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高效去除液态非金属夹杂物方法探究

时间:2023-06-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:液态夹杂物与同等大小的固态夹杂物相比更难去除。因此,一旦液态夹杂物到达界面,就会很快蔓延开。在钢液中,固态夹杂物与液态夹杂物同时存在,使得某些固态夹杂物,如Al2O3、尖晶石MgO·Al2O3成为夹杂物的凝结核心,液态夹杂物以这个核心沉淀或凝聚,形成二层或三层的复相结构,即形成复相夹杂物。因此,需经常通过钙处理,使固态夹杂物变成不堵塞水口的液态夹杂物。液态铝酸盐夹杂物有利于浇注。

高效去除液态非金属夹杂物方法探究

典型液态夹杂物,如铝酸钙盐12CaO·7Al2O3熔点1455℃)、CaO·6Al2O3·2SiO2(熔点1558℃)、2MnO·SiO2(熔点1327℃)、MnO·SiO2(熔点1270℃)、2FeO·SiO2(熔点1205℃)、FeO·SiO2(熔点1550℃)、2(FeO,MnO)·SiO2(熔点1270℃)、MgO·SiO2(熔点1560℃)等。

液态夹杂物与同等大小的固态夹杂物相比更难去除。液态夹杂物和钢液的接触角13°~65°,比固态夹杂物和钢液的接触角84°~135°要小很多,容易被钢液润湿。因此,一旦液态夹杂物到达界面,就会很快蔓延开。从动力学角度来看,液态夹杂物和界面分离相对较缓慢,液态夹杂物需要一定时间进入界面并被覆盖渣所吸收,液态夹杂物在和钢液彻底分离前很容易再次进入钢液。

在钢液中,固态夹杂物与液态夹杂物同时存在,使得某些固态夹杂物,如Al2O3尖晶石MgO·Al2O3成为夹杂物的凝结核心,液态夹杂物以这个核心沉淀或凝聚,形成二层或三层的复相结构,即形成复相夹杂物。在检验中发现,液态铝酸钙盐夹杂物在凝固后有几种特点:①单纯的球状铝酸钙盐夹杂物;②在球状铝酸钙盐夹杂物的表面有一个或几个尖角状的尖晶石MgO·Al2O3;③富CaO的铝酸钙12CaO·7Al2O3,具有很高的硫含量,能吸收钢中的硫,在凝固过程中硫在铝酸钙盐的溶解度降低,以CaS形式析出,形成内部为铝酸钙,外壳包围CaS的双相夹杂物;④CaS均匀分布的CaO·Al2O3·CaS;⑤液态12CaO·7Al2O3夹杂物,如果它在钢液中遇到固态的TiO2、AlN等夹杂物,就会将其包裹在其中,形成共生体。(www.xing528.com)

在钢液中固态夹杂物和液态夹杂物也并不是一成不变的。随着夹杂物中各氧化物组成比例的变化,同是一种夹杂物,在冶炼的某一时刻它可能是固态夹杂物,在下一个时刻,由于夹杂物中氧化物组成比例的变化,同一类夹杂物可以变成液态夹杂物。比如硅酸锰夹杂物,对硅镇静钢,保持合适的Mn/Si(质量分数,下同)比(2.5~3.5),生成的2MnO·SiO2(熔点1327℃)和MnO·SiO2(熔点1270℃)为液态夹杂物,可浇注性好。但是如果Mn/Si比较低,其中SiO2含量增加,就生成以SiO2为主的固态硅酸锰夹杂物,可以引起水口堵塞。所以,保持合适的Mn/Si比,使其生成液态MnO·SiO2夹杂物,可以防止水口堵塞。水口堵塞物也会发生脱落卷入结晶器中,并被坯壳捕捉,最终成为连铸坯中的异金属夹杂缺陷。因此,需经常通过钙处理,使固态夹杂物变成不堵塞水口的液态夹杂物。

钢中的铝酸盐有几种形式,CaO·2Al2O3(熔点1705℃)、CaO·Al2O3(熔点1605℃)、3CaO·Al2O3(熔点1535℃)、12CaO·7Al2O3(熔点1455℃)、CaO·6Al2O3(熔点1850℃),其中只有12CaO·7Al2O3是液态夹杂物。液态铝酸盐夹杂物有利于浇注。

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