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钙处理38CrMoAl高铝钢的实验研究

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摘要

第1章绪论

1.1 38CrMoAl高铝钢概述

1.2课题研究的背景

1.3课题研究的目的及意义

1.4课题主要研究内容

第2章文献综述

2.1 38CrMoAl高铝钢生产工艺现状

2.2加压冶金的国内外研究概况

2.2.1加压对气体溶解的基本理论

2.2.2有色金属的加压湿法冶金

2.2.3压力对金属凝固过程的影响

2.2.4钢铁冶金过程加压技术研究进展

2.3钙处理工艺概述

2.4钙处理对夹杂物粒度的影响

2.5钢液钙处理热力学研究

2.6夹杂物变性机理研究

2.7文献评述

第3章38CrMoAl高铝钢夹杂物生成及钙处理热力学计算

3.1 38CrMoAl高铝钢夹杂物生成热力学计算

3.1.1主要元素活度系数的确定

3.1.2铝脱氧热力学计算

3.1.3硅氧化物生成热力学计算

3.1.4镁铝尖晶石生成热力学计算

3.1.5 AlN生成热力学计算

3.2 38CrMoAl高铝钢钙处理热力学计算

3.2.1 Ca-Al平衡

3.2.2 Ca-S平衡

3.2.3 Al-S平衡

3.2.3 Ca-Mg平衡

3.3本章小结

第4章钙处理38CrMoAl高铝钢实验研究方案

4.1常压下钙处理38CrMoAl高铝钢实验

4.2 2.0MPa下钙处理38CrMoAl高铝钢实验

4.2.1加压下钙在铁液中的溶解行为

4.2.2 2.0 MPa下钙处理38CrMoAl高铝钢

4.3 38CrMoAl高铝钢锻造实验

4.4实验检测分析方法

4.4.1实验钢种成分检测

4.4.2夹杂物成分和形貌分析

4.4.3夹杂物尺寸分析

第5章钙处理38CrMoAl高铝钢实验结果分析

5.1不同压力下钙收得率

5.2钙处理对38CrMoAl高铝钢中夹杂物的影响

5.2.1钙处理对夹杂物形貌的影响

5.2.2钙处理对夹杂物成分的影响

5.2.3钙处理对夹杂物尺寸分布的影响

5.2.4本节小结

5.3 38CrMoAl高铝钢锻造实验结果分析

5.3.1常压下38CrMoAl高铝钢锻态夹杂物分析

5.3.2 2.0MPa下38CrMoAl高铝钢锻态夹杂物分析

5.4钙处理镁铝尖晶石夹杂物变性机理研究

5.5本章小结

第6章结论

参考文献

致谢

作者简介

攻读硕士期间发表论文、专利

论文包含图、表、公式及文献

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摘要

随着冶金技术的发展,钙处理在钢铁企业的生产中扮演的角色越来越重要。虽然钙处理技术很早就投入了实用,但对于在实际生产中如何做到更精确地控制,却是一个值得冶金工作者探究的问题;于此同时,目前关于加压下易挥发元素钙在钢液精炼过程中的行为尚处于萌芽阶段,钙处理对38CrMoAl高铝钢中镁铝尖晶石夹杂物变性机理,尚无明确解释,相关研究工作者并未达成一致观点。 本课题主要通过对38CrMoAl高铝钢进行不同压力下钙处理实验研究,结合热力学计算,对比分析了常压和2.0MPa下38CrMoAl高铝钢钙处理夹杂物变性的效果,进一步探讨了钙处理对镁铝尖晶石夹杂物变性的机理,确定了38CrMoAl高铝钢最佳钙处理工艺以及探究了压力对易挥发元素钙溶解特性的影响。研究得到如下结论: 通过热力学计算发现,当钢液中w[Al]=0.70%,38CrMoAl高铝钢中溶解钙范围为0.0469%~0.1580%时,钢液中Al2O3夹杂物才可能变性成液态钙铝酸盐;当钢液中w[S]≤0.0009%时,钢液中不会生成纯CaS夹杂。 随着冶炼压力的增加,钙的收得率基本上呈现出增加的趋势,当压力为2.0MPa时,钙在铁液中收得率最高为14.6%,在钢液中收得率为17.3%,而常压下钙在铁液中收得率仅为3.57%,在钢液中收得率为2.23%,因此表明加压可以提高钙收得率。 通过对比常压和2.0MPa下钙处理38CrMoAl高铝钢的效果,发现随着钙量的增加,相对于未进行钙处理钢样中,夹杂物平均直径均增加,而单位面积夹杂物的数量减少;在CaO-MgO-Al2O3和CaO-Al2O3-CaS三元相图中发现,常压下钢液中溶解钙为0.050%和2.0MPa下钢液中溶解钙为0.052%时,钢中大部分夹杂物变性成液态的CaO-Al2O3复合夹杂物。 通过分析实验中典型夹杂物面扫描结果和热力学计算,探讨了钙处理镁铝尖晶石夹杂物的变性机理,得出钢液中溶解钙会优先与镁铝尖晶石中Al2O3发生如下反应:[Ca]+(x+1/3)(MgO.Al2O3)=(CaO.xAl2O3.yMgO)+(x-y+1/3)(MgO)+2/3[Al] 当钢液中溶解一定量的钙和在足够长的反应时间条件下,钢液中溶解的钙可以将镁铝尖晶石夹杂物最终变性成均相的CaO-Al2O3或CaO-MgO-Al2O3夹杂物;但当钢液中钙量过多时,夹杂物最终又会变性成均相的CaO-MgO类型夹杂物,其熔点为2370℃,在钢液中呈固态,因而,在对钢液中夹杂物进行钙处理时,应该合理的控制加入钙量,以达到理想的钙处理效果。

著录项

  • 作者

    张聪;

  • 作者单位

    东北大学;

  • 授予单位 东北大学;
  • 学科 钢铁冶金
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 李阳;
  • 年度 2016
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类
  • 关键词

    钙处理; 高铝;

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