鋼の鋳造亀裂と鋼の介在物との関係

公開時間： 06 / 17 2021 著者：サイト編集者訪問：12074

溶鋼の製錬プロセス中に生成される介在物は、鋳鋼の亀裂の重要な原因のXNUMXつです。溶鋼中の介在物を低減するためには、製錬工程において、脱硫、脱硫、不純物除去、脱気などの製錬作業を強化し、炉裏取鍋に添加するなどの必要な対策を講じる必要があります。希土類など。介在物の形状は、介在物の存在を減らし、鋼鋳物の亀裂をよりよく除去することができます。

鋼の鋳造亀裂と鋼の介在物との関係

1鋼に含まれるものの種類と原因

鋼の介在物は、主に鋼の非金属介在物を指します。鋼中の非金属介在物は、しばしば次の形態で存在すると考えられています。酸化物：FeO、Fe2 O 3、M nO、Al2 O 3、SiO 2、MgOなど。硫化物：M nS、FeSなど。ケイ酸塩：FeSiO 4、M nSiO 4、FeO・Al2 O3・SiO2など。窒化物：AlN、Si3 N4など。

鋼中の非金属介在物は、XNUMXつの側面から生じます。XNUMXつは、製錬プロセス中に生成されます。つまり、タッピング中にフェロアロイの脱酸生成物が追加され、鋳造プロセス中に溶融鋼と空気の二次酸化生成物が生成されます。内因性介在物と呼ばれます。このような介在物は一般に微粒子であり、鋼中に均一に分布しています。第二に、それらは外国の包含と呼ばれる様々な理由のために外部から持ち込まれます。このような介在物は、形状が不規則で、サイズが大きく、分布が不均一であることが多く、これが亀裂の原因です。主な理由は、それが鋼に対してより有害であるということです。

内因性介在物は、主に次の状況で生成されます。

①製錬過程で脱酸生成物が完全に除去されなかったり、注入過程で温度が低下したり、反応を続けることで発生する脱酸生成物が浮いて溶鋼に残る時間がありませんでした。それらのいくつかは小さな粒子として鋼のマトリックス構造に存在し、いくつかはAl2O3の大きな粒子に凝集します）、そしていくつかは固溶体状態で鋼に存在します（M nO、F eOなど）。
②タッピングと注入の過程で、溶鋼は空気と接触して酸化され、酸素と鋼中間元素が結合して二次酸化物を形成し、溶鋼に留まります。溶鋼の凝固中に、溶鋼の「選択的結晶化」により、最終的に低融点のFeS、FeOなどが粒界およびデンドライト間に析出します。

外来介在物：この種の介在物は、主に原材料によって運ばれる砂、スラグ、カビのスラグに含まれます。注湯システムの耐火材料は、溶鋼によって洗掘され、侵食されます。それらは溶鋼に保持され、ほとんどが大きな粒子の含有物です。もの。

非金属介在物は高温で溶鋼に溶解するか、溶鋼に単独で存在しますが、温度が低下し、組成、ガス圧などの条件が変化すると、溶融鋼に溶解した元の介在物は分離します。結晶化プロセス中に粒界に集まり、鋳鋼マトリックス間の接続を切断し、亀裂の最初の原因を形成する小さなユニットになり、潜在的な亀裂を形成します。

2主介在物と鋳鋼割れの関係と低減策

非金属介在物の中で、鋳鋼の亀裂の主な原因は硫化物介在物であり、それはしばしば他の要因と相互作用して、鋳鋼に亀裂が生じる傾向を高めます。鋳鋼では、硫化物含有物はXNUMXつのカテゴリに分類されます。

タイプⅠ-球形;
タイプⅡ点鎖結晶間膜;
タイプⅢ-ランダムに分布した鋭角。
それらの中で、タイプII介在物は鋼に最も有害であり、タイプIIIが続き、タイプIが最も少ない。

硫化物の含有物は、鋼の脱酸の程度と鋼中の残留アルミニウムの量に関係しています。アルミニウム固溶体の量が少なく、酸素残留物が少ない場合、タイプIの介在物を得ることができます。

脱酸剤は、介在物の形成と鋼の性能に大きな影響を及ぼします。複合脱酸剤の脱酸効果は、単一脱酸剤のそれよりも優れています。これは、複合脱酸剤によって形成される介在物が大きく、浮いたり除去したりしやすいためです。溶鋼の脱酸が不十分だと、鋳鋼に細孔欠陥や割れが発生しやすくなります。ただし、最終的な脱酸に使用されるアルミニウムの量は、脱酸にちょうど十分であり、残留物はありません。アルミニウムの固溶体含有量は低く、残留酸素は少ないため、タイプIIの介在物が生成されます。一般に、脱酸に過剰なアルミニウムを使用すると、タイプIIIの介在物が得られます。過剰なアルミニウムを使用すると、より多くの窒化アルミニウム介在物が形成され、粒界に沿って析出し、「岩のような」脆性破壊を引き起こし、鋼の性能を低下させることは注目に値します。したがって、脱酸に過剰なアルミニウムを使用することは不合理です。製鋼中に添加されるアルミニウムの量と鋼に残留するアルミニウムの量は、低すぎても高すぎてもいけません。

アルミニウムによる脱酸は、鋼の脱酸に広く使用されている方法です。通常、工業生産では2種類の脱酸プロセスが使用されます。3つはアルミニウム脱酸プロセスで、もう90つは制御されたアルミニウム脱酸プロセスです。前者は、アルミニウムを使用して鋼の溶存酸素を完全に除去し、次にさまざまな攪拌方法でできるだけ多くのAl2O3含有物を除去することです。後者は、粗い脱酸にシリコマンガンのみを使用し、鋼中のアルミニウムとアルミニウムを厳密に制御することです。鋼に析出した酸化物介在物の組成、性質および形態を制御するためのカルシウム含有量。前者の一次脱酸速度は2以上であり、脱酸生成物は主にAlXNUMXOXNUMXです。後者の脱酸によって沈殿する脱酸生成物の量は大幅に減少し、一次脱酸生成物は主にSiOXNUMXです。

内因性介在物は脱酸プロセスとカルシウム処理プロセスの新技術によって制御される必要がありますが、外来介在物は対応する措置を講じることによってそれらの源に応じて除去することができます。

取鍋精錬中に、溶融鋼にますます小さなアルゴン気泡を吹き込むことは、最初の脱酸生成物の除去に有益です。

鋼中の介在物をより良く除去し、亀裂を減らすために、製錬作業は以下の措置を講じます。

（1）異物の混入を防ぐため、原材料を十分に準備します。
（2）合理的な製鋼プロセスを採用する：合理的な酸素吹き付けおよび配電プロセスの採用、介在物を浮き上がらせるための一定の脱炭速度の確保、および良好な炉条件の維持など。
（3）単一の脱酸剤の代わりに複合脱酸剤を使用します。
（4）炉の後ろの取鍋に希土類を添加して介在物の形状を変化させ、介在物を減らして鋳鋼に亀裂が入りやすく、溶鋼の流動性を高めます。
（5）介在物の除去を容易にするために、十分な溶鋼温度を確保することに加えて、溶鋼はタッピング後に取鍋に適切に配置する必要があります。

さらに、注入システムをきれいにするための高品質の耐火材料の使用、またはフィルターの使用も、介在物を減らすための重要な手段です。

3鋼中の介在物を除去するための希土類複合改質処理と方法の追加

希土類を追加すると、鋼の介在物を除去するのに良い効果があります。希土類は主に鋼の硫化物を制御するために使用され、脱硫および脱硫することができます。

鋳造時の状態では、鋼中のMnS介在物は楕円形またはほぼ円形です。より大きな楕円形の介在物は、コアとしてのM nOと、MnSまたはMnSOに囲まれた外層によって形成された複合介在物です。希土類を添加した後、鋳造されたままの介在物の分布と組成が変化し、MnS介在物はほぼ球形の微細で分散した希土類介在物に置き換えられました。希土類を十分に還元するためには、希土類酸化物を強力な還元剤（Ca-Si、Ca-B）と混合し、溶鋼に添加して改質処理の役割を果たす必要があります。適切な改質処理により、硫化物介在物は、高融点、低可塑性、および安定した熱力学的特性を備えた球状介在物を形成することができます。希土類とカルシウムは、硫化物含有物の優れた脱硫剤および改質剤であると言えます。 RE-Ca複合処理を使用すると、脱酸、脱硫、精製、劣化を改善し、非金属介在物の形状と分布を制御し、鋳造低合金鋼の包括的な機械的特性を向上させることができます。

鋳鋼の特性に対する希土類の影響をさらに調査するために、ZG 35CrMo鋼での希土類複合材料改質処理の使用をテストしました。使用される希土類合金グレードはYX20で、20.53 RE、40.95Siを含みます。 Si-Ca組成には、26.45Caと57.07Siが含まれています。

複合処理は取鍋に追加する方法を採用しています。希土類元素を添加する場合は、希土類元素を添加した際の燃焼を防ぎ、取鍋耐火物との反応を防ぐために、溶鋼を完全に脱酸する必要があります。希土類は、追加する前によく焼く必要があります。具体的な方法は、取鍋内の溶鋼の量と硫黄の量に応じてREとSi-Caの量を決定し、REとSi-Caを細かく砕いて均一に混合し、鉄板で覆うことです。、そして最終的な脱酸のためにアルミニウムを素早く挿入します。スラグ後の溶鋼を絶えず攪拌し、処理温度を1〜600℃の範囲に維持した後、スラグを除去し、1〜650分間放置して注入します。

さまざまな回収率に応じて、溶鋼中の残留希土類および硫黄含有量のRE / Sの適切な値が制御され、良好な劣化効果が得られます。研究により、RE / Sが約3の場合、MnS含有物が完全に劣化する可能性があることが証明されています。 RE / S <3の場合、部分的な劣化しか達成できません。鋼でS≈0.02の場合、RE / S = 1.8〜劣化効果は2.5時間で最も良くなります。

希土類複合改質処理の役割は、主に溶鋼を精製し、介在物の形状を制御し、介在物を減らし、同時にウィドマンシュテッテン構造を排除し、結晶粒とマイクロアロイを精製することです。つまり、希土類複合剤を添加した後、脱硫・脱硫だけでなく、RE / S≥3〜6の場合、MnSは球状介在物となり、硫黄の害を低減し、高温割れを防止または低減します。希土類は溶鋼の介在物を変えるのに効果的です。物体の形状がひび割れを抑え、効果が明らかです。

ZG 35C rM o鋼で製造された歯車は、コンパウンド改質処理前のスクラップ率が高いですが、コンパウンド改質処理後のスクラップ率は40％以上減少し、明らかな結果を達成し、優れた経済的利益を得ています。

4まとめ

（1）溶鋼への介在物は、鋳鋼のひび割れの主な原因のXNUMXつです。介在物が異なれば、亀裂を生成する方法も異なります。
（2）溶鋼中の非金属介在物を減らし、鋳鋼の割れを防ぐためには、原料の準備、製錬工程、脱酸操作、取鍋立て、改質処理の面で良い仕事をする必要があります。
（3）溶鋼の複合改質に希土類とカルシウムを組み合わせた改質剤を使用することは、溶鋼中の非金属介在物を減らし、それらの形状を変え、鋳鋼の亀裂を減らすための効果的な方法です。

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