一种中/高锰钢夹杂物形成、转变及去除行为的研究方法技术

本发明专利技术属于钢铁冶金技术领域，具体为一种中/高锰钢夹杂物形成、转变及去除行为的研究方法，采用夹杂物表征分析手段和热力学计算以及形核错配度计算得到不同锰含量和铝含量中/高锰钢夹杂物的包括形貌、成分、尺寸和数量的夹杂物的形成机制和转变机制，利用重熔工艺，基于钢/渣反应分析中/高锰钢夹杂物在有/无电磁搅拌力场条件下的转变和去除机制。该夹杂物的研究方法简单，研究结果丰富可靠，为中/高锰钢液洁净度控制提供了理论基础，在工业熔炼过程中具有重要的指导作用。程中具有重要的指导作用。程中具有重要的指导作用。

【技术实现步骤摘要】
一种中/高锰钢夹杂物形成、转变及去除行为的研究方法


[0001]本专利技术涉及钢铁冶金
，具体为一种中/高锰钢夹杂物形成、转变及去除行为的研究方法。

技术介绍

[0002]含锰钢具有优异的机械性能，受到了广泛关注，被广泛应用于低温容器、汽车、军工、航天和耐磨等机械领域。特别是近年来发展迅猛的中/高锰TRIP/TWIP钢，由于其高的强塑积和优异的能量吸收性，成为下一代汽车用先进高强度钢(AHSS)钢的主要发展方向。大量研究集中在通过优化中/高锰钢的化学成分、热处理和微观组织来获得优异的性能，而在炼钢工艺方面却很少有报道。炼钢工艺在这些钢种的生产中起着重要作用，直接决定了最终产品的性能。特别的，钢中夹杂物是直接影响中/高锰钢质量的关键因素，且较高锰含量钢中的锰元素具有强的活性，易形成非金属夹杂物。然而，迄今为止，中/高锰钢中的非金属夹杂物尚未被广泛研究，良好的夹杂物控制对提高钢液洁净度起着关键作用。另一方面，中/高锰钢的凝固特性与传统钢具有显著差异，凝固过程中夹杂物析出的物理化学性质还未揭示。研究表明，铝含量对夹杂物的形态和数量有显著的影响，但是对于中/高锰钢的研究集中在铝含量对AlN夹杂物演变和氧化物改性的影响，有渣作用下夹杂物的演变和去除行为仍不清楚。

技术实现思路

[0003]为解决现有技术存在的问题，本专利技术的主要目的是提出一种中/高锰钢夹杂物形成、转变及去除行为的研究方法。
[0004]为解决上述技术问题，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了如下技术方案：
[0005]一种中/高锰钢夹杂物形成、转变及去除行为的研究方法，包括如下步骤：
[0006]S1.冶炼获得中/高锰钢冶炼铸锭；
[0007]S2.将部分冶炼铸锭重熔，加入一定量的精炼渣进行钢/渣反应后获得重熔铸锭；
[0008]S3.分别取冶炼铸锭金相样和重熔铸锭金相样并抛光；
[0009]S4.采用非水溶液表面电解技术结合扫描电镜进行夹杂物的三维形貌分析；采用Factsage热力学计算进行夹杂物的析出时机、析出量和金相样的液固相线分析；采用非均质形核理论计算进行两相夹杂物间的形核错配度分析；
[0010]S5.通过上述分析结果得到夹杂物形成、转变和去除行为。
[0011]作为本专利技术所述的一种中/高锰钢夹杂物形成、转变及去除行为的研究方法的优选方案，其中：所述中/高锰钢的锰含量为1～30wt％，铝含量为0.01～5wt％。
[0012]作为本专利技术所述的一种中/高锰钢夹杂物形成、转变及去除行为的研究方法的优选方案，其中：所述步骤S2中，精炼渣的加入量为进行重熔的冶金铸锭质量的10～30％，钢/渣反应时间为30～100min。
[0013]作为本专利技术所述的一种中/高锰钢夹杂物形成、转变及去除行为的研究方法的优
选方案，其中：所述步骤S2中，铸锭的重熔的设备采用有电磁搅拌功能的真空感应炉或无电磁搅拌功能的立式管式炉，基于钢/渣反应分析中/高锰钢夹杂物在有/无电磁搅拌的力场条件下的转变和去除机制。
[0014]作为本专利技术所述的一种中/高锰钢夹杂物形成、转变及去除行为的研究方法的优选方案，其中：所述步骤S4中，夹杂物自动分析系统只统计≥1μm的黑色夹杂物，扫描面积为19～22mm2。
[0015]作为本专利技术所述的一种中/高锰钢夹杂物形成、转变及去除行为的研究方法的优选方案，其中：所述步骤S4中，非水溶液表面电解采用AA溶液，利用金相样作为阳极，圆柱形不锈钢片作为阴极，金相样与稳压直流电源连接；所述步骤S4中，AA溶液包括85～90vol％的甲醇、1～5vol％的四甲基氯化铵和8～10vol％的乙酰丙酮。
[0016]作为本专利技术所述的一种中/高锰钢夹杂物形成、转变及去除行为的研究方法的优选方案，其中：所述步骤S4中，所述电解电流为40～60mA，电压为12～16V，时间为3～4min。
[0017]作为本专利技术所述的一种中/高锰钢夹杂物形成、转变及去除行为的研究方法的优选方案，其中：所述步骤S4中，Factsage热力学计算采用“Scheil
‑
Gulliver冷却”模式，数据库采用FTmisc、FToxyd和FSstel。
[0018]作为本专利技术所述的一种中/高锰钢夹杂物形成、转变及去除行为的研究方法的优选方案，其中：所述步骤S4中，形核错配度采用下式进行计算：
[0019][0020]式中，(hkl)
s
为化合物相的低指数面；(hkl)
n
为新结晶相的低指数面；(uvw)
s
为(hkl)
s
的低指数方向；(uvw)
n
为(hkl)
n
的低指数方向；为沿[uvw]n
方向的面间距；为沿[uvw]s
方向的面间距；θ为[uvw]n
与[uvw]s
之间的夹角。
[0021]作为本专利技术所述的一种中/高锰钢夹杂物形成、转变及去除行为的研究方法的优选方案，其中：所述步骤S4中，还采用扫描电镜和能谱分析对抛光金相样进行夹杂物二维形貌和成分分析；采用ASPEX夹杂物自动分析系统对抛光金相样进行夹杂物大小、数量和成分的统计分析。
[0022]本专利技术的有益效果如下：
[0023]本专利技术提出一种中/高锰钢夹杂物形成、转变及去除行为的研究方法，采用夹杂物表征分析手段和热力学计算以及形核错配度计算得到不同锰含量和铝含量中/高锰钢夹杂物的包括形貌、成分、尺寸和数量的夹杂物的形成机制和转变机制，利用重熔工艺，基于钢/渣反应分析中/高锰钢夹杂物在有/无电磁搅拌力场条件下的转变和去除机制。该夹杂物的研究方法简单，研究结果丰富可靠，为中/高锰钢的钢液洁净度控制提供了理论基础，在工业熔炼过程中具有重要的指导作用。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0025]图1为本专利技术实施例2得到的冶炼铸锭夹杂物三维形貌和元素面扫图；
[0026]图2为本专利技术实施例2得到的冶炼铸锭夹杂物的形成热力学计算；
[0027]图3为本专利技术实施例2得到的冶炼铸锭夹杂物的形核错配度关系；
[0028]图4为本专利技术实施例2得到的重熔铸锭夹杂物三维形貌和元素面扫图；
[0029]图5为本专利技术实施例6得到的重熔铸锭无电磁搅拌作用下夹杂物的尺寸和数量分布；
[0030]图6为本专利技术实施例2得到的重熔铸锭有电磁搅拌作用下夹杂物的尺寸和数量分布；
[0031]图7为本专利技术实施例2得到的重熔铸锭电磁搅拌作用下夹杂物的去除机制。
[0032]其中，1
‑
精炼渣，2
‑
钢液，3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中/高锰钢夹杂物形成、转变及去除行为的研究方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.冶炼获得中/高锰钢冶炼铸锭；S2.将部分冶炼铸锭重熔，加入一定量的精炼渣进行钢/渣反应后获得重熔铸锭；S3.分别取冶炼铸锭金相样和重熔铸锭金相样并抛光；S4.采用非水溶液表面电解技术结合扫描电镜进行夹杂物的三维形貌分析；采用Factsage热力学计算进行夹杂物的析出时机、析出量和金相样的液固相线分析；采用非均质形核理论计算进行两相夹杂物间的形核错配度分析；S5.通过上述分析结果得到夹杂物形成、转变和去除行为。2.根据权利要求1所述的研究方法，其特征在于，所述中/高锰钢的锰含量为1～30wt％，铝含量为0.01～5wt％。3.根据权利要求1所述的研究方法，其特征在于，所述步骤S2中，精炼渣的加入量为进行重熔的冶金铸锭质量的10～30％，钢/渣反应时间为30～100min。4.根据权利要求1所述的研究方法，其特征在于，所述步骤S2中，铸锭的重熔的设备采用有电磁搅拌功能的真空感应炉或无电磁搅拌功能的立式管式炉，基于钢/渣反应分析中/高锰钢夹杂物在有/无电磁搅拌的力场条件下的转变和去除机制。5.根据权利要求1所述的研究方法，其特征在于，所述步骤S4中，夹杂物自动分析系统只统计＞1μm的黑色夹杂物，扫描面积为19～22mm2。6.根据权利要求1所述的研究方法，其特征在于，所述步骤S4中，非水溶液表面电解采用AA溶液，利用金相样作为阳极，圆柱形不锈钢片作为阴极，金相样与稳压直流电源连接；AA溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：储建华，张立强，张超杰，包燕平，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：