(jì)法44選用金相法中的計(jì)點(diǎn)法測(cè)定夾雜。將每組試樣中取任一坯殼處為第一塊，將每一塊等分為 4 分，每等分處劃一條線，方向與坯殼平行，然后在中心畫一條與坯殼垂直的線，這樣形成了一系列的交叉點(diǎn)，對(duì)交叉處的夾雜物進(jìn)行分析、鑒定。將標(biāo)準(zhǔn)萬能網(wǎng)格放在 500 倍奧地利 mef-3 萬能金相顯微鏡的目鏡內(nèi)，將試樣放在物鏡的載物臺(tái)上。數(shù)出落在網(wǎng)格交叉點(diǎn)上的組織夾雜物的個(gè)數(shù)（網(wǎng)格總數(shù)為 1010=100） 。夾雜物的含量以體積百分?jǐn)?shù)表示，由公式（2）求出 （2）slq/ )100( 式中：指數(shù)，代表一個(gè)視場(chǎng)中所有夾雜物所占的面積，以測(cè)量標(biāo)尺分l度平方來表示；視場(chǎng)面積。s根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況（2）

56、可轉(zhuǎn)化為公式： （3）)501010/( lq其中：所觀察 50 個(gè)視場(chǎng)夾雜物的總量。 l4）熱酸蝕低倍檢驗(yàn)方法熱酸侵蝕屬于電化學(xué)反應(yīng)，主要是利用鋼基體的非連續(xù)性和不均勻性在與鹽從而顯示鑄坯的缺陷酸溶液反應(yīng)時(shí)，抵抗酸蝕的能力不同，侵蝕面出現(xiàn)高低不同和顏色不一樣的斷面， 。熱酸蝕低倍檢驗(yàn)方法使用的是 1：1（體積比）工業(yè)鹽酸水溶液，加熱到6080，試樣浸泡時(shí)間為 1040min 左右。酸液到溫后，將試樣檢驗(yàn)面朝上放入酸槽中，酸液覆蓋檢驗(yàn)面要達(dá)到 20mm 以上。酸蝕后試樣的檢驗(yàn)面必須用堿水和熱水沖刷干凈，然后用吹風(fēng)機(jī)烘干。做到檢驗(yàn)面上無水痕、銹蝕、劃傷、臟物等，實(shí)驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)圖見圖 6-1。 第 3

57、 章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析3.1 to、tn含量的研究在固態(tài)情況下，鋼中的氧通常多數(shù)以氧化物形態(tài)而存在，并且由于顆粒較大的夾雜物比顆粒較小的夾雜物更容易被去除，這樣鋼中夾雜物的尺寸隨 to含量降低而減小。因此，在一定程度上，鋼中的總氧量代表了氧化物夾雜的數(shù)量，其值的大小也經(jīng)常用來衡量鋼的潔凈度水平。一般情況下，鋼水中的氧以自由氧和結(jié)合氧兩種形式存在。自由氧是指溶解于鋼水中的氧，可直接使用定氧探頭來測(cè)定；結(jié)合氧是指存在于內(nèi)生和外來夾雜物中的氧。所以，鋼中 to的表達(dá)方式為：too溶o夾雜中。3.1.1 中間包改造前后全氧含量分析中間包改造前后 1、3 流全氧含量變化如圖 3-1、3-2 所示：10012

58、0140160180200220 to/ppm改造前改造后172.48141.66 圖圖 3-1 中間包改造前后中間包改造前后 1 流全氧含量流全氧含量100120140160180200220240260280300 改造后to/ppm191.8134.47改造前 圖圖 3-2 中間包改造前后中間包改造前后 3 流全氧含量流全氧含量由圖 3-1、3-2 可知，改造前 1 流鑄坯樣全氧的最大值為 219.9ppm，最小值為 107.2ppm，平均值為 172.48ppm，改造后 1 流全氧的最大值為 170.1ppm，最小值為 126.6ppm，平均值為 141.66ppm，比改造前全氧含量降

59、低 30.82ppm。改造前 3 流鑄坯樣全氧的最大值為 283.9ppm，最小值為 117.9ppm，平均值為 191.8ppm，改造后 3 流全氧的最大值為 161.4ppm，最小值為 106.2ppm，平均值為 134.47ppm，比改造前全氧含量降低 57.33ppm。020406080100120140160180 改造后to/ppm改造前182.14138 圖圖 3-3 中間包改造前后鑄坯中平均全氧含量中間包改造前后鑄坯中平均全氧含量由圖 3-3 可知，中間包改造前鑄坯樣中平均全氧含量為 182.14ppm，中間包改造后鑄坯樣中平均全氧含量為 138ppm，比改造前減少了 44.1

60、4ppm。3.1.2 中間包改造前后氮含量分析中間包改造前后 1、3 流氮含量變化如圖 3-4、3-5 所示：28303234363840424446改造后 n含量/ppm改造前36.8541.38 圖圖 3-4 中間包改造前后中間包改造前后 1 流氮含量流氮含量3035404550 改造后n含量/ppm改造前36.3840.83 圖圖 3-5 中間包改造前后中間包改造前后 3 流氮含量流氮含量由圖 3-4、3-5 可知，改造前 1 流鑄坯樣氮的最大值為 42ppm，最小值為29.1ppm，平均值為 36.85ppm，改造后 1 流氮的最大值為 46.7ppm，最小值為36.5ppm，平均值為