炼钢过程中钢液氢含量的变化及分析.doc

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1、炼钢过程中钢液氢含量的变化及分析炼钢过程中,由于氢的残留严重影响钢的质量和性能。钢中氢的存在会引起白点、层状断裂等缺陷,对钢铁的力学特性产生非常不好的影响,特别是它可形成孔隙,使裂缝更加敏感,严重降低钢的强度、塑性、疲劳寿命和冲击韧性等力学性能。研究表明,只要钢中氢含量低于2.0×10-6就不出现白点,但是随着钢中硫含量的急剧降低,钢材产生白点的敏感性急剧升高。西安理工大学材料科学与工程学院巨建涛等人利用G8GALILEO-ON/H分析仪对铸坯进行定氢,结果表明:1)转炉复吹和LF精炼是增氢的主要环节,分别增氢1.73×10-6和1.

2、32×10-6。转炉复吹过程辅料水分和废钢铁锈是导致氢含量增加的主要因素,LF精炼增氢主要是精炼渣和埋弧渣水分和喂线速度过快所致。2)浇注过程是增氢的另一重要环节,增氢量为0.76×10-6,长水口套管密封不好和中间包炉衬烘烤不够是增氢的主要因素。3)随着铸坯氢含量的增大,探伤合格率逐渐降低,当铸坯中氢含量大于(4~5)×10-6时钢板探伤合格率急剧下降,铸坯中氢含量小于(2~3)×10-6时钢板探伤合格率为100%。连铸保护渣是硅酸盐基料、熔剂、碳质材料的均匀混合物,加入连铸结晶器中后具有钢水保温、防氧化、吸收夹杂物、传热与润滑5大

3、冶金功能,是连铸工艺3大关键技术之一。保护渣中碳质材料(包括自由碳、结合碳)是保护渣的主要组成部分,对其性能至关重要。一般认为连铸结晶器中保护渣熔融结构分4层,从上到下依次为粉渣层、烧结层、积碳层和液渣层。保护渣在粉渣层除了温度升高外,无状态上的明显变化。当温度升高至一定值后,基料开始软化并粘结起来,此层称烧结层,之后基料开始熔化形成细小液珠,细小液珠穿过碳骨架慢慢聚集,成为大液滴,此时称半烧结层。液滴最后透过碳骨架层,形成液渣层。保护渣基料熔化后聚集要穿过碳质层,才能进入液渣层,熔融结构中发现了位于液渣层上沿的积碳层。一般来说,渣中

4、加碳的目的是为了控制熔化速度,积碳层是熔速的主要影响环节。积碳层对熔化速度的控制机制:积碳层中碳主要氧化为CO,其氧化速度显著影响保护渣熔速,而CO的扩散速度影响着积碳的氧化速度。通过定向凝固工艺铸造的单晶高温合金由于具有优异的抗蠕变性能和抗疲劳性能,如今在航空发动机,尤其是涡轮叶片上的应用十分广泛。然而单晶高温合金并非一般意义上的单晶,在定向凝固时,由于元素偏析造成的成分过冷将导致树枝晶的形成。枝晶形态以及枝晶臂距是影响合金组织中的溶质元素偏聚以及枝晶间第二相尺寸和共晶相数量的重要因素,因而对合金性能存在影响。对于同一成分的合金,定

5、向凝固组织中的一次枝晶臂距由凝固速率和凝固界面温度梯度控制。然而由于枝晶生长具有鲜明的晶体学特征,定向凝固方向的晶体学取向将影响枝晶形态以及枝晶间距。有研究表明,在镍基单晶高温合金中,凝固方向偏离[001]取向将导致枝晶的二次分枝不对称,不对称程度随一维择优的[001]取向与定向凝固方向偏离角度的增大而增大。在一个包含凝固方向偏离角度一次枝晶臂距模型中,研究计算得出,一维择优的[001]取向与宏观定向凝固方向偏离越远,一次枝晶臂距越小。另有研究表明,沿[001],[011]和[111]取向凝固的单晶高温合金中,枝晶形态表现出了明显的差

6、异,且一次枝晶臂距随这三个取向依次增大。这些研究表明,凝固方向对枝晶的生长形态存在明显影响,然而在分析凝固方向对一次枝晶臂距的影响时,却忽略了枝晶形态的改变有可能对一次枝晶臂距造成的影响。另外,对于沿[011]和[111]取向凝固的合金,还需进一步研究枝晶形态的形成过程。现已有研究以一种铸造单晶高温合金为基础,研究了沿不同晶体取向凝固的单晶高温合金中的枝晶生长形态及一次枝晶臂距的变化规律。实验材料采用一种现役的一代镍基单晶高温合金。在选晶法制备出的[001]取向的单晶试样中加工出6种具有不同晶体取向的籽晶,其轴向的晶体取向分别:[00

7、1]取向;介于[001]取向与[011]取向之间,且与[001]的取向差分别为7°,15°和25°;[011]取向;[111]取向。在真空定向凝固炉中通过底部籽晶法分别制备出6种对应取向的圆柱状单晶试棒,凝固方向沿籽晶的轴向,并与试棒轴向重合。各试棒凝固参数均一致。用H2O2+HCl对所有铸态试棒表面进行低倍腐蚀,以保证实验用试样全为单晶。根据单晶定向切割的方法,确定单晶试样中各(100)晶面的空间方位,并参考凝固方向进行晶体取向坐标约定,然后在各取向的试样中分别切割出对应晶面。对每个解剖面进行金相打磨与抛光,使用H3PO4+H2SO

8、4+HNO3进行电解腐蚀,最后在金相显微镜下观察单晶试样在各解剖面上的枝晶形态,并使用定量显微图像仪统计不同取向试样在(001)面上的一次枝晶臂距。在脉冲电流源的作用下,MAO负载具有容性负载特性,其对脉冲电源的响应就是

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