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DP780鋼中大型夾雜物分析與控制

時(shí)間:2019-03-14 09:53來源:未知 作者:毛學(xué) 劉增勛 點(diǎn)擊:
摘 要:通過大樣電解實(shí)驗(yàn)對(duì)汽車鋼DP780進(jìn)行了研究,結(jié)果表明,穩(wěn)態(tài)鑄坯中大型夾雜物以SiO2、SiO2-Al2O3和SiO2-MnO復(fù)合氧化物為主;頭坯中大型夾雜物以SiO2和SiO2-CaO氧化物夾雜為主;混澆坯
  • 摘 要:通過大樣電解實(shí)驗(yàn)對(duì)汽車鋼DP780進(jìn)行了研究,結(jié)果表明,穩(wěn)態(tài)鑄坯中大型夾雜物以SiO2、SiO2-Al2O3和SiO2-MnO復(fù)合氧化物為主;頭坯中大型夾雜物以SiO2和SiO2-CaO氧化物夾雜為主;混澆坯中大型夾雜物以SiO2和Al2O3-CaO-MgO復(fù)合氧化物為主,尾坯中大型夾雜物以SiO2、SiO2-Al2O3-MnO和SiO2-Al2O3-CaO等復(fù)合氧化物為主。穩(wěn)態(tài)坯各樣大型夾雜物含量平均為34.25mg/10kg,處于正常水平。頭坯大型夾雜物含量為39mg/10kg,比穩(wěn)態(tài)坯高14%,混澆坯大型夾雜物含量平均為33.5mg/10kg,尾坯大型夾雜物含量為35mg/10kg,與穩(wěn)態(tài)坯基本一致。顆粒度在50μm~700 μm之間。

    關(guān)鍵詞:DP780鋼,連鑄坯,大型夾雜物, 復(fù)合氧化物

    Analysis and control of large inclusions in DP780 steel

    Mao Xue   Liu Zengxun

    (College of Metallurgy & Energy, Key Laboratory for Advanced Metallurgy Technology, Hebei Province High Quality Steel Continuous Casting Engineering Technology Research Center, North China University of Science and Technology, Tang Shan 063009, China.)

    Abstract: The high strength double phase steel of automobile steel was studied by large sample electrolysis experiment. The results showed that the large inclusions in the steady casting billet were mainly SiO2, SiO2-Al2O3 and SiO2-MnO compound oxides, and the large inclusions in the head billet were mainly SiO2 and SiO2-CaO oxide inclusions, and the large inclusions in the mixed cast billet were oxidized by SiO2 and Al2O3-CaO-MgO. The main inclusions are SiO2, SiO2-Al2O3-MnO and SiO2-Al2O3-CaO. The average content of large inclusions in steady state billets is 34.25mg/10kg at normal level. The content of large inclusions in the head billet is 39mg/10kg, which is 14% higher than that of the steady state billet. The content of large inclusions in the mixed casting billet is 33.5mg/10kg, and the content of the large inclusions in the tail billet is 35mg/10kg, which is basically the same as that of the steady state billet. The granularity is between 50μm and 700μm.

    Key words: DP780 steel, Casting billet, Large inclusion, composite oxide

     

    近年來,我國鋼鐵產(chǎn)能不斷擴(kuò)大,鋼材市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈,如何大規(guī)模、低成本生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品已成為企業(yè)提高核心競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。市場(chǎng)要求汽車板系列鋼種具有良好的機(jī)械性能和表面質(zhì)量。鋼中大型夾雜物雖然數(shù)量不多,但對(duì)其性能的影響卻很大[1,2],主要造成鋼表面及內(nèi)部質(zhì)量缺陷,嚴(yán)重時(shí)將影響鋼品質(zhì)。很多鋼材中存在大型夾雜物,使得在進(jìn)行超聲波探傷時(shí)不合格,導(dǎo)致鋼材報(bào)廢。降低鋼中夾雜物,有利于提高鋼材的疲勞強(qiáng)度,抗拉伸強(qiáng)度等性能[3],本文主要研究了DP780鋼中大型夾雜物形貌及來源,為夾雜物的降低以至于去除提供了依據(jù)。

    1 試驗(yàn)方案

    DP780鋼的生產(chǎn)工藝流程:高爐煉鐵→150tBOF→RH→LF精煉→CC。鑄坯斷面尺寸為1400mm250mm。拉速1.0 -1.4 m/min,試樣鋼種DP780鋼的主要化學(xué)成分如表1所示

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    本實(shí)驗(yàn)對(duì)某廠生產(chǎn)DP780鋼的穩(wěn)態(tài)坯,頭坯,混澆坯,尾坯分別進(jìn)行取樣,并針對(duì)樣品采用大樣電解方法[4]對(duì)大型夾雜物進(jìn)行分析研究。大樣電解法主要用于分析鋼中大于50μm的夾雜物。此外,大樣電解還有其獨(dú)有的特點(diǎn)[5]:如電解試樣大,夾雜物更具代表性.以及能夠完美的體現(xiàn)大型夾雜物的形貌特征等。并且此方法簡(jiǎn)單,可以電解大量的金屬,系統(tǒng)分離夾雜物,應(yīng)用廣泛。

    大樣電解試樣在連鑄坯上的取樣位置位于鑄坯寬度方向1/4處。試樣的尺寸長(zhǎng)25mm、寬25mm、高150mm。根據(jù)前人研究經(jīng)驗(yàn)[6]進(jìn)行變動(dòng),其質(zhì)量約為1kg,置于6A串聯(lián)電路中進(jìn)行1周的電解試驗(yàn)。電解及淘洗裝置如圖2所示。對(duì)大樣電解液進(jìn)行淘洗、烘干、篩選、分類并稱重,然后利用電鏡及能譜分析其形貌和組成。

    1.2大型夾雜物總量計(jì)算方法

    鋼中大型非金屬夾雜物含量一般以mg/10kg為單位,將試樣電解前的質(zhì)量設(shè)定為G初,電解后剩余質(zhì)量設(shè)定為G終,分離出的非金屬夾雜物質(zhì)量設(shè)定為G3,由此得到非金屬夾雜物含量計(jì)算公式[7]為

    式中:β鑄坯中非金屬夾雜物的含量;mg/10kg; G初電解前的質(zhì)量,g;G終電解后剩余質(zhì)量,g;G3分離出的非金屬夾雜物總質(zhì)量,mg。

    2 研究結(jié)果及分析

    2.1 大型夾雜物含量

    依據(jù)公式(1)得到每一個(gè)取樣時(shí)間段內(nèi)的大型夾雜物的總質(zhì)量分布見圖3穩(wěn)態(tài)坯W1、W2、W3、W4大型夾雜物含量平均為34.25mg/10kg,處于正常水平。頭坯W0大型夾雜物含量為39mg/10kg,比穩(wěn)態(tài)坯高14%,混澆坯W3-4、W4-5大型夾雜物含量平均為33.5mg/10kg,低于穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下夾雜物含量,在更換鋼包過程中,鋼水液面波動(dòng)小。尾坯W7大型夾雜物含量為35mg/10kg。

    可以看出各澆筑坯中夾雜物顆粒度小于140μm含量明顯大于其他兩類,說明鋼中大型夾雜中小顆粒含量較多,穩(wěn)態(tài)坯中顆粒度大于300μm的占其總個(gè)數(shù)19%、140μm-300μm占37.2%,小于140μm占43.8%;頭坯中夾雜物顆粒度大于300μm的占25.6%、140μm-300μm占28.2%,小于140μm占46.2%;混澆坯中顆粒度大于300μm占21%、140μm-300μm占22.3%,小于140μm占56.7%,混澆坯中小顆粒度夾雜所占比例明顯高于頭坯和穩(wěn)態(tài)坯,尾坯中顆粒度大于300μm的占20%、140μm-300μm占20%,小于140μm的占40%。

    2.2 大型夾雜物種類及來源

    利用體視顯微鏡放大40倍觀察大型夾雜物形貌如圖5所示頭坯中黃色、黑黃色小球狀?yuàn)A雜約85%,黃色不規(guī)則顆粒夾雜約15%,粒徑:50μm-700μm。穩(wěn)態(tài)坯中白色不規(guī)則顆粒夾雜約65%,黑色小球狀?yuàn)A雜、黃色不規(guī)則顆粒夾雜約35%,粒徑:50μm-500μm。混澆坯中白色不規(guī)則顆粒夾雜約75%,黃色、黑黃色小球狀?yuàn)A雜約25%,粒徑:50μm-600μm。尾坯中白色不規(guī)則顆粒夾雜約85%,黃色不規(guī)則顆粒夾雜約15%,粒徑:50μm-400μm。

    1)穩(wěn)態(tài)坯 穩(wěn)態(tài)鑄坯中大型夾雜物以SiO2、SiO2-Al2O3和SiO2-MnO復(fù)合氧化物為主,粒度50μm~400 μm。SiO2類夾雜約占50%,屬于外來固體夾雜。其典型形貌及能譜如圖6,表2所示。

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    含CaO-SiO2-Al2O3類夾雜約占30%,為脫氧產(chǎn)物上浮到結(jié)晶器液面卷渣。其形貌及能譜如,其成分如表3;

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    含SiO2-MnO類夾雜約占20%,為脫氧產(chǎn)物。其形貌及能譜,其成分如表4;

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    2)頭坯 頭坯中大型夾雜物以SiO2和SiO2-CaO氧化物夾雜為主,粒度在50μm~600 μm。SiO2類夾雜約占70%,屬于外來固體夾雜。其形貌及能譜,其成分如表5

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    含SiO2-CaO-Al2O3類夾雜約占30%,為脫氧產(chǎn)物上浮到結(jié)晶器液面卷渣,其形貌及能譜如,其成分如表6;

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    3)混澆坯中大型夾雜物以SiO2和Al2O3-CaO-MgO復(fù)合氧化物為主,粒度在50μm~300 μm。SiO2類夾雜占60%,屬于外來固體夾雜。其形貌及能譜,其成分如表7

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    Al2O3-CaO-MgO類夾雜約占40%,來自卷渣。其形貌及能譜,其成分如表8;

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    4)尾坯中大型夾雜物以SiO2、SiO2-Al2O3-MnO和SiO2-Al2O3-CaO等復(fù)合氧化物為主,粒度在50μm~300 μm。SiO2類夾雜約占60%,屬于外來固體夾雜。其形貌及能譜,其成分如表9

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    含SiO2-Al2O3-MnO類夾雜約占20%,為脫氧產(chǎn)物的卷渣。其形貌及能譜,其成分如表10;

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    含SiO2-Al2O3-CaO類夾雜約占20%,來自卷渣。其形貌及能譜,其成分如表11;

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    3 結(jié)論

    1)穩(wěn)態(tài)坯各樣大型夾雜物含量平均為34.25mg/10kg,處于正常水平。頭坯大型夾雜物含量為39mg/10kg,比穩(wěn)態(tài)坯高14%,混澆坯大型夾雜物含量平均為33.5mg/10kg,尾坯大型夾雜物含量為35mg/10kg,與穩(wěn)態(tài)坯基本一致。顆粒度在50μm~700 μm之間。大型夾雜大部分來源于外來固體夾雜和脫氧產(chǎn)物,少部分來源于脫氧產(chǎn)物上浮到結(jié)晶器液面卷渣。

    2)大型夾雜物中發(fā)現(xiàn)超過50%的純SiO2類夾雜物,應(yīng)檢測(cè)引流劑的品質(zhì)。

    3)混澆坯中小顆粒夾雜物所占其總夾雜物所占比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于頭坯、穩(wěn)態(tài)坯和尾坯,總體來說小顆粒夾雜物個(gè)數(shù)較多及小于140μm夾雜。

    參考文獻(xiàn)

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    (責(zé)任編輯:zgltw)
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