CN113215474A - 一种调控钢中非金属夹杂物形态的方法 - Google Patents

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Abstract

一种调控钢中非金属夹杂物形态的方法，涉及钢铁冶金炼钢领域，S1：确定不同温度下所述目标钢液中夹杂物和结晶形态的关系；S2：在精炼过程中，控制转炉出钢下渣量，调整加入冶炼钢液的精炼渣成分；在转炉出钢前向所述冶炼钢液加入脱氧剂；转炉出钢后，进行软吹搅拌和静置操作；S3：在连铸过程中，对钢包进行留钢操作，向中间包吹入惰性气体并保护浇铸，控制所述冶炼钢液在不同温度区间的冷却速率，S4：在热轧过程中，调整加热温度和加热时间。该方法通过计算确定不同温度下钢液中夹杂物控制的目标成分和结晶类型，通过冶炼工艺控制对夹杂物的成分和尺寸，通过连铸和轧制工艺控制夹杂物结晶，从而控制夹杂物的形态。

Description

一种调控钢中非金属夹杂物形态的方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶金炼钢领域，尤其涉及一种调控钢中非金属夹杂物形态的方法。
背景技术
钢中非金属夹杂物的大小、成分、数量和结构直接影响高品质钢的性能和质量。以铝脱氧钢为例，铝脱氧后钢水中迅速生成的大量的氧化铝夹杂物不仅严重的危害钢铁材料的性能，而且还常常沉积和粘附在浸入式水口壁上，导致水口结瘤，严重影响生产的顺行是连续生产的必然要求。由于近年来镁质耐火材料的广泛应用和精炼渣中含有一定含量的氧化镁，铝脱氧钢中镁铝尖晶石夹杂物的生成难以避免。在尽可能的去除钢中的夹杂物的同时，还通常采用改性处理的方法将钢中的夹杂物改性为低熔点的液态夹杂物，改变其轧制过程的变形能力以减小其对钢材质量的危害，也可避免水口堵塞现象，保证钢铁生产的顺行。钢中存在大量非金属夹杂物，这些夹杂物主要是内生夹杂物，主要来源于脱氧、二次氧化、渣钢反应和夹杂物析出等，也有少部分夹杂物外来于卷渣和耐火材料侵蚀等。为了保证钢中非金属夹杂物成分和形貌的均一性，需要保证在现有钢液条件下钢水中的夹杂物与钢液尽可能达到热力学平衡，避免合金加入、二次氧化和卷渣等行为引起夹杂物的成分变化。
钢的轧制过程中，夹杂物的变形和破碎主要受到夹杂物性质的影响。不同成分的氧化物性质不同，相同成分不同晶体形态的性质也不同。夹杂物生成于炼钢过程，炼钢温度下，很多钙铝酸盐和硅锰铝酸盐等夹杂物为液态，在钢液的凝固和冷却过程中，液态氧化物会转变析出程不同的结晶类型，不同成分的夹杂物结晶行为不同，相同成分夹杂物在不同温度下的结晶转变百分数与冷却速率、加热温度和夹杂物尺寸有关。
轧制过程中，镁铝尖晶石夹杂物硬度很大，轧制过程中很难变形；钙铝酸盐和氧化铝类夹杂物轧制过程中容易破碎形成条串状夹杂物，硅锰酸盐夹杂物变形能力较好，氧化硅夹杂物轧制过程中容易断裂破碎等。因此，本发明根据不同夹杂物成分和结晶类型的硬度、熔点等性质的不同，通过冶炼过程工艺优化、连铸过程冷却控制和轧制过程参数控制，有效控制夹杂物的成分、尺寸和结晶类型，从而对最终钢中夹杂物形貌进行有效控制。
发明内容
本发明提供了一种调控钢中非金属夹杂物形态的方法，通过计算确定不同温度下钢液中夹杂物控制的目标成分和结晶类型，通过冶炼工艺控制对夹杂物的成分和尺寸，通过连铸和轧制工艺控制夹杂物结晶，从而控制夹杂物的形态。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种调控钢中非金属夹杂物形态的方法，所述方法包括：
S1：根据目标钢液中各成分的质量百分比，确定不同温度下所述目标钢液中夹杂物和结晶形态的关系；
S2：在精炼过程中，控制转炉出钢下渣量，调整加入冶炼钢液的精炼渣成分；在转炉出钢前加入脱氧剂使所述冶炼钢液脱氧和合金化；转炉出钢后，通过先后进行软吹搅拌和静置操作，保证夹杂物成分稳定；
S3：在连铸过程中，对钢包进行留钢操作并保护浇铸；根据所述S1中获得的不同温度下所述目标钢液中夹杂物和结晶形态的关系，控制所述冶炼钢液在不同温度区间的冷却速率，从而改变所述冶炼钢液在不同温度区间的停留时间，使夹杂物能够结晶为所述目标钢液的结晶形态；
S4：在热轧过程中，通过调整加热温度和加热时间，控制所述冶炼钢液中夹杂物的晶体形态转变，从而控制钢中夹杂物的最终结晶形态。
进一步的，所述S2中，调整加入钢液的精炼渣成分具体包括：
通过加入石英砂调整精炼渣成分以控制夹杂物中的Al2O3含量；
通过加入白云石调整精炼渣成分以控制夹杂物中的MgO含量；
通过加入石灰调整精炼渣成分以控制夹杂物中的CaO含量。
进一步的，所述S2中的脱氧剂包括铝、硅铁、锰中的一种或多种。
进一步的，所述S2中的冶炼钢液合金化后能够通过钙处理操作进一步控制钢液中夹杂物成分。
进一步的，所述S2中软吹搅拌的时间为30分钟至45分钟，吹入惰性气体的流量为20-50NL/min。
进一步的，所述S2的静置操作中，静置时间为10至25分钟。
进一步的，所述S3中的保护浇铸具体包括：密封中间包，并在浇铸过程中吹入惰性气体，防止所述冶炼钢液氧化。
进一步的，在所述S3的留钢操作中，每一炉钢液留钢1至3吨。
进一步的，所述S3的控制所述冶炼钢液在不同温度区间的冷却速率，采用先弱冷后强冷的冷却方式，其中，将所述冶炼钢液由冶炼温度冷却至800℃的冷却速率范围为10℃/min至60℃/min。
进一步的，所述S4具体包括：在热轧过程中，根据所述S1中获得的不同温度下所述目标钢液中夹杂物和结晶形态的关系，改变加热温度，同时延长轧制前连铸坯在目标钢液结晶转变温度下的加热时间，从而控制最终钢中夹杂物的形态。
相对于现有技术，本发明所述的一种调控钢中非金属夹杂物形态的方法，具有如下优势：
本发明突破了传统的通过控制钢成分和夹杂物成分控制夹杂物形态的方法，在保证原有钢成分不变的前提下，通过控制连铸冷却和热处理加热，得到具有不同变形能力的夹杂物结晶类型，实现夹杂物的形态控制。首先，通过FactSage热力学软件计算得到不同温度下的夹杂物结晶类型，相同成分夹杂物在不同温度下的结晶转变百分数与冷却速率、加热温度和夹杂物尺寸有关。其次，在精炼过程中，通过精炼过程精炼渣控制和合金化，促进夹杂物的成分稳定；通过软吹搅拌、钢包静置、保护浇注和钢包留钢降低夹杂物的尺寸，稳定提升后续连铸冷却和热处理加热过程中夹杂物的结晶转变速率。然后，因为在同一类型的结晶温度范围内，温度越高越有利于夹杂物的结晶，通过连铸控制冷却过程中不同温度的冷却速率、以及热处理过程的加热温度和时间，改变在不同范围内的停留时间，在此温度范围内冷却速率越慢约有利于夹杂物在结晶转变为此温度下的目标结晶类型，得到不同杨氏模量的夹杂物结晶类型，从而控制最终钢中夹杂物的形态。
附图说明
说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
在附图中：
图1为本发明实施例中的钢中夹杂物的成分和形貌。
图2为本发明比较例中的钢中夹杂物的成分和形貌。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
多个，包括两个或者两个以上。
和/或，应当理解，对于本发明中使用的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。
一种调控钢中非金属夹杂物形态的方法，通过对不同氧化物随着温度降低过程中的结晶类型转变计算，确定钢液中夹杂物控制的目标成分；通过精炼过程合金和精炼渣改性控制夹杂物的成分；通过钢包吹氩、钢包静置、连铸保护浇铸降低夹杂物的数量，通过连铸和轧制工艺参数调控控制夹杂物结晶行为，从而控制轧制过程中夹杂物的形态变化。处理步骤具体如下：
步骤(1)：通过FactSage热力学软件计算，根据钢种目标钢液成分的质量百分比，计算在不同温度下钢中非金属夹杂物的结晶类型，确定不同温度下钢中夹杂物的成分和结晶类型，根据表1中的不同结晶类型夹杂物的杨氏模量参数，杨氏模量越小夹杂物变形能力越大。基于实际钢种中夹杂物形态目标要求，确定夹杂物的目标结晶类型、连铸冷却工艺和热处理工艺加热制度。如果钢种要求夹杂物变形能力较好，则在钢液成分的基础上确定低杨氏模量的夹杂物结晶类型控制目标，以及设计对应的连铸冷却工艺和热处理工艺加热制度。如果钢中要求夹杂物不变形，则在钢液成分的基础上确定高杨氏模量的夹杂物结晶类型控制目标，以及设计对应的连铸冷却工艺和热处理工艺加热制度。(把不同类型夹杂物的杨氏模量计算引进来)
表1钢中非金属夹杂物典型结晶类型的杨氏模量
Figure BDA0002997785030000041
Figure BDA0002997785030000051
步骤(2)：在精炼过程中，为了得到钢中目标钢液成分，稳定控制转炉出钢下渣量，通过加入石英砂、白云石或石灰，调整精炼渣成分，控制夹杂物中的Al2O3、MgO和CaO含量；通过转炉出钢过程中加入铝、硅铁、锰等脱氧剂合金化，如果必要通过钙处理工艺进一步控制夹杂物成分，直接控制夹杂物的成分；因为夹杂物尺寸越大，结晶速率越慢，通过控制钢包吹氩和钢包静置，促进大尺寸夹杂物的上浮去除，稳定降低夹杂物的尺寸和保证夹杂物成分均一，稳定提升后续过程中夹杂物的结晶转变速率，同时促进夹杂物与钢液达到平衡，保证成分稳定化。
步骤(3)：在连铸过程中，通过钢包留钢操作，防止钢包下渣和中间包卷渣类大尺寸夹杂物的卷入；通过中间包吹氩和保护浇铸，防止钢液发生二次氧化，避免大量新夹杂物的生成导致夹杂物成分和数量变化；因为在连铸温度降低过程中，夹杂物在不同温度下的结晶类型不同，在同一类型的结晶温度范围内，温度越高越有利于夹杂物的结晶，通过连铸控制冷却过程中不同温度的冷却速率，改变在不同范围内的停留时间，在此温度范围内冷却速率越慢约有利于夹杂物在结晶转变为此温度下的目标结晶类型。
步骤(4)：在热轧过程中，通过改变加热温度和加热时间，控制热轧过程中夹杂物的晶体转变，从而控制最终钢中夹杂物的形态。
优选的，步骤(1)通过FactSage热力学软件计算，选择equilib平衡计算模块，选择FactPS、TToxid和FSstel数据库，输入钢液成分为钢中溶解元素含量和夹杂物中元素含量之和，设置温度为炼钢温度为钢液液相线温度至常用炼钢温度1700℃以上，计算温度步长小于100℃，点击计算即可得到在输入的钢液成分条件下在设定温度范围内夹杂物的成分和类型；
优选的，步骤(2)精炼过程中，稳定控制转炉出钢下渣量为吨钢1至2kg，有助于稳定控制后续精炼渣改成成分的精准度；通过加入石英砂调整精炼渣成分控制夹杂物中的Al2O3含量、通过加入白云石调整精炼渣成分控制夹杂物中的MgO含量、通过加入石灰调整精炼渣成分控制夹杂物中的CaO含量，调整精炼渣成分；通过转炉出钢过程中加入铝、硅铁、锰等脱氧剂合金化，在转炉出钢结束之前，添加所有脱氧剂合金，促进夹杂物与钢液达到化学平衡，从而得到均一化学成分的夹杂物，避免精炼过程中合金加入引起化学平衡发生新的转变；
优选的，步骤(2)精炼过程钢液进行软吹搅拌，软吹时间30分钟至45分钟，吹氩流量为20-50NL/min，促进大尺寸夹杂物的上浮去除，稳定降低夹杂物的尺寸和保证夹杂物成分均一，稳定提升后续连铸冷却和热处理加热过程中夹杂物的结晶转变速率；
优选的，步骤(2)精炼过程进行钢包静置，静置时间为10至25分钟，促进大尺寸夹杂物的上浮去除，稳定降低夹杂物的尺寸和保证夹杂物成分均一，稳定提升后续连铸冷却和热处理加热过程中夹杂物的结晶转变速率；
优选的，步骤(3)连铸过程中，进行保护浇铸，中间包进行密封，稳定浇铸过程中进行吹氩气，防止钢液发生二次氧化，避免大量新夹杂物的生成导致夹杂物成分和数量变化，保证后连铸冷却和热处理加热过程中夹杂物成分稳定和尺寸较小；
优选的，步骤(3)连铸过程中，通过钢包留钢操作，每一炉钢水留钢1至3吨，防止钢包下渣和中间包卷渣，抑制大尺寸夹杂物的卷入，保证后连铸冷却和热处理加热过程中夹杂物成分稳定和尺寸较小。
优选的，步骤(3)连铸过程中，夹杂物在不同温度下的结晶类型不同，在同一类型的结晶温度范围内，温度越高越有利于夹杂物的结晶，通过连铸控制冷却过程中不同温度的冷却速率，在800℃至炼钢温度下的冷却速率范围为10℃/min至60℃/min，改变连铸坯在不同范围内的停留时间，在此温度范围内冷却速率越慢约有利于夹杂物的晶体转变。
优选的，步骤(4)热轧过程中，夹杂物在不同温度下的结晶类型不同，在同一类型的结晶温度范围内，温度越高越有利于夹杂物的结晶，通过改变加热温度和实践，延长轧制前连铸坯在目标夹杂物结晶转变温度下的加热时间，从而控制最终钢中夹杂物的形态。
实施例：
钢液目标成分为0.1％碳、0.1％硅、1.0％锰、0.032％铝、0.0006％钙、0.0005％镁、0.0014％氧含量，通过FactSage热力学软件计算，选择equilib平衡计算模块计算1600℃下，钢液中夹杂物主要48％CaO-44％Al2O3-8％MgO，计算有1600℃至0℃条件下35％CaO-57％Al2O3-8％MgO夹杂物的结晶行为，得到现有夹杂物结晶相中杨氏模量最大(295G Pa)的不容易变形MgO·Al2O3尖晶石晶体相析出的温度为750℃至1350℃，加热高温下约有利于晶体相转变析出。在精炼过程中，稳定控制转炉出钢下渣量为吨钢1.2kg，有助于稳定控制后续精炼渣改成成分的精准度，通过加入白云石和石灰调整精炼渣成分，调整精炼渣主要成分为58％CaO-30％Al2O3-4％MgO-8％SiO2；转炉出钢过程中加入脱氧合金化，在转炉出钢结束之前，添加所有精炼合金，促进夹杂物与钢液达到化学平衡，避免精炼过程中合金加入引起化学平衡发生新的转变；通过软吹时间32分钟，吹氩流量为20-30NL/min，钢包静置时间为20分钟，促进大尺寸夹杂物的上浮去除，稳定降低夹杂物的尺寸和保证夹杂物成分均一，稳定提升后续过程中夹杂物的结晶转变速率，同时促进夹杂物与钢液达到平衡，保证成分稳定化；连铸过程中进行保护浇铸，中间包进行密封，稳定浇铸过程中进行吹氩气，防止钢液发生二次氧化；通过钢包留钢操作，钢水留钢2吨，防止钢包下渣和中间包卷渣，抑制大尺寸夹杂物的卷入，保证夹杂物成分和尺寸均一；通过连铸控制冷却过程温度变化，连铸二冷采用先弱冷后强冷的工艺，在800℃至炼钢温度下的冷却速率范围为20℃/min至30℃/min，增长连铸坯在目标夹杂物结晶转变温度下的停留时间，控制连铸凝固和冷却过程中夹杂物的晶体转变；在热轧过程中，通过改变加热温度为1230℃，延长轧制前连铸坯在目标夹杂物结晶转变温度下的加热时间为120分钟，促进高硬度不变形尖晶石夹杂物的析出，轧制过后典型夹杂物形态为如图1所示，夹杂物为一个大颗粒的高硬度MgO·Al2O3镁铝尖晶石夹杂物和周围有小尺寸轧碎的钙铝酸盐夹杂物，夹杂物整体长度相对较小。
比较例：
钢液目标成分为0.1％碳、0.1％硅、1.0％锰、0.032％铝、0.0006％钙、0.0005％镁、0.0014％氧含量。通过FactSage热力学软件计算，选择equilib平衡计算模块计算1600℃下，钢液中夹杂物主要48％CaO-44％Al2O3-8％MgO，计算有1600℃至0℃条件下35％CaO-57％Al2O3-8％MgO夹杂物的结晶行为，得到现有夹杂物结晶相中杨氏模量最大(295G Pa)的不容易变形MgO·Al2O3尖晶石晶体相析出的温度为750℃至1350℃，加热高温下约有利于晶体相转变析出。在精炼过程中，稳定控制转炉出钢下渣量为吨钢1.2kg，有助于稳定控制后续精炼渣改成成分的精准度，通过加入白云石和石灰调整精炼渣成分，调整精炼渣主要成分为58％CaO-30％Al2O3-4％MgO-8％SiO2；转炉出钢过程中加入脱氧合金化，在转炉出钢结束之前，添加所有精炼合金，促进夹杂物与钢液达到化学平衡，避免精炼过程中合金加入引起化学平衡发生新的转变；通过软吹时间32分钟，吹氩流量为20-30NL/min，钢包静置时间为20分钟，促进大尺寸夹杂物的上浮去除，稳定降低夹杂物的尺寸和保证夹杂物成分均一，稳定提升后续过程中夹杂物的结晶转变速率，同时促进夹杂物与钢液达到平衡，保证成分稳定化；连铸过程中进行保护浇铸，中间包进行密封，稳定浇铸过程中进行吹氩气，防止钢液发生二次氧化；通过钢包留钢操作，钢水留钢2吨，防止钢包下渣和中间包卷渣，抑制大尺寸夹杂物的卷入，保证夹杂物成分和尺寸均一；通过连铸控制冷却过程温度变化，采用先强冷后若冷的常规冷却方式，在800℃至炼钢温度下的冷却速率范围为45℃/min，连铸坯在目标夹杂物结晶转变温度下的停留时间较短；在热轧过程中，轧制前加热温度为1200℃，加热时间为20分钟，轧制过后典型夹杂物形态为如图2所示，夹杂物为一个硬度较低的被轧碎为条串状CaO-Al2O3-MgO-SiO2夹杂物，夹杂物整体长度相对较大。因为计算表明MgO·Al2O3尖晶石晶体相杨氏模量较大、不容易变形，其析出的温度为750℃至1350℃，本比较例中在800℃至炼钢温度下的冷却速率范围为45℃/min，冷却很快，钢中镁铝尖晶石析出时间较短；轧制前在1200℃的加热温度下加热20分钟，加热时间也较短，钢中镁铝尖晶石析出时间较短，导致最终夹杂物保持了原有的CaO-Al2O3-MgO-SiO2夹杂物，此类夹杂物杨氏模量都小于MgO·Al2O3尖晶石晶体相，轧制过程被轧碎为条串状夹杂物。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种调控钢中非金属夹杂物形态的方法，其特征在于，所述方法包括：
S1：根据目标钢液中各成分的质量百分比，结合夹杂物的杨氏模量，确定不同温度下所述目标钢液中夹杂物和结晶形态的关系；
S2：在精炼过程中，控制转炉出钢下渣量，调整加入冶炼钢液的精炼渣成分；转炉出钢前向所述冶炼钢液加入脱氧剂；转炉出钢后依次对钢包进行软吹搅拌和静置操作；
S3：在连铸过程中，对钢包进行留钢操作并保护浇铸；根据所述S1中获得的不同温度下所述目标钢液中夹杂物和结晶形态的关系，控制所述冶炼钢液在不同温度区间的冷却速率，使夹杂物能够结晶为所述目标钢液的结晶形态；
S4：在热轧过程中，通过调整加热温度和加热时间，控制所述冶炼钢液中夹杂物的晶体形态转变，从而控制钢中夹杂物的最终结晶形态。
2.根据权利要求1所述的一种调控钢中非金属夹杂物形态的方法，其特征在于，所述S2中，调整加入钢液的精炼渣成分具体包括：
通过加入石英砂调整精炼渣成分以控制夹杂物中的Al2O3含量；
通过加入白云石调整精炼渣成分以控制夹杂物中的MgO含量；
通过加入石灰调整精炼渣成分以控制夹杂物中的CaO含量。
3.根据权利要求1所述的一种调控钢中非金属夹杂物形态的方法，其特征在于，所述S2中的脱氧剂包括铝、硅铁、锰中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种调控钢中非金属夹杂物形态的方法，其特征在于，所述S2中的冶炼钢液合金化后能够通过钙处理操作进一步控制钢液中夹杂物成分。
5.根据权利要求1所述的一种调控钢中非金属夹杂物形态的方法，其特征在于，所述S2中软吹搅拌的时间为30分钟至45分钟，吹入惰性气体的流量为20-50NL/min。
6.根据权利要求1所述的一种调控钢中非金属夹杂物形态的方法，其特征在于，所述S2的静置操作中，静置时间为10至25分钟。
7.根据权利要求1所述的一种调控钢中非金属夹杂物形态的方法，其特征在于，所述S3中的保护浇铸具体包括：密封中间包，并在浇铸过程中向中间包吹入惰性气体，防止所述冶炼钢液氧化。
8.根据权利要求1所述的一种调控钢中非金属夹杂物形态的方法，其特征在于，在所述S3的留钢操作中，每一炉钢液留钢1至3吨。
9.根据权利要求1所述的一种调控钢中非金属夹杂物形态的方法，其特征在于，所述S3的控制所述冶炼钢液在不同温度区间的冷却速率，采用先弱冷后强冷的冷却方式，其中，将所述冶炼钢液由冶炼温度冷却至800℃的冷却速率范围为10℃/min至60℃/min。
10.根据权利要求1所述的一种调控钢中非金属夹杂物形态的方法，其特征在于，所述S4具体包括：在热轧过程中，根据所述S1中获得的不同温度下所述目标钢液中夹杂物和结晶形态的关系，改变加热温度，同时延长轧制前连铸坯在目标钢液结晶转变温度下的加热时间，从而控制最终钢中夹杂物的形态。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114686660A (zh) * 2022-04-14 2022-07-01 武汉科技大学 增材制造不锈钢及其热调控方法、及纳米夹杂物尺寸预测方法
CN115856004A (zh) * 2023-01-30 2023-03-28 中航久远科技(北京)有限公司 预测430铁素体不锈钢中夹杂物在热轧过程中变形能力的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06212238A (ja) * 1993-01-14 1994-08-02 Sumitomo Electric Ind Ltd 高清浄鋼の製造方法
JPH07268439A (ja) * 1994-03-29 1995-10-17 Nkk Corp 溶鋼中の非金属介在物の形態制御方法
CN102329919A (zh) * 2011-09-01 2012-01-25 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 控制钢中非金属夹杂物形态的方法
CN106191652A (zh) * 2016-08-10 2016-12-07 武汉钢铁股份有限公司 一种降低弹簧钢夹杂物的冶炼方法
CN107385136A (zh) * 2017-06-15 2017-11-24 宝钢集团新疆八钢铁有限公司 桥壳用钢bqk580析出物控制方法
CN108004374A (zh) * 2017-11-27 2018-05-08 邢台钢铁有限责任公司 一种实现帘线钢中氧化物夹杂低杨氏模量化的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06212238A (ja) * 1993-01-14 1994-08-02 Sumitomo Electric Ind Ltd 高清浄鋼の製造方法
JPH07268439A (ja) * 1994-03-29 1995-10-17 Nkk Corp 溶鋼中の非金属介在物の形態制御方法
CN102329919A (zh) * 2011-09-01 2012-01-25 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 控制钢中非金属夹杂物形态的方法
CN106191652A (zh) * 2016-08-10 2016-12-07 武汉钢铁股份有限公司 一种降低弹簧钢夹杂物的冶炼方法
CN107385136A (zh) * 2017-06-15 2017-11-24 宝钢集团新疆八钢铁有限公司 桥壳用钢bqk580析出物控制方法
CN108004374A (zh) * 2017-11-27 2018-05-08 邢台钢铁有限责任公司 一种实现帘线钢中氧化物夹杂低杨氏模量化的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
鲁达等: "固态钢加热过程中非金属夹杂物转变研究进展", 《钢铁研究学报》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114686660A (zh) * 2022-04-14 2022-07-01 武汉科技大学 增材制造不锈钢及其热调控方法、及纳米夹杂物尺寸预测方法
CN115856004A (zh) * 2023-01-30 2023-03-28 中航久远科技(北京)有限公司 预测430铁素体不锈钢中夹杂物在热轧过程中变形能力的方法
CN115856004B (zh) * 2023-01-30 2023-05-05 中航久远科技(北京)有限公司 预测430铁素体不锈钢中夹杂物在热轧过程中变形能力的方法

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