（冶金工程专业论文）钢中夹杂物的来源及性质研究.pdf

摘要 非金属夹杂物降低了钢的塑性、韧性和疲劳寿命，使钢的冷热加工性 能乃至某些物理性能变坏，对钢的强度、延伸性、韧性、切削性、抗腐蚀 性能、表面光洁度、焊接性能等各方面的性能有着直接的影响。夹杂物对 钢的性能影响的具体程度决定于一系列因素，比如夹杂物的数量、颗粒大 小、形态及分布等。 衡阳钢管厂e a f - l f v d - h c c 短流程生产系统是十分具有特色的管材 生产线，其对钢水质量有严格的要求；该过程对显微夹杂物形成规律有较 大影响，夹杂物的类型、大小、变形行为及分布规律和产品质量有密切关 系。 本论文主要对过程夹杂物行为进行研究，掌握过程夹杂物的来源及形 成机理、演变规律等用以指导生产，提出优化过程夹杂物的控制措施，以 期获得高质量的产品。 研究的主要内容如下： ( 1 ) 钢中夹杂物来源及形成机制的研究； ( 2 ) 钢中夹杂物组成及尺寸分析； ( 3 ) 从电炉出钢到中间包过程夹杂物的演变及管坯中夹杂物分布规律 的研究； ( 4 ) 夹杂物在轧制过程中的变形及分布研究。 ( 5 ) 分析过程夹杂物行为对管坯、钢管质量及性能的影响，研究夹杂 物的控制方法。 经研究得出结论为： 1 、浇注过程卷渣和钢水二次氧化现象较严重，大型夹杂物的数量高， 使得钢在轧制过程易出现一些表面质量缺陷。 2 、在管坯中，显微夹杂物的来源是脱氧产物大于耐火材料大于钢包卷 渣大于中包保护渣。 3 、管坯中大型夹杂物来源为中包保护渣大于钢包渣大于脱氧产物大于 中包涂料。 4 、虽然试验炉次的显微夹杂和大型夹杂物数量偏高，但钢中夹杂物对 钢管力学性能的影响不显著。 5 、钢管表面典型缺陷的产生主要是由于管坯中存在的各类夹杂物引起 的。 关键词：夹杂物短流程圆铸坯 l l j 1 1 1 ei n c l u s i o n sh a v er e d u c e dt h ep l a s t i c i t y , t o u g h n e s sa n df a t i g u el i f eo f t h e s t e e l ，m a k ec o l d - f o r m i n ga n dh o t - f o r m i n gc h a r a c t e r i s t i c sa n de v e n8 0 m e p h y s i c a lp e r f o r m a n c 宅o ft h es t e e lb a d i ti n f l u e n c et ot h ei n t e n s i t y , e x t e n s i o n , t o u g h n e s s ，c u t a b i l i t y , c o r r o s i o n - r e s i s t i n g , s u r f a c ef i n i s h , w e l dp e r f o r m a n c eo f v a r i o u sf i e l d so fs t e e l 耵圮c o n c r e t ei n t e n s i t yt h a tt h ep e r f o r m a n c eo ft h e i n c l u s i o nt os t e e li n f l u e n c e sa r ed e c i d e db yas e r i e so ff a c t o r s ，s u c ha sq u a n t i t y , p a r t i c l em a g n i t u d e , s h a p ea n dd i s t r i b u t i o na n d s oo n n 忙e a f - l f ，v 】阻h c cp r o e e 船s y s t e mi nh e n g y a n gp i p ef a c t o r yi sap i p e p r o d u c t i o nl i n et h a th a st h es p e c i a lc h a r a c t e r i s t i c s i tp l a c e ss t r i c tr e q u i r e m e n t o nt h em o l t e ns t e e lq u a l i t y t i l i s p r o c e s s a f f e c t st h ef o r m a t i o no ft h e m i c r o - i n c l n s i o n si nt h em o l t e na n dt h es i z e ，m e c h a n i c a lb e h a v i o r , a n dt h e d i s p e r s i o no f t h ei n c l u s i o n sc l o s e l ya f f e c tt h ep r o d u c tq u a l i t y i nt h i st h e s i s , as y s t e m a t i cs t u d yi sc o n d u c t e do nt h ep r o c e s si n c l u s i o n s c o u r s es o u r c e , f o r m a t i o nm e c h a n i s mo fi n c l u s i o n , d e v e l o pl a wa n ds oo ni n o r d e rt og u i d et h ep r o d u c t i o n , s o m ec o n t r o lm e a s u r eo fo p t i m i z i n gt h ec o u r s e i n c l u s i o na r ep u tf o r w a r dt oo b t a i nh i g h - q u a l i t yt u b eb l o o m 1 1 1 em a i nc o n t e n t s ： ( 1 ) mr e s e a r c ho ft h ei n c l u s i o n s8 0 u r c ea n df o r m i n gm e c h a n i s mi nt h e s t e e l ； ( 2 ) mc o m p o s i t i o na n ds i z ea n a l y s i so f i n c l n s i o n si nt h es t e e l ； ( 3 ) n er e s e a r c ho fi n c l u s i o n sd e v e l o p m e n tf r o me a f t ot u n d i s ha n dt h e d i s t r i b u t el o wo fi n c l u s i o n si nt u b eb l o o m ( 4 ) t h er e s e a r c ho fd e f o r m a t i o na n dd i s t r i b u t i o no fi n c l u s i o n si nr o l l i n g c o u r s e ( 5 ) e f f e c to f p r o c e s si n c l u s i o n st ot u b eb l o o ma n ds t e e lp i p eo nq u a l i t y a n dp e r f o r m a n c ea n dt h ec o n t r o lm e t h o do f i n c l n s i o n sa r cs t u d i e d 1 1 把c o n c l u s i o n ： 1 、n 硷s t e e li sp r o d u c e de a s i l ys o m es u r f a c ed e f a u l ti nr o l l i n gc o b r s e b e c a u s er o l l i n gs l a gi nt h ec a s t i n ga n dt h er e o x i d a t i o no f m e rs t e e li ss e r i o u s , t h e q u a n t i t yo f b i gi n c l u s i o ni sh i g h 2 、1 1 1 em i c r o i n c l u s i o n ss o u r c ei nt u b eb l o o mi so x i d a t i o nt h a nr e f r a c t i o n t h a nr o l l i n gs l a gi nt h el a d l et h a nt u n d i s hf l u x 3 、t h eb i gi n c l u s i o n ss o u r c ei nt u b eb l o o mi st u n d i s hf l u xt h a nr o l l i n g s l a gi nt h el a d l et h a no x i d a t i o nt h a nt u n d i s hl i n i n g 4 、t h ei n c l u s i o ni ns t e e l i sn o to b v e r s o u l yi n f l u e n c e sf o rp h y s i c a l p e r f o r m a n c eo f t u b ea l t h o u g ht h eq u a n t i t yo f m i c r o i n c l u s i o n sa n db i g i n c l u s i o n si sh i g hi nt h et e s t 5 、n l ec l a s s i cs u r f a c ed e f a u l ti nt h et u b ei sb e c a u s eo f t h ea l lk i n d so f i n c l u s i o ni nt u b eb l o o m k e yw o r d s ：i n c l u s i o n s ；s h o r tp r o c e d u r e ；r o u n dc a s t i n gb l a n k i v 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南 大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本 研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。 作者签名：日期：年月日 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保 留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部 或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文；学校可根据 国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。 作者签名：导师签名日期：年一月一日 硕士学位论文 第章文献综述 第一章文献综述 当今，钢铁材料在我国的经济建设和国防建设中仍起着重要的作用。随着经济建设 的迅猛发展，市场对钢的性能的要求越来越高。然而钢中存在的大多数夹杂物严重影响 着钢的性能，制约着钢材的使用，因此，必须采取有效措施，减少钢中夹杂物，改善钢 的性能。可是，在现代技术条件下完全去除钢中的夹杂物是不可能的只有在现有生产 条件的基础上，通过研究生产钢中夹杂物的来源及性质，采取相应措施，尽可能减少夹 杂物的含量，才是当今钢铁企业提高钢质量的行之有效的途径。因此研究连铸过程中夹 杂物的行为，采用相关技术，防止夹杂物的进一步形成和去除钢液中己存在的夹杂物， 对生产高纯净度的钢以及提高钢的性能具有十分重要的意义。 1 1 钢中夹杂物概述 钢中非金属夹杂物主要是钢的脱氧产物和二次氧化产物，以及混入钢中的炉渣和耐 火材料等。 按化学组成成分，钢中非金属夹杂物可分为“】： ( 1 ) 氧化物，如f e o 、m n o ，s i 0 2 、a 1 2 0 3 、c a o 等； ( 2 ) 硫化物，如c a s 、m n s 等； ( 3 ) ( 碳) 氮化物，如a i n 、1 讲、x i ( c n ) 、v ( c 奠0 、n b ( c 0 等； ( 4 ) 磷化物。如f e p 3 等； 按夹杂物可塑性分，钢中非金属夹杂物可分为： ( 1 ) 塑性夹杂物：在热加工时沿加工方向延伸成条带状。如f e o 、c a o 、a 1 2 0 3 、 m n o 、m i l s 、c a s 、硅酸盐等； ( 2 ) 脆性夹杂物：在热加工对不变形，但能沿加工方向成链状分雍。如纯s i 0 2 等； ( 3 ) 点状不变形夹杂物( 球状夹杂物) ：在热加工时保持原来球点状的夹杂属于不 变形夹杂。如刚玉型、尖晶石型、钙铝酸盐等。 按夹杂物大小，钢中非金属夹杂物可分为啪， ( 1 ) 显微夹杂：尺寸( 5 0 u m 的夹杂物； ( 2 ) 宏观夹杂( 大型夹杂) ：尺寸) 5 0 u m 的夹杂物； 按夹杂物不同来源，钢中非金属夹杂物可分为嘲： ( 1 ) 外来夹杂物：耐火材料、熔渣或两者的反应产物混入钢中并残留在钢中的颗 粒夹杂称为外来夹杂这类夹杂颗粒较大，易于上浮，但在钢中，它们的出现带着偶然 硕士学位论文第一章文献综述 性且不规则。 ( 2 ) 内生夹杂物：在冶炼、浇注和凝固过程中，钢液、固体锯内进行着各种物化 反应，对于来不及排除且残存在钢中的那些0 、s 、n 等的反应生成物统称为内在夹杂。 内生夹杂物形成的时间分四个阶段： ( 1 ) 一次夹杂( 原生夹杂) ：钢液脱氧反应时生成的脱氧产物： ( 2 ) 二次夹杂：在出钢和浇注过程中温度下降平衡移动时生成的夹杂： ( 3 ) 三次夹杂( 再生夹杂) ：凝固过程中生成的夹杂； ( 4 ) 四次夹杂：固态相变时因溶解度变化生成的夹杂。 从组成来看，内生夹杂物可以是简单组成，也可以是复杂组成；可以是单相的，也 可以是多相的。在铸坯凝固以及随后的冷却过程中，夹杂物不仅与钢基体保持平衡，而 且夹杂物本身也不断发生改变，例如析出新的化合物以趋于稳定状态。在轧制或热处理 时，每次加热都为夹杂物和钢基体之间趋向平衡提供了条件，在室温下所观察到的夹杂 物，实际上是经过了一系列复杂变化的结果。 i 2 夹杂物对钢质量和性能的影响 非金属夹杂物降低了钢的塑性、韧性和疲劳寿命，使钢的冷热加工性能乃至某些物 理性能变坏。在某些特殊场合下夹杂物也能起到好的作用。 夹杂物对钢的性能影响的具体程度决定于一系列因素。在考虑钢中夹杂物对钢的性 能影响的时候，应当注意夹杂物的数量、颗粒大小、形态及分布，不同夹杂物与钢基体 的连接能力的大小，夹杂物的塑性和弹性系数的大小，以及热膨胀系数、熔点、硬度等 几何、化学和物理学方面的因素。 ( 1 ) 夹杂物对强度的影响 当夹杂物颗粒比较大( 1 0l jm ) ，特别是夹杂物含量较低时。明显降低钢的屈服强 度，且同时降低钢的抗拉强度；当夹杂物颗粒小到一定尺寸( 3 0 0 1 ii n 的大颗粒夹杂，说明钢水转移过程有外来夹杂物被裹挟进入结晶器 并滞留钢中 夹杂物主要来源是脱氧产物、钢水二次氧化产物、被侵蚀的耐材、钢水保护渣 5 硕士学位论文第一章文献综述 和精炼渣。 整个流程中，铸坯的洁净度最好；对不同部位铸坯，正常坯比混浇坯纯净；对 大颗粒夹杂，依头、中、尾坯次序钢纯净度变差，而对微小夹杂三部分差异不显著。 ( 5 ) 梅钢1 5 0 t 转炉一m 站l f 一全弧形连铸机浇注板坯生产工艺过程洁净度研究 梅钢采用挡渣帽与挡渣塞双联方式挡渣出钢，加合成渣5 0 0 k g 。采用长水口保护浇 注。中间包采用上挡墙结构，内衬为镁质涂料，液面用保护渣进行保护。采用铝碳质整 体塞棒控制钢流。塞棒吹氩防止水口结瘤。中间包至结晶器用铝碳质可快速更换外装浸 入式水口，并带有盲板装置防止溢钢，接缝处用氩封保护。铸坯拉速约为1 o m m i n 。 采用加示踪帮连续跟踪，并在a r 站前后、l f 进出站、中问包和铸坯取样，对钢中 大型夹杂物、氮含量进行系统的研究。各工序钢中大型夹杂物、氮含量的变化如表卜5 嘲， 结论如下： 表1 - 5 各工序钢中大型夹杂物、氟含量的变化 钢包吹氩和连铸保护浇注是防止产生大颗粒非金属夹杂物是非常有效的措施。 铸坯中硅酸盐、铁锰硅酸盐、铝硅酸盐等夹杂物，来自钢中脱氧产物。示踪剂研 究表明，梅山炼钢厂目前所用的m g o 中间包内衬涂料与保护渣对钢中夹杂物的影响较 小。 大颗粒夹杂物在钢包及中间包内主要是上浮去除的。随着钢包静置时间的延长， 夹杂物含量也会降低。通过水模型模拟试验发现，采用挡墙与坝的联合结构，钢液平均 停留时间比单独用挡墙时增加了2 倍，这有利于促进夹杂物上浮分离，同时操作中要注 意换包时中间包液面控制，减少因涡流卷渣对夹杂物的影响。 1 3 2f j d ：( 电炉偏心炉底) 流程夹杂物相关研究 1 3 2 。1 宝钢电炉厂非金属夹杂物含量及钢中全氧的控制 电炉采用偏心炉底出钢及留钢操作技术，能够减少甚至杜绝出钢过程下渣量( 下渣 6 硕士学位论文 量4 0 0 k 炉) ，从而降低了钢包渣中的氧化铁、氧化锰及其它氧化物的含量。 电炉出钢脱氧采用了复合脱氧方式，可强化脱氧效果，又改善了脱氧产物去除的条 件。精炼采用自行开发的专用合成渣，同时具备吸附夹杂物、降低脱氧产物活度的功效 全部钢种经过钙处理，以改变a 1 2 0 3 、m n s 等夹杂物的形态，使其以球形的 m c a o n a l 2 0 3 和c a s 等形式存在，有利于夹杂物的上浮去除，改善钢的纯净度，以消 除对钢材性能的不良影响。实际生产过程中，通过控制钢水中合适的c a a l ，实现了夹 杂物的变形、变性，促进了夹杂物的上浮，同时有效地防止了浇注过程中水口的堵塞。 基于以上两点，并辅以适当的搅拌制度，能够有效的促进夹杂物的聚合上浮。值得 指出的是，在浇注前保证一定时间的钢水弱搅拌对夹杂物的去除尤为重要。目前，宝钢 电炉a i - s i 镇静钢的( a 1 t o t - a 1 s 0 1 ) 值几乎总能维持在0 0 0 1 0 0 0 2 的水平( a 1 t o t 为 钢中总铝含量， a 1 s o l 为钢中酸溶铝含量) 。夹杂物定量分析结果见表l - 6 “。 表1 - 6 夹杂物定量分析 对各工序的显微夹杂进行定量分析，精炼结束以及到中间包过程中夹杂物的宽度都 小于1 0 i tm 。长度都小于1 5 pm 且小于5 l lm 的夹杂占8 0 以上，即通常所说的内 生夹杂物。在对所取试样的分析中也发现大型外来夹杂，其尺寸对于高压锅炉管成品使 用性能影响很大 1 3 工2 夹杂物以及外来夹渣形貌和组成 ( 1 ) 内生夹杂物形貌和组成 以a 1 2 0 3 为主的夹杂物的形貌主要是尖角状和簇状，c a 处理良好的夹杂物是小的 球状夹杂物“1 ，见图1 1 ；精炼喂丝后钢中的夹杂物尖角状的a 1 2 0 3 占多数，见图1 - 2 ， 而且有大夹杂，说明c a s i 处理不很理想，而且静置时间不够。 ( 2 ) 外来夹渣来源及组成分析 大型夹渣的组成，发现一类含n a f ，f 等成分，这是连铸结晶器保护渣的卷入造成 7 硕士学位论文第章文献综述 的；另一类主要是m g o 、舢2 0 3 类的夹渣，可能的来源是耐火材料和钢水的二次氧化。 1 3 2 3 夹杂物及夹杂的来源 ( 1 ) 从精炼到中间包过程，夹杂物主要以脱氧产物为主，主要是a 1 2 0 3 ，也有c a o 、 s i 0 2 。精炼结束以及中间包和连铸坯中尖角状a 1 2 0 3 夹杂占多数。 ( 2 ) 连铸坯夹杂物的尺寸基本在1 5 i lm 以内，小于5 l lm 的夹杂占多数。值得注 意的是连铸坯有大夹杂。 ( 3 ) 连铸过程卷渣。说明连铸过程液位波动对夹杂物影响很大。 ( 4 ) 夹杂物分析中的m g o 夹杂主要来源于中间包涂料以及中间包保护渣。 鹰1 - 1 连铸坯球状夹杂物s 蹦图x 1 5 0 0 8 硕士学位论文 第一章文献综述 图卜2 失角状的a1z o ，夹杂物s 酬图 x4 0 0 1 3 2 4 氧化类夹杂物交性处理 改变氧化物夹杂的形态，将a 1 2 0 3 转变成含高c a o 的钙铝酸盐( 1 2 c a o 7 a 1 2 0 3 ) 。 该种钙铝酸盐在1 4 5 0 c 下呈液态，易上浮、分离。即使钢中仍残留有球状夹杂，对钢 的危害性也小1 1 1 j 。目前宝钢采用合成渣精炼和向钢水喂入硅钙芯线的办法来使a 1 2 0 3 夹杂改变形态。据文献介绍c a a l s o 1 3 0 2 ( a l s 为钢中酸溶铝含量) ，可保证a 1 2 0 3 夹杂全部变成低熔点钙铝酸盐，均能使串状a 1 2 0 3 夹杂物变性。如用c a - s i - b a - a 1 ，可 大大提高钙的变性处理效果，得到细小而呈球状弥散分布的夹杂物。 1 4e a f - - t f m 3 - - t c c ( 电炉僦炉真空炉一水平连铸) 生产线钢管组织研究 有关水平连铸生产钢管组织的报道极少。 文献在蚴某钢铁公司由7 6 机组穿孔过程进行了工业性试验。结果表明：穿孔过程 属于再结晶温度以上变形，变形后发生再结晶，导致奥氏体晶粒细化，从而使铁素体晶 粒细化，因为奥氏体边界是铁素体的成核点。该文得出以下几个结论： ( 1 ) 垂直轧制方向其微观组织是铁素体与珠光体组织，有的部位还偶尔出现铁素 体和马氏体组织。轧制后晶粒大小几乎无明显变化 ( 2 ) 轧制方向其微观组织是铁素体和珠光体组织，晶粒有长大现象，有的部位晶 粒得到了细化由于孔喉附近的应变率最高，使该处晶粒细化，而随后的晶粒增大，是 由于轧卡后温度较高，冷却前其晶粒有长大现象 1 5 析出夹杂物对钢材力学性能的影响 一般说来，钢的强化机制包括细晶强化、沉淀强化、位错强化和固溶强化等。对于 某一钢种而言，既可能是单一的强化机制，也可以是多种强化机制的复合。室温屈服强 9 硕士学位论文第一章文献综述 度仃。是衡量钢材产品性能最重要的力学性能指标之一，钢的屈服强度可由下式给出“3 埘 d i = o ；+ os 4 + op + d d + o 曙+ o t + o g k 卜、) 式中内部晶格强化强度； 盯。固溶强化强度； 位错强化强度； 盯。沉淀强化强度； 以织构强化强度； 仃。亚晶强化强度； 盯。由晶粒细化而引起的强化强度。 对轧制过程中氧化物、硫化物析出进行了热力学分析，对钢中氧、硫、氮的控制及 其对钢组织性能的影响进行了讨论，得出以下结论： ( 1 ) 对低碳超级钢中氧化物、硫化物及氮化物的析出进行了热力学分析，指出纳 米级弥散析出的氧化物及硫化物控制着晶粒尺寸； ( 2 ) 形变诱导析出的纳米级氧化物、硫化物具有沉淀强化作用：导致钢材力学性 能各向同性的决定性因素是等轴细晶均匀分布，钢中硫含量低，其硫化物的析出温度低 于均热温度，尺寸细小； ( 3 ) 为降低氧化物夹杂的有害作用，发挥氧化物析出物的晶粒细化及沉淀强化作 用，钢中总氧量应尽可能接近连铸温度下与钢液中铝平衡的溶解氧量； ( 4 ) 为提高钢材力学性能的各向同性。发挥硫化物析出物的晶粒细化和沉淀强化 作用，钢中硫含量应尽量低，使其析出温度低于钢加工过程中的均热温度； ( 5 ) 钢中氮含量应控制得低一些。 1 0 硕士学位论文第二章研究内容与方法 第二章研究内容与方法 为了弄清楚衡阳钢管厂炼钢分厂钢中夹杂物的来源以及钢中夹杂物对钢管质量的 影响，分别在l f 处理前后、中间包、连铸坯和钢管取钢样，在l f 处理前后、中间包 取渣样进行分析，采用示踪法对钢中夹杂物来源进行研究，运用化学分析、大样电解、 金相显微镜和扫描电镜、e d a x 能谱分析对钢中夹杂物组成、尺寸及分布规律、轧制过 程中的行为进行研究；运用力学性能检测等方法，分析过程夹杂物行为对管坯、钢管质 量及性能的影响；由此提出夹杂物控制方法。 2 1 研究内容 研究内容有： ( 1 ) 钢中夹杂物来源及形成机制的研究； ( 2 ) 钢中夹杂物组成及粒径分析； ( 3 ) 从电炉出钢到中间包钢中夹杂物的演变规律及管坯中夹杂物分布规律的研究； ( 4 ) 夹杂物在轧制过程中的变形及分布研究； ( 5 ) 分析夹杂物对钢质量及性能的影响，研究夹杂物的控制方法： ( 6 ) 钢管表面上典型缺陷的形成原因研究 2 2 试验方法 2 2 1 示踪剂试验方法 采用示踪剂跟踪夹杂物的具体来源，在电炉出钢过程中，在钢包中配入渣量1 - 2 的氧化镧( o 2 5 k g t 钢) ；在中间包保护渣中配入渣量4 的氧化锶：在中间包涂料中配 入4 的氧化铈。通过以上3 种示踪剂，跟踪钢包渣、中间包保护渣和中间包涂料对管 坯中夹杂物的贡献。对进行示踪试验的钢种油管坯、高压锅炉管坯分别在电炉、l f v d 、 中间包、管坯、钢管取样。 2 2 2 取样方法 ( 1 ) 大样 大样取6 5 个，具体如下：l f 钢水座包1 0 个，l f 吊包1 5 个，v d 炉后l o 个，中间 硕士学位论文第二章研究内容与方法 包l o 个，管坯2 0 个( 头坯、连浇坯1 0 个，正常坯1 0 个) 。要求每个钢种3 4 炉。 轰2 - 1 试验钢种取样方案表 ( 2 ) 小样 油管用钢：电炉1 个，l f 炉2 个，中间包1 个，管坯3 个，钢管2 个，每炉9 个； 共取8 炉。 高压锅炉管用钢、含b 钢：电炉1 个，l f 炉2 个，v d 炉2 个，中间包1 个，管 坯3 个，钢管2 个，每炉1 1 个；共取1 2 炉。 共2 0 4 个 ( 3 ) 钢管缺陷样；取6 种缺陷样，每种5 个试样，共3 0 个样。( 主要傲电镜分析) ( 4 ) 渣样：7 2 个( l f 座包、吊包，v d 炉，中间包) 硕士学位论文第二章研究内容与方法 2 2 3 试样加工 2 2 3 i 大样 对于所取大样均切下头部的夹渣，余下部分按图2 - i 所示进行加工。加工时，取每 个大样车削下来的未被氧化的净屑2 0 9 ，做化学戒分分析；试样端部钻m 1 2 xl o m m 螺孔， 以便电解时吊装。若难以攻丝可在大样头部刻槽以利吊装。 囹2 - 1 电解大样加工示意图 2 2 3 2 小样加工 对于所取小样，加工成2 0 x 2 0 x1 5 r a m 试样，用于金相分析；余下一段部分经锻压 或车削加工成m 5 1 5 姗n 2 柱样，用于钢中氧、氮分析，见图2 - 2 。 2 0 2 0 中2 0 2 00 5 x 6 囹2 - 2 浇注各部分试样初加工葡图 1 3 硕士学位论文第二章研究内容与方法 2 2 3 3 铸坯 饼样试样取样如图2 3 所示取出7 个小样，然后将小样加工成2 0 x 2 0 x 1 5 哪3 试样， 用于金相分析。 图2 - 3 俦坯取样方法图2 _ 4 铜管取样方法 2 2 3 4 管坯 钢管试样取样如图2 - 4 所示，对试样沿轧制方向和垂直轧制方向做金相分析和显微 组织分析 2 2 4 试样分析方法 对所取试样的检验分析主要采用金相显微镜分析，大样电解分析、扫描电镜分析、 常规化学分析、组织分析和力学性能检验等分析方法。 2 24 1 金相夹杂物分析 所取各工序金相试样经过粗磨、细磨和抛光后，在西德产蔡氏金相显微镜用人工进 行夹杂物分类，对各类夹杂物的数量进行统计，并用西德产蔡氏n e o p h o t 型照相显微镜 对典型夹杂进行拍照。最后，使用英国剑桥c a m b r i d g e s 一2 5 0 m k 3 扫描电镜对夹杂物进行 成分分析：分辨率：2i im 、5pm ；放大倍数：x 2 0 - - x 5 0 0 0 0 。 j ：圭璺：堡( 2 1 ) 亿b d n | 4 式中，为单位面积上当量直径为b 的夹杂物的个数，个r a m 2 ； z 为不同尺寸范围夹杂物的平均直径，进行 2 0um 分级，各级夹杂物的平均直径分别取：2 5 i i m 、7 5 u m 、1 2 5 l i m 、1 7 5 l l m 、3 0 i i m ； 巩为不同尺寸范围夹杂物的个数； 1 4 硕士学位论文 第二章研究内容与方法 曰为夹杂物的当量直径，7 5 l l m ； d 为视场直径，3 0 0 1 - m ； 为视场数，2 0 0 个 2 2 4 2 大样电解分析 大样电解分析法用于分析钢中大于5 0 弘m 的大型氧化夹杂物，其工艺流程主要包括 电解、淘洗、还原和分离。分离出来的夹杂物再进行粒度分级和形貌照相，然后对典型 夹杂利用电子探针进行定量的成分分析。图2 5 为大样电解工艺流程图。 2 2 4 3 常规分析 对所取钢样中的 0 、 n 及 c 、 s i 、 m n 、 p 、i s 、 a 1 。等化学成分和渣样 的组成成分分析。 田2 5 大样电解工艺漉程图 硕士学位论文第二章研究内容与方法 氧、氮分析采用美国l e c o 公司t c - - 5 0 0 氮氧测定仪，精确度：0 o l p p m 。 碳、硫分析采用c s 8 0 0 红外碳硫仪：测量范围：c 0 5 、s ：o o 3 ；灵敏度： c ：0 i p p m 、s ：0 i p p m t 精度：c - 2 p p m ts ：2 p p m 。 硅、锰分析采用美国t j a 公司i r i sa d v a n t a g eh r 型等离子发射光谱：波长重现性： 0 0 0 0 5 m m 。 2 2 4 4 组织特征检验 对成品钢管切割下一小段，抛光后用线切割切取小块试