连铸坯中夹杂物综合测定与分析

1、连铸坯中夹杂物综合测定与分析目前，随着市场的激烈竞争，对钢材的质量要求越来越严格，相应地要求控制连铸坯夹杂物的技术水平不断提高，以满足对产品质量水平的要求夹杂物是影响连铸坯质量的主要因素，它的存在破坏了钢的连续性，对钢材的性能产生不利影响，对产品质量带来极大的危害由于连铸坯中的夹杂物缺陷对钢的性能有很大的影响，净化钢液，改进钢中夹杂物的形态、尺寸和分布是改善产品质录的重要措施之一。夹杂物的来源和表现是一个十分复杂的问题，在实际检验和分析过程中，如何充分发挥各种检验手段的作用，确定钢中夹杂物的来源和表现行为，一直是广大冶金下作者一研究的课题。为了对钢中夹杂物的来源、含量和尺寸有一个深入广泛的认识，我们以首钢钢铁集团总公司生产和科研实际情况开展了钢中夹杂物的检测及分析研究。1 实验方法生产高碳钢采用的下艺流程为：转炉吹氛连铸高速线材下艺。脱氧合金化采用硅铁+锰铁。连铸钢包中间包采用敞开浇注。(130130mm 2)方坏经高速线材轧机轧制成各种线材供用户使用。试验用连铸坏为首钢取回的高碳连铸小方坏(130130mm2)，钢号分别为：82B、77B-G、82B-1、77B-0 和 72A 五块

2、。1.1 金相和图像分析仪分析利用金相显微镜(OLYMPUS- MG3)和图像分析仪对钢中的夹杂物进行金相分析和级别评定。连铸坏不同部位金相取样位置如图 1 所示，金相试样编号分别为 1 号至 45 号。图 1 连铸坯截面上取金相试样位置示意图1.2 扫描电镜和能谱分析扫描电镜是用来观察物体(材料试样或零件)表面和断口微区形貌的电子光学仪器，它将经聚焦而得到的很细的电子束投射到物体上，由物体表层激发出的二次电子等信息被收集、处理和显示，从而得到被电子束扫描照射区域的形貌信息，将扫描电镜与 X 射线能谱仪联机使用，可以得到被电子束扫描区域的形貌和化学元素分布的信息。实验用扫描电镜为 KYKY2800 型，自带能谱仪。2 结果与讨论2.1 金相分析结果在连铸坏上按图 1 方式共制取了 45 块金相样按国标 GB1056l- 1989钢中非金属夹杂物评定方法中采用了 ASTM 标准评级图对它们中的夹杂物进行了金相评级。评级结果见表 1、表 2、表 3、表 4 和表 5。表 1 82B(F7775 炉号)连铸坯中夹杂物金相评级编 号 夹杂物评级1 A1.0 B1.0 C1.5 D1.02 A1

3、.0 B1.0 C1.5 D1.03 A2.0 B1.5 C2.5 D1.54 A1.0 B1.0 C1.5 D1.05 A1.0 B1.0 C1.5 D1.06 A1.0 B1.0 C1.0 D1.07 A1.5 B1.0 C1.5 D1.08 A1.5 B1.0 C1.5 D1.09 A1.0 B1.0 C1.0 D1.0表 2 77B-G(F7794 炉号)连铸坯中夹杂物金相评级编 号 夹杂物评级10 A1.0 B1.0 C1.5 D1.011 A1.0 B1.0 C1.5 D1.012 A2.0 B1.5 C2.5 D1.513 A1.0 B1.0 C2.5 D1.014 A1.0 B1.0 C1.5 D1.015 A1.0 B1.0 C1.0 D1.016 A1.5 B1.0 C2.5 D1.017 A1.5 B1.0 C2.0 D1.018 A1.0 B1.0 C1.0 D1.0表 3 82B-1(F7791 炉号)连铸坯中夹杂物金相评级编 号 夹杂物评级19 A1.0 B1.0 C1.5 D1.020 A1.0 B1.0 C1.5 D1.021 A2.0 B1.5 C2.

4、5 D1.522 A1.0 B1.0 C1.5 D1.023 A1.0 B1.0 C1.5 D1.024 A1.0 B1.0 C1.0 D1.025 A1.5 B1.0 C1.5 D1.026 A1.0 B1.0 C1.5 D1.027 A1.0 B1.0 C1.0 D1.0表 4 77B-0(D7510 炉号)连铸坯中夹杂物金相评级编 号 夹杂物评级28 A1.0 B1.0 C1.5 D1.029 A1.0 B1.0 C1.5 D1.030 A2.0 B1.5 C2.5 D1.531 A1.0 B1.0 C1.5 D1.032 A1.0 B1.0 C1.5 D1.033 A1.0 B1.0 C1.0 D1.034 A1.5 B1.0 C1.5 D1.035 A1.5 B1.0 C1.5 D1.036 A1.0 B1.0 C1.0 D1.0表 5 72A 连铸坯中夹杂物金相评级编 号 夹杂物评级37 A1.0 B0.5 C1.0 D1.038 A1.0 B0.5 C1.0 D1.039 A1.5 B1.0 C2.5 D1.540 A1.0 B0.5 C1.0 D1.041 A1.0 B

5、0.5 C1.0 D1.042 A1.0 B0.5 C1.5 D1.043 A1.5 B0.5 C1.5 D1.044 A1.0 B0.5 C1.0 D1.045 A1.0 B0.5 C1.0 D1.01) A 类夹杂物(硫化物)绝大部分夹杂等级为 A1.0 或小于 A1.5。编号为 7、8、16、17、25、35、39、43 为 A1.5，且均为细系，占总分析样的 17.78%，说明硫化物夹杂较细小。夹杂等级为 A2.0 有 4 个，编号为3、12、21、30，占总分析样的 8.89%在连铸坯的上下、左右方向表面的夹杂较少，在连铸坯中心处的夹杂较多。而 3、12、21、30 连铸坯中的夹杂多集中在中心。2) B 类夹杂物(氧化铝类夹杂)金相中夹杂评级最大为 B1.5，且 B1.5 的样只有 4 个占总分析样的 8.89%，说明铸坯中 B 类夹杂物并不严重。这 4 个样的编号为 3、12、21、30。3) C 类夹杂物(硅酸盐夹杂)从金相评级看，C1.5 的样有 23 个，占总分析样的 51.5%。夹杂等级为 C2.5 有 7 个，占总分析样的 15.56%。这说明相对其它类型夹杂物而

6、言，连铸坯中硅酸盐夹杂比较严重。4) D 类夹杂物(球类或点状氧化物)绝大部分夹杂等级为 D1.0 有 40 个，占总分析样的 88.89%。夹杂等级为 D1.5 有 5 个，总分析样的 11.11%。从上面的金相结果可以看出，连铸坯中的夹杂物缺陷并不严重，无论哪类夹杂物，大颗粒的夹杂物所占比例均较小，且多分布在连铸坯中心区域。对金相显微镜和图像分析仪定量测出的结果进行汇总，然后我们以 72A 为例分别计算出连铸坯中不同位置的夹杂物面积百分数的平均值(见表 6)，并绘制出分布图(图 2)。可以看出，夹杂物总录最大值出现在位置 39 处，其次是位置 40 和位置 43；最小值出现在位置 45 处。夹杂物尺寸以 010m 为主。表 6 72A 连铸坯中不同位置的夹杂物面积百分数的平均值夹杂物尺寸/m位置系号010 1119 2029 3039 4049 50合计37 0.0154 0.0045 0.0030 0.0016 0.0032 0.0000 0.027738 0.0175 0.0074 0.0031 0.0038 0.0065 0.0012 0.039539 0.0250 0.01

7、22 0.0046 0.0048 0.0097 0.0014 0.057740 0.0328 0.0112 0.0051 0.0037 0.0032 0.0000 0.05641 0.0214 0.0068 0.0018 0.0005 0.0020 0.0000 0.032542 0.0325 0.0033 0.0020 0.0016 0.0014 0.0000 0.040843 0.0335 0.0040 0.0018 0.0014 0.0026 0.0000 0.043344 0.0224 0.0030 0.0016 0.0004 0.0002 0.0000 0.027645 0.0172 0.0039 0.0018 0.0002 0.0013 0.0000 0.0244图 2 72A 连铸坯中不同位置的夹杂物面积百分数2.2 连铸坯中夹杂物类型连铸坯中常见的夹杂物是氧化物、硫化物、硅酸盐。氧在钢中以固态夹杂物形态存在，是钢中进行脱氧和合金化时一些元素简单或复合的氧化物和损坏的耐火材料与溶解在钢中元素的氧化物结合的产物，硅酸盐是最复杂和最常见的一类夹杂物，硫化物是原材料带入的杂质与

8、钢中Fe及其它元素反应而成。从连铸坯夹杂物来源及其特点分类，又分为内生夹杂物和外来夹杂物。内生夹杂物主要是精炼到连铸过程中的脱氧产物及浇注过程中钢水和空气二次氧化的产物其特点是O溶越高，脱氧产物增加，夹杂物尺寸细小，钢包精炼后，大部分上浮，一般来说对产品质量不构成大的危害。外来夹杂物主要是冶金和浇注过程中带入的夹杂物，加钢包、中间包耐火材料的侵蚀物，卷入的包渣和保护渣等。其特点是夹杂物粒径大，组成复杂，来源广泛偶然性分布，对产品危害性能最大。通过金相显微镜和扫描电镜分析，发现如下夹杂：1)块状和三角形的夹杂，如图 3 所示，金相定性为是 MnS、FeS 塑性夹杂物，能谱分析如图4 所示。图 3 MnS、FeS 塑性夹杂物图 4 能谱定量分析结果2)黑色圆球形夹杂，如图 5 所示，金相定性为铝酸钙夹杂物夹杂，能谱分析如图 6 所示，且夹杂物中含有少量的 Mg、Si。图 5 铝酸钙夹杂物夹杂图 6 能谱定量分析结果3)球形复合夹杂如图 7 所示，尺寸较大，但数量很少，出现个别铸坯试样中。该类夹杂大致为铝硅酸盐夹杂复合相的复合夹杂。能谱分析如图 8 所示。图 7 铝酸钙夹杂物夹杂图 8 能谱定量分析结果3 结论连铸坯中的夹杂物缺陷并不严重，无论哪类夹杂物，大颗粒的夹杂物所占比例均较小，且多分布在连铸坯中心区域夹杂物的成份主要以硫化物、铝酸盐及铝硅酸盐为主。

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