Fe-M-Ti-Mg(M=Si,Mn,Al)合金復(fù)合脫氧鋼夾物的研究.pdf

1、本文利用氧化物冶金的技術(shù)思想研究鋼中的夾雜物,通過(guò)不同合金組合復(fù)合脫氧,以獲得有利于發(fā)揮氧化物冶金技術(shù)優(yōu)勢(shì)的夾雜物類(lèi)型和分布。論文系統(tǒng)地討論了1873K下脫氧后鋼中Ti-O、Mg-O、Ti-Al-O體系、Mg-Al-O體系、Ti-Mg-O體系以及Ti-Mg-Al-O體系氧化物在鋼液凝固過(guò)程中競(jìng)相析出規(guī)律。在實(shí)驗(yàn)室的感應(yīng)爐內(nèi)進(jìn)行了不同合金組合脫氧的高溫熔煉實(shí)驗(yàn),利用掃描電鏡、能譜分析和圖像分析軟件等手段,對(duì)不同合金脫氧的試樣中夾雜物的形貌

2、、組成和尺寸分布進(jìn)行了分析。
　　 根據(jù)熱力學(xué)計(jì)算,在1873K時(shí)Fe-Ti-Al-O體系中,當(dāng)鋼液中a[Ti]/a[Al]比大于10時(shí),鋼中才能生成鈦的氧化物,并且只有當(dāng)鋼液中a[Ti]＞0.69時(shí),鋼中才產(chǎn)生Ti2O3夾雜物,當(dāng)鋼液中a[Ti]/a[Al]比大于6.3時(shí),鋼中開(kāi)始形成鋁鈦的復(fù)合氧化物。在1873K時(shí)Fe-Mg-Al-O體系中,當(dāng)鋼中存在溶解Mg時(shí),鋼中幾乎不會(huì)存在單獨(dú)的Al2O3夾雜,當(dāng)a[Ti]為0.02時(shí)

3、,a[Mg]在3.67×10-5～4.64×10-4范圍內(nèi),產(chǎn)生的夾雜物為MgO·Al2O3,當(dāng)a[Mg]＞4.64×10-4時(shí),鋼中就可能會(huì)產(chǎn)生單個(gè)的氧化鎂夾雜物;Fe-Ti-Mg-O體系中,在鎂含量極低的情況下,也很容易生成鎂鈦的復(fù)合夾雜物,鎂含量高一點(diǎn)就可以生成MgO夾雜物。在1873K時(shí)Fe-Ti-Mg-Al-O體系中,[％Mg]=0.0003,當(dāng)[％Ti]＞0.1時(shí),有Ti2O3形成。當(dāng)[％Ti]＜0.1、[％Al]＞0.08

4、時(shí),可形成MgAl2O4復(fù)合夾雜物,其生成范圍隨著鈦含量的減少而增加。要形成MgTi2O4復(fù)合夾雜物就必須把鋁含量控制在0.08％以下,并且要適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)鈦的含量。經(jīng)Al-Mn-Si-Ti-Mg復(fù)合脫氧劑脫氧的鋼中非金屬夾雜物主要為Mg2TiO4-MgTi2O4-MgAl2O4復(fù)合尖晶石夾雜,隨著鋼中鋁含量的增加,復(fù)合尖晶石類(lèi)夾雜物由Mg-Ti-O系轉(zhuǎn)變?yōu)镸g-Al-O系。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:鋼中存在的Mn與S可產(chǎn)生大量鏈狀的M

5、nS,鋼中單位面積內(nèi)夾雜物劇增,單個(gè)的MnS一般都是在氧化物的表面析出;Al對(duì)Ti-Mg合金復(fù)合脫氧鋼的夾雜物組成有很大的影響,鋁的增加,急劇地增加了鋼中夾雜物的數(shù)目(當(dāng)鋁含量由0.023％增加到0.072％,單位面積內(nèi)夾雜物由2318個(gè)/mm2增加到4924個(gè)/mm2),鋁的加入增加了MnS和鎂鋁尖晶石,以及MnTi2O4的數(shù)量;Mg含量對(duì)Al-Ti-Mg合金脫氧鋼的影響主要表現(xiàn)在,鎂含量的增加有效地改變了Al-Ti-Mg合金脫氧鋼中

6、夾雜物的分布與形貌,使夾雜物均勻的分布于鋼中,鋼中含鋁夾雜物明顯減少,取而代之的是單個(gè)的MgO和Mg-Ti-O復(fù)合氧化物夾雜;當(dāng)Mg含量較高時(shí)(例如:[％Ti]=0.138,[％Mg]=0.0041),鋼中產(chǎn)生的氧化物主要為MgO和Ti-Mg-O復(fù)合氧化物,產(chǎn)生的硫化物有MnS和MgS,夾雜物主要粒度分布區(qū)間從小于0.5μm轉(zhuǎn)變?yōu)?.5～1.0μm,并且?jiàn)A雜物在1.0～2.0μm區(qū)間內(nèi)也占有很大比例,為31.7％,夾雜物尺寸大于3.0μ