周真等人[18]针对Fe-Al-Mn合金,借助扫描电镜对试样的观察,实验得出:Fe-Al-Mn复合脱氧剂的粉化过程是由表面向内部逐渐延伸的过程,合金中的C和Al形成的高铝相水解后产生甲烷,甲烷气体集中于相界产生了内应力是致使脱氧剂粉化的主要原因。
赵凤俊等人[19]针对Fe-Mn-Si-Al合金,借助扫描电镜对试样的观察,实验得出:Fe-Mn-Si-Al复合脱氧剂的粉化合金中存在着一定量的PH3气体,经过分析结果表明,高Al相中存在富集的P,粉化合金中的P与Al形成AlP相。AlP相是一种不熔融的无臭化合物,在1000℃以下的蒸气压很小,加热到1000℃也不分解,但是常温下当AlP受潮后容易发生水解,并释放出有毒、臭味的PH3气体,经过各种环境的实验,观察结果表明,H2O是加速脱氧剂粉化的重要因素,综合宏观观察和微观测试结果表明,当含P高的合金暴露在潮湿环境或大气中时,脱氧剂内部发生了AlP相的水解,水解生成PH3气体,在合金内部的体积差导致了内应力的增大,最终加速了合金粉化。
影响脱氧剂粉化的因素[20]
(1) 合金的碳含量。由高碳钢制得的铝铁脱氧剂粉化率较低碳钢制得的脱氧剂高,碳含量的增大提高了碳化铝相的含量,合金内部的高铝相水解则促使了合金的粉化。
(2) 合金的环境。潮湿环境中,由于水分含量大,碳化铝相发生了水解反应,生成了对应的烃类气体,促进了合金的粉化。
(3) 合金元素。特别是除气后,含有合金元素Mo、Ti的样品抗粉化效果明显,几乎不发生粉化。
(4)合金的冶炼方式。真空熔炼可以改善铝铁合金的粉化,在熔炼时存在以下反应:
C+[O]=CO(g) (1。2)
2[H]+[O]=H2O(g) (1。3)
在真空熔炼时CO (g)、H2O(g)不断被抽取,由于它们的分压小,反应朝生成CO(g)、H2O(g)的方向进行,[C]、[O]、[H]浓度持续降低;而使用非真空熔炼的合金样品,粉化程度较大,在合金内部,气体易形成分散的气孔,促进了碳化铝相的水解,因而非真空熔炼的合金粉化严重。
范秀风[21]针对Al-Fe合金组织易粉化,采用真空电弧炉制备了稀土Al-Fe合金,借助SEM、EDS和XRD,研究了Al-Fe合金的组织和合金的粉化机理,结果表明:Al-Fe合金主要由FeAl2、FeAl3和Fe2Al5等3种相组成,但是稀土铝铁合金则由FeAl3、Re-Al-Fe 和Fe2Al5相组成,同时Re-Al-Fe相的含量随着稀土含量的增多而增大。稀土使得合金中的晶粒得到细化,有效的减缓了粉化时间。
2 课题背景、目的及内容和目标
2。1 课题背景
在20世纪50年代欧美冶金工作者发明了连铸技术,连铸技术是一种将钢水直接浇注成形的优秀的先进技术,与传统的模铸法相比较,它拥有能节约更多能源、改善铸坯质量和大幅提高金属收得率等优点。连铸具体流程为:钢水从钢包流向中间包,接着流入结晶器,连续地通过水冷结晶器,硬壳凝结后从结晶器下方出口连续拉出,经过冷却全部凝固,最后切成坯料。
连铸是将精炼炉精炼后的钢水连续铸造成铸坯的生产工序,设备包括中间包、回转台、水冷结晶器等等。在连铸生产过程中,常常发生中间包的浸式水口结瘤堵塞问题,特别是在浇铸铝镇静钢的时候。
吴苏州等人[12]认为铝镇静钢的Al2O3夹杂物或含Al2O3的复合夹杂物,在钢液湍流冲刷下,小颗粒的夹杂物在钢包和中间包的水口内壁上吸附,逐渐聚集形成水口结瘤。