CN105779692A - 一种控制熔融金属中夹杂物尺寸及数量的方法 - Google Patents
一种控制熔融金属中夹杂物尺寸及数量的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105779692A CN105779692A CN201610141588.1A CN201610141588A CN105779692A CN 105779692 A CN105779692 A CN 105779692A CN 201610141588 A CN201610141588 A CN 201610141588A CN 105779692 A CN105779692 A CN 105779692A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- molten metal
- inclusion
- inclusions
- size
- motlten metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
- C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
本发明提供一种控制熔融金属中夹杂物尺寸及数量的方法。该方法利用导电材料将熔融金属与大地或电位为零的部位连接，消除夹杂物颗粒周围熔融金属中的反电荷，使夹杂物颗粒表面带电，利用带电夹杂物颗粒间的静电排斥力，控制熔融金属中夹杂物尺寸及数量。本发明从熔融金属中夹杂物具有双电层和熔融金属具有导电性的机理出发，从根本上解决了熔融金属中夹杂物颗粒聚合和长大问题，而且实施过程简单方便。
Description
技术领域
本发明涉及熔融金属精炼领域，具体涉及氧化物冶金过程中控制熔融金属中夹杂物尺寸及数量的方法。
背景技术
氧化物冶金是近年来发展起来的一项钢铁冶金新技术，其原理主要是通过控制钢中夹杂物的成分、尺寸、数量和分布来细化金属的结晶晶粒，进而全面提高钢材的强度和加工性能。氧化物冶金的技术关键是控制微合金化过程中生成夹杂物的数量和尺寸大小。根据目前的研究结果，只有把夹杂物的尺寸控制在几个微米以下，才能使其在钢液凝固时成为结晶核心，钉扎在奥氏体晶界，增大奥氏体的长大阻力，起到相应细化晶粒的作用。
为了控制微合金化过程中生成的夹杂物尺寸大小，目前人们普遍采取的技术措施是：控制钢中氧含量、选择脱氧剂种类和控制钢液的保持时间等。其中，保持时间对钢中夹杂物的数量和尺寸影响较大。也就是说，无论微合金化过程中生成的夹杂物尺寸有多么细小，由于夹杂物在钢液中的扩散长大以及碰撞聚合，而使其在保持过程中颗粒尺寸不断变大、数量减少，难以满足熔融金属冶炼，特别是氧化物冶金技术对钢中夹杂物尺寸及数量的要求。
一般来说，非金属氧化物夹杂在钢液中的生成与长大将要经历反应、形核、扩散长大和碰撞聚合等几个过程，其中扩散长大和碰撞聚合是夹杂物长大的两个重要环节。
加入钢液中的合金一旦反应形核，形成的夹杂物颗粒即与钢液形成明显的界面。由双电层理论可知，任何有界面存在的体系内都有双电层存在。双电层由两部分组成，紧密吸附在微粒表面的单层电荷和延伸到液体中的反离子扩散层。对于在钢液中生成的非金属氧化物夹杂颗粒来说，由于其结晶不完全、存在很多结晶缺陷，因此，在夹杂物的颗粒表面会吸附很多负离子，并同存在于周围钢液中的正离子构成双电层。对于具有双电层的夹杂物颗粒，当两个颗粒距离变小、相互接近时，外层电子发生重叠，形成“公共阳离子”层。公共阳离子层与夹杂物颗粒表面的负离子间形成静电吸引力，使夹杂物颗粒相互聚合长大。
但是，如果将钢液与大地或电位为零的部位相连接，由于钢液也是电的良导体，因此存在于夹杂物颗粒周围扩散层以及游离于钢液中的大部分电荷将通过导体进入大地。由于夹杂物颗粒与钢液间存在清晰明了的界面，因此，吸附于夹杂物颗粒表面的单层电荷不能进入钢液而使夹杂物颗粒带有净电荷。由于夹杂物颗粒表面吸附的为同性电荷，因此，根据库伦定律可见，随着两个带电夹杂物颗粒间距离的减少，带有同性电荷的夹杂物颗粒相斥的作用力会陡然增加，进而控制夹杂物颗粒间的聚合和长大。
发明内容
根据熔融金属中生成夹杂物双电层以及熔融金属是电良导体的特点，本发明通过使用导电材料将熔融金属与大地或电位为零的部位连接，使熔融金属的电位为零，消除夹杂物颗粒周围熔融金属中的反电荷，使夹杂物颗粒表面带电，利用带电夹杂物颗粒间的静电排斥力，进而控制住了熔融金属中夹杂物颗粒尺寸及数量，从而达到了提高钢材质量的目的。
本发明的方法是：将导电材料的一端与盛装熔融金属的精炼钢包导电炉衬相连接，另一端与大地或电位为零的部位连接。由于熔融金属是电的良导体，因此实现上述连接之后，可以通过导电金属和精炼钢包导电炉衬将熔融金属内部的电位降为零。如前所说，由于夹杂物颗粒与熔融金属间存在清晰明瞭的界面，因此，吸附于夹杂物颗粒表面的单层电荷不能进入熔融金属而使夹杂物颗粒带有净电荷。由于夹杂物颗粒表面吸附的为同性电荷，因此，相互排斥，进而控制夹杂物颗粒间的聚合和长大。
前述的与盛装熔融金属的精炼钢包导电炉衬相连接的导电材料是由铁、铜、铝、钼、钨、铂等金属材料或氧化锆、碳化硅、碳化硼、氮化硅、硼化锆等非金属材料中的一种或二种以上的材料所构成。
本发明的效果如下：
(1)控制熔融金属中夹杂物聚合和长大的效果显著：将熔融金属通过导电材料与大地连接或与电位为零的部位连接，使熔融金属的电位为零，消除夹杂物颗粒周围熔融金属中的反电荷，使夹杂物颗粒表面带电，利用带电夹杂物颗粒间的静电排斥力，控制熔融金属中夹杂物尺寸及数量；
(2)控制熔融金属中夹杂物尺寸和数量方法简单方便：只需通过导电材料将熔融金属与大地连接或与电位为零的部位连接，不需对目前的冶炼工艺做任何改动，实施方法简单方便。
具体实施方式
以低碳钢(C：0.03-0.07％)和中碳钢(0.30-0.33％)为实施对象，导电材料为不锈钢丝，将不锈钢丝砌筑在精炼钢包导电炉衬耐火材料之中，其导电炉衬也是导电体，利用不锈钢丝和导电炉衬将精炼钢包内的钢水与大地相连接。在炉外精炼过程中，利用钛铁和锆铁进行复合脱氧和微合金化。
对于精炼后的铸坯试样，经过切割、研磨和抛光后，利用金相显微镜对钢中夹杂物进行定量分析。每个试样中随机选取64个视场、放大500倍，观察和统计每个视场内的夹杂物数量和颗粒直径。计算64个视场的平均颗粒直径(μm)以及单位面积内的夹杂物数量(个/mm2)。具体实施例及结果如下表所示。
表1实施例及结果
两种实施结果表明：未接地时，无论是低碳钢，还是高碳钢，其夹杂物平均颗粒直径都要远远高于接地的试样，夹杂物数量则远远低于接地试样，而将钢液接地后，夹杂物平均颗粒直径明显减小，夹杂物数量显著增多。
Claims (2)
1.一种控制熔融金属中夹杂物尺寸及数量的方法，其特征在于，将导电材料的一端与盛装熔融金属的精炼钢包导电炉衬相连接，将导电材料的另一端与大地或电位为零的部位连接。
2.根据权利要求1所述的一种控制熔融金属中夹杂物尺寸及数量的方法，其特征在于，所述导电材料是下述物质中的至少一种：金属材料，包括铁、铜、铝、钼、钨和铂中的至少一种；非金属材料，包括氧化锆、碳化硅、碳化硼、氮化硅和硼化锆中的至少一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610141588.1A CN105779692A (zh) | 2016-03-11 | 2016-03-11 | 一种控制熔融金属中夹杂物尺寸及数量的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610141588.1A CN105779692A (zh) | 2016-03-11 | 2016-03-11 | 一种控制熔融金属中夹杂物尺寸及数量的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105779692A true CN105779692A (zh) | 2016-07-20 |
Family
ID=56393384
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610141588.1A Pending CN105779692A (zh) | 2016-03-11 | 2016-03-11 | 一种控制熔融金属中夹杂物尺寸及数量的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105779692A (zh) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104668526A (zh) * | 2015-03-12 | 2015-06-03 | 东北大学 | 改善钢锭铸锭质量的方法 |
| CN104726638A (zh) * | 2015-03-12 | 2015-06-24 | 东北大学 | 一种去除钢包的钢液中夹杂物的方法 |
| CN104725079A (zh) * | 2015-03-12 | 2015-06-24 | 东北大学 | 一种在含碳耐火材料表面形成光滑致密层的方法 |
-
2016
- 2016-03-11 CN CN201610141588.1A patent/CN105779692A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104668526A (zh) * | 2015-03-12 | 2015-06-03 | 东北大学 | 改善钢锭铸锭质量的方法 |
| CN104726638A (zh) * | 2015-03-12 | 2015-06-24 | 东北大学 | 一种去除钢包的钢液中夹杂物的方法 |
| CN104725079A (zh) * | 2015-03-12 | 2015-06-24 | 东北大学 | 一种在含碳耐火材料表面形成光滑致密层的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | Refinement mechanism of cerium addition on solidification structure and sigma phase of super austenitic stainless steel S32654 | |
| Zhi et al. | Effect of niobium on the as-cast microstructure of hypereutectic high chromium cast iron | |
| Zhuang et al. | Non‐Metallic Inclusions in TWIP Steel | |
| CN101516567A (zh) | 高硬度/高耐磨性铁基堆焊层材料 | |
| Wang et al. | Agglomeration characteristics of various oxide inclusions in molten steel containing rare earth element under different deoxidation conditions | |
| Shang et al. | Nano-TiC reinforced [Cr–Fe4Co4Ni4] Cr3 high-entropy-alloy composite coating fabricated by laser cladding | |
| CN107557781A (zh) | 一种激光熔覆工艺用高硬度耐蚀合金粉末及其制备方法 | |
| Chen et al. | Optimization of deformation properties in as-cast copper by microstructural engineering. Part I. microstructure | |
| Bai et al. | Chemical compositions, microstructure and mechanical properties of roll core used ductile iron in centrifugal casting composite rolls | |
| Bi et al. | Three‐D imensional Investigations of Inclusions in Ferroalloys | |
| CN103540803A (zh) | 一种高硬度无磁镍铬合金及其制备方法 | |
| Yang et al. | Formation of non-metallic inclusion and acicular ferrite in Ti–Zr deoxidized steel | |
| Qin et al. | A novel method for preparing nano-NbC/Fe powder and nano-NbC particle reinforced cast low-carbon steel | |
| Jian et al. | Three-body abrasive wear behaviors and mechanism analysis of Fe–B–C cast alloys with various Mn contents | |
| Chen et al. | Microstructure and wear properties of multicomponent alloy cladding formed by gas tungsten arc welding (GTAW) | |
| Fu et al. | Solidification structure in a cast B-bearing stainless steel | |
| CN102994908B (zh) | 超超低碳、高强度、耐氢脆合金及非金属夹杂物控制方法 | |
| Huang et al. | Microstructure, mechanical properties and wear resistance of low alloy abrasion resistant martensitic steel reinforced with TiC particles | |
| CN105779692A (zh) | 一种控制熔融金属中夹杂物尺寸及数量的方法 | |
| Li et al. | Effect of Secondary Aerosol Cooling on the Characteristics of Carbides in M42 High‐Speed Steel Produced by the Electroslag Remelting Withdrawal Process | |
| Li et al. | Microstructures and mechanical properties of the 5Cr13 martensite stainless steel refined by oxide particles | |
| Wang et al. | Industrial Trials on Preparation of Cerium‐Treated H13 Steel by Electroslag Remelting with Cerium‐Oxide Containing Slag | |
| Shan et al. | Effect of Aging Treatment on Precipitates and Intrinsic Mechanical Behavior of Austenitic Matrix in Ti–V–Nb‐Alloyed High‐Manganese Steel | |
| Wang et al. | Effect of cerium and magnesium addition on evolution and particle size of inclusions in Al-killed molten steel | |
| Chen et al. | Microstructure and wear resistance of Fe-based coatings formed by plasma jet surface metallurgy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160720 |