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不锈钢中MgO·Al2O3尖晶石夹杂的控制

来源:原创 日期:2013-12-7 9:19:13 人气:

不锈钢中MgO·Al2O3尖晶石夹杂的控制
随着钢的强度、韧性、延性、疲劳性能、耐腐蚀性能、清洁度、表面光洁度等诸项性能的不断优化,对钢的高品质要求逐年提高。而在上述各项对钢的要求中所提到的钢的清洁度的改善近年来取得了显著进步。炼钢工作者一直在尽最大的努力生产清洁钢,通过降低钢中氧含量来尽量减少夹杂物对钢的污染。

众所周知,钢中的那些夹杂物的化学成分在很大程度上取决于与钢渣的化学组成相结合的氧的含量。在碳钢精炼领域,对夹杂物成分的控制(占主导地位的是氧化铝夹杂物行为的研究)研究已获得了很好的进展,归因于氧化铝簇状的缺陷形成机理和水口堵塞现象都变得易于理解和解释。

研究发现,在以不锈钢为代表的特殊钢中,MgO·Al2O3尖晶石夹杂不仅对钢的生产过程有危害,而且对钢产品也有危害。这种尖晶石是一种在特性上非常类似于氧化铝的物质,有相对高的熔点和高的硬度,是造成水口堵塞和产品缺陷的潜在危害因素,因此必须弄清楚尖晶石是如何在热力学上形成的,并且是如何由铝硅酸盐夹杂彼此相聚集而变成簇状并结晶化的。同时,应采取措施来防止或避免尖晶石夹杂的产生,使生产过程得以稳定并提高钢的质量。

研究表明,尖晶石(特别是单个的颗粒)在MgO·Al2O3能够稳定存在的区域里形成,避免尖晶石夹杂的基本思路是控制这些区域甚至钢液中的Mg和Al含量,添加少量的Ca也是有效的。用铝镇定钢时,减少渣中的二氧化硅是主要方法,这一措施可以稳定钢中的铝酸钙,有效降低渣中的C/S比,形成能取代尖晶石的氧化铝夹杂。

在用硅脱氧时,则会形成熔点较低的硅酸盐类夹杂,降低渣中的MgO和Al2O3不失为是一种实质有效的方法,因为这可以抑制大部分的有影响的氧化物生成。同样,应降低钢中的Mg和Al,因为Al会显著影响夹杂物的成分,促进尖晶石的形成。

钢液的二次氧化也会导致富含Al2O3的夹杂物的形成,因此,除了强调钢液中铝含量要低以外,应尽量避免钢液的二次氧化。往钢液中喷入含F的熔剂(虽然此法还没能在工业生产环境下得以实现)可以使得尖晶石晶体变形,这样即使当夹杂物中Al2O3含量高于30%时,也能减小尖晶石晶体的尺寸。
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