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氩气气泡和非金属夹杂物对连铸过程钢液流动行为的影响摘要：在目前的研究中，使用Eulerian–Lagrangian的方法，对连铸时的钢液流动（连续相）以及有特性的非金属夹杂物和气泡（分散相）的运动轨迹，建立三维湍流模型(k–ε模型)。
将分散相视为众多不同直径和密度的，具有惯性力的粒子。
为了弄清楚连续相和分散相之间的相互作用，采用两种方法研究和比较。
第一种方法，即单向耦合，只考虑金属液对分散相的流动轨迹的影响，而忽略分散相对金属液流动的影响。
第二种方法，即双向耦合，双方的影响都要考虑。
结果表明：本文所提出的双向耦合相互作用的方法是得到真实的结果必不可少的方法，特别是在有大气泡存在时。
关键词：湍流，连续铸造，浸入式水口，夹杂物，气泡，分散相1.引言在连续铸造时非金属夹杂物和氩气气泡都会进入到结晶器内。
非金属夹杂物来源于还原产物，氧化产物和外来杂质，然而氩气气泡是特意从塞棒口注入以防止堵塞和外来空气的进入引起钢液二次氧化。
与非金属夹杂物和气泡的存在相关的主要问题为，它们在熔池中的传输。
通过优化的浸入式水口或者优化的铸造工艺参数仔细的调整钢液的流动形态，流动的钢液可能将夹杂物和气泡带到钢液表面，使其进入被液态渣层从而去除。
否则它们会被凝固坯壳捕获，造成最终产品的缺陷。
显然，夹杂物和气泡传输依靠流动。
因此，已经建立了很多模型研究金属液在熔池中的流动，并且，最近也直接地研究了流动对夹杂物传输的影响。
大部分的研究者都只考虑了单相耦合，即金属液流动对夹杂物的运动轨迹的影响，而夹杂物对流动的影响却被忽视了。
然而，一个综合的模型应该考虑离散相和金属液流动之间的相互作用。
用来模拟夹杂物或者气泡在液态金属液中的传输的模型分为三大类：（1）准单相方法，这里液态金属和夹杂物或气泡被当作是一种“混合物”相处理（这种方法的缺点是不同相之间的相对运动只能近似的考虑）（2）欧拉两相法，这里分散的夹杂物或气泡被看作是一个二次连续相，可以附加动量方程求解；（3）Eulerian–Lagrangian两相模型，这里金属液流动利用欧拉框架求解，然而夹杂物或气泡的运动轨迹在拉格朗日框架内处理。
1 过热overheat特征：钢板表面呈现大面积连续的或不连续的蓝灰色粗糙麻面或鳞片状翘皮，通常表面会出现一定深度的脱碳层，内部晶粒组织粗大，并伴有魏氏组织出现。
成因：钢坯在加热炉高温段停留时间较长或加温度过高，或者是家热炉内的氧化性太农，造成钢坯表面过度氧化。
影响：钢坯过热，使钢板表面产生一定深度的脱碳层，不仅使钢板表面严重粗糙，内部晶粒过分长大，而且严重降低了钢板力学性能和加工性能，使过程中易在钢板表面形成不规则、深度较浅的裂纹，对钢板的质量有致命的影响。
预防：（1）制定合理的加热制度，控制加热温度、加热速度和加热时间，防止钢坯产生过热（烧）现象；（2）控制炉内气氛，在保证燃料完全燃烧的前提下，尽量减少过剩的空气量，采取微正压控制，减少炉门的开启时间，防止冷空气吸入。
2 麻点pockmark特征：在钢板表面形成局部的或连续的成片粗糙面，分布着大小不一、形状各异的铁氧化物，脱落后呈现出深浅不同、形状各异的小凹坑或凹痕。
实例见图2-1~图2-7。
成因：由于钢坯加热后表面生成过厚的氧化铁皮（钢坯加热时有部分区域由过热现象）子轧钢之前没有得到清理或清理不彻底，在轧制之前氧化铁皮呈片状或块状等形态压入钢板本体；轧后氧化铁皮冷却收缩，在受到震动时脱落。
，在钢板表面留下大小不一、形状各异、深浅不同的小凹坑或凹痕。
此外，没其中的教友喷射或燃烧的气体腐蚀，也会形成焦油麻点或气体腐蚀麻点。
影响：对钢板表面质量的影响程度取决于麻点在钢板表面形成的凹坑或凹痕的深度及对钢板表面质量要求的严格程度。
通常情况下，经过修磨清理后，其深度不超过相应标准规定者不影响使用。
预防：（1）按坯料规格及钢种的不同合理控制加热炉各段的加热温度，合理控制煤气（燃油）、空气配比，提高燃烧的充分性；（2）加热炉待温时要有效地控制烧嘴火焰的强度，避免火焰长时间对钢坯直接烧蚀；（3）保证高压水压力，确保除磷效果。
3 氧化铁皮压入rolled-in scale特征：钢板表面压入的氧化铁皮可分为一次氧化铁皮和二次氧化铁皮，一次氧化铁皮多为会褐色Fe3O4鳞层；二次氧化铁皮多为红棕色FeO和Fe2O3鳞层组成。
金属冶炼过程气泡运动特性研究张广君;张小辉【摘要】In the process of metal smelting, the smoke and excess air generated by fuel combustion will produce bubbles in the melt, and the movement characteristics of the bubbles in the melt will have an important impact on the smelting effect of the metal. The high temperature, closed smelting conditions and the complexity of bubble motion in the process of smelting bring great difficulties to the study of bubble motion. In order to further study the movement characteristics of bubbles in the melt, the application of numerical simulation technology is very important, which provides a solid technical support for improving the efficiency of metal smelting.%在金属冶炼过程中,燃料燃烧产生的烟气和过量空气会在熔体中产生气泡,气泡在熔体中的运动特性会对金属的冶炼效果产生重要的影响.冶炼过程中高温、密闭的冶炼条件以及熔体内气泡运动的复杂性给气泡运动的研究带来了巨大的困难.为了进一步研究气泡在熔体中的运动特性,数值模拟的应用显得至关重要,对提高金属冶炼效率提供给了有效的技术支撑.【期刊名称】《价值工程》【年(卷),期】2018(037)010【总页数】2页(P231-232)【关键词】金属冶炼;气泡;运动特性;数值模拟【作者】张广君;张小辉【作者单位】昆明理工大学冶金与能源工程学院,昆明650093;昆明理工大学冶金与能源工程学院,昆明650093【正文语种】中文【中图分类】TF1110 引言在金属冶炼过程中，为促进熔炼过程中化学反应的有效进行，加快金属熔体和渣的分离，常常会向熔体内喷入惰性气体，惰性气体与燃料燃烧后产生的烟气相混合在熔体内形成气泡，气泡在熔体中不断运动，对熔体产生搅拌作用，从而优化熔炼的效果，提高熔炼的效率。
山西冶金SHANXI METALLURGY Total 188No.6，2020DOI:10.16525/14-1167/tf.2020.06.17试（实）验研究总第188期2020年第6期氮在钢水中的行为及工艺控制研究晏武，付有彭，张忠福，王哲，任涛，孙海坤，李毅（日照钢铁控股集团有限公司，山东日照276800）摘要：氮元素在钢水中含量过高会导致钢材强度升高，降低钢材的韧性及塑性，严重时会影响钢材的时效性并引发“蓝脆”。
本文介绍了炼钢工序增氮及脱氮的机理，并制定了控氮措施，对转炉工序、精炼工序、RH 真空处理阶段做出了针对性的调整，钢水氮得到了有效控制。
关键词：炼钢增氮危害脱氮中图分类号：TF711文献标识码：A文章编号：1672-1152（2020）06-0041-04收稿日期：2020-07-22第一作者简介：晏武（1988—），男，硕士，毕业于安徽工业大学冶金工程专业，主要从事炼钢工艺技术相关工作。
钢中的氮是以氮化物的形式存在，它对钢质量的影响表现出双重性，氮含量高的钢种长时间放置将会变脆，这一现象称为“老化”或“时效”。
原因是钢中氮化物（Fe 4N ）的析出速度很慢，逐渐改变着钢的性能。
钢中氮含量高时，会使钢发生第一类回火脆性，即在250~450℃温度范围内，其表面发蓝，钢的强度升高，冲击韧性降低，称为“蓝脆”。
氮的存在会使铸坯产生结疤和皮下气泡，在轧制过程中产生裂纹和发纹。
氮含量增加，钢的焊接性能变坏，造成焊接热影响区脆化，降低磁导率、电导率。
对于某些钢种氮的存在对其性能有一定的益处，氮可以起到细化晶粒的作用，但由于氮元素原子半径较大，即使在真空条件下扩散速率也不是很大[1]，所以如何有效将钢水中氮去除仍是困扰炼钢工序的一个难题。
1氮对钢的影响在590℃时氮在α-Fe 中最高溶解度时约为0.1%，室温下降到0.001%以下。
对于游离氮含量高的钢，在高温下较快冷却时，铁素体将会被饱和，长时间放置，性能将变脆。
一、实验目的本次实验旨在通过对不同材料中的夹杂物进行观察和分析，了解夹杂物在材料中的形态、分布及对材料性能的影响。
通过对实验数据的分析，为材料的质量控制和性能改进提供依据。
二、实验原理夹杂物是指材料中非金属或金属的微小颗粒、液滴或气泡等杂质。
夹杂物在材料中会对材料的力学性能、耐腐蚀性能、电学性能等产生不良影响。
本实验采用扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）对材料中的夹杂物进行观察和分析。
三、实验材料与方法1. 实验材料：本次实验选取了三种不同类型的材料，分别为A356铝合金、20MnCr5齿轮钢和60Si2Mn-Cr弹簧钢。
2. 实验方法：（1）样品制备：将实验材料制成金相试样，经镶嵌、抛光、腐蚀等工艺处理后，用于夹杂物观察。
（2）夹杂物观察：采用扫描电子显微镜（SEM）观察材料中的夹杂物形态、分布及大小。
（3）夹杂物成分分析：采用能谱仪（EDS）对夹杂物进行成分分析。
四、实验结果与分析1. A356铝合金夹杂物分析通过SEM观察，发现A356铝合金中的夹杂物主要为块状、针状和片状。
EDS分析结果显示，夹杂物主要成分为Al2O3、MnS和MgO等。
2. 20MnCr5齿轮钢夹杂物分析通过SEM观察，发现20MnCr5齿轮钢中的夹杂物主要为Al2O3-MnS复合夹杂物、MnS夹杂物和镁铝尖晶石等。
EDS分析结果显示，夹杂物主要成分为Al2O3、MnS、MgO和CaO等。
3. 60Si2Mn-Cr弹簧钢夹杂物分析通过SEM观察，发现60Si2Mn-Cr弹簧钢中的夹杂物主要为MgO-Al2O3尖晶石、CaS 和硫化钙等。
EDS分析结果显示，夹杂物主要成分为MgO、Al2O3、CaS和S等。
五、结论1. 夹杂物在A356铝合金、20MnCr5齿轮钢和60Si2Mn-Cr弹簧钢中均存在，且形态和成分有所不同。
2. 夹杂物对材料的力学性能、耐腐蚀性能和电学性能等产生不良影响。
3. 通过控制材料的生产工艺，如控制合金元素含量、优化熔炼工艺等，可以有效降低夹杂物含量，提高材料质量。
冶金熔体题目：钢液夹杂物的行为及去除 姓名： 王接喜 学号： 103511050 序号： 20 学院： 冶金科学与工程学院 专业： 有色金属冶金 完成时间： 2010- 12- 29Central South University钢液夹杂物的行为及去除王接喜（中南大学冶金科学与工程学院，长沙，410083）摘要：钢液中夹杂物的行为涉及的内容很广，其基本的物理过程大致包括：形核、生长、聚合、传递等，夹杂物去除可以视为传递过程的结果。
钢中夹杂物去除的主要环节为夹杂物的长大、上浮和分离。
钢中夹杂物去除技术有：气体搅拌-钢包吹氩、中间包气幕挡墙和RH-NK-RERM法；电磁净化-钢包电磁搅拌、中间包离心分离和结晶器电磁制动；渣洗技术；过滤器技术。
关键词：钢液；夹杂物；生长；去除；中间包；电磁场Behavior and removal of inclusions in molten steelWANG Jiexi, ZHOU Yongmao(School of Metallurgical Science and Engineering, Central South University, Changsha, China410083)Abstract：The behavior of inclusions in molten steel includes physical processes such as nucleation, growth, polymerization and transmission. The removal of inclusions can be seen as the result of transmission, which involves inclusion growth, floating and separating. The key progress on technique for removal of inclusions in steel is gas stirring-ladle argon blowing, gas shielding weir and dam in tundish, RH-NK-RERM method, electromagnetic cleaning-ladle electromagnetic stirring, tundish centrifugal separating and mold electromagnetic braking, slag washing and filter technique.Key words：molten steel, inclusions, growth, removal, tundish, electromagnetic field引言钢中非金属夹杂物事氧化物、硫化物、氮化物、硅酸盐等以及由它们组成的各种复杂化合物的统称[1]。
钢种夹杂全解析[引用2009-06-12 20:45:45]字号：大中小1、钢中夹杂物的长大、上浮与分离钢中尺寸较小的夹杂物颗粒不足以上浮去除，必须通过碰撞聚合成大颗粒，较大的夹杂物陆续上浮到渣层，离开钢液。
在强湍流下，夹杂物碰撞聚合非常迅速，例如在0.1m2/s3的强湍流条件下，夹杂物半径长大到100μm只要2min。
直径为100μm的Al2O3夹杂物从钢液表面下2.5m上浮到钢液表面需要4.8min，直径为20μm的夹杂物，上浮时间增加到119min。
从钢液中分离夹杂物的主要途径包括两种：（1）被表面的渣层吸附；（2）被壁面耐火材料吸附。
2、钢中夹杂物去除技术2.1气体搅拌2.1.1钢包吹氩吹氩搅拌是钢包炉重要的精炼手段之一，钢中夹杂物被气泡俘获去除的效率决定于吹入钢液中气泡数量和气泡尺寸。
钢包底吹氩用透气砖平均孔径一般为2～4mm，在常用的吹氩流量范围产生的气泡直径为10～20mm。
而有效去除夹杂物的最佳气泡直径为2～15mm，并且气泡在上浮过程会迅速膨胀。
因此，底吹氩产生的气泡捕获小颗粒夹杂物概率很小，对细小夹杂物去除效果不理想。
在钢包底吹氩过程中，过强的搅拌功会导致钢水的二次氧化及卷渣。
为了去除钢中的细小夹杂物颗粒，必须钢液中制造直径更小的气泡。
将氩气引入到足够湍流强度的钢液中，依靠湍流波动速度梯度产生的剪切力将气泡击碎，可将大气泡击碎成小气泡。
钢包与中间包之间的长水口具有高的湍流强度，在此区域钢水流速达到1～3m/s。
在长水口吹氩水模型研究表明，可获得0.5～1mm的细小气泡。
细小的气泡捕获夹杂物的概率很高。
这种方法可显著提高氩气泡去除夹杂物的效率。
2.1.2中间包气幕挡墙通过埋设于中间包底部的透气管或透气梁向钢液中吹入的气泡，与流经此处的钢液中的夹杂物颗粒相互碰撞聚合吸附，同时也增加了夹杂物的垂直向上运动，从而达到净化钢液的目的。
德国NMSG公司的应用结果表明，与不吹气相比，50～200μm大尺寸夹杂物全部去除，小尺寸夹杂物的去除效率增加50%。
钢中氧化铝类夹杂的形成机理和去除效果的基础研究钢中氧化铝类夹杂的形成机理和去除效果的基础研究随着工业化进程的不断推进，钢材作为一种重要的建筑和制造材料，其质量对于产品的性能和可靠性影响至关重要。
而钢中的夹杂物是影响钢材质量的主要因素之一。
尤其是在钢中出现的氧化铝类夹杂物对钢的性能及可靠性具有重要影响。
了解氧化铝类夹杂物的形成机理以及如何有效去除夹杂物，对于提高钢材质量至关重要。
1. 形成机理：1.1 氧化铝类夹杂物的来源：氧化铝类夹杂物主要由原料中的金属氧化物，包括铝氧化物（Al2O3）和其他氧化物（如FeO、MnO、SiO2等）等，通过不同的途径进入钢液中。
这些途径包括炼铁过程中的氧化物还原、原料中的氧化物溶解等。
金属氧化物还可能通过钢水接触管道材料或炉衬等形成和进入钢液中。
1.2 形成机制：氧化铝类夹杂物的形成机制与钢液中氧化还原反应和扩散过程有关。
其主要过程包括金属氧化物的溶解和形成夹杂物的水合反应。
2. 去除效果：2.1 传统的去除方法：传统的去除方法主要包括真空处理、浇注和渣化等。
真空处理可以通过增加钢液的气体溶解度，并通过气体从钢中释放的方式，达到去除夹杂物的效果。
浇注是通过改变钢液的流动状态，利用离心力等原理将夹杂物分离出去。
渣化则是通过加入适当的渣料，使夹杂物与渣料发生反应，形成易于分离的化合物，进而实现去除夹杂物的目的。
2.2 新的去除方法：近年来，随着科技的发展，一些新的去除方法也在不断涌现，包括磁场去除、超声波去除、激光去除等。
这些方法通过物理或化学的手段，对钢液中的夹杂物进行有效去除。
钢中氧化铝类夹杂的形成机理和去除效果的研究具有重要的意义。
通过深入了解氧化铝类夹杂物的形成机理，我们可以针对其形成机制采取相应的控制措施，从根本上减少夹杂物的产生。
研究新的去除方法有助于提高夹杂物去除的效率和质量。
这将对提高钢材的质量和性能，进而促进工业化进程产生积极的影响。
个人观点和理解：作为一名写手，通过撰写这篇文章，我对钢中氧化铝类夹杂的形成机理和去除效果有了更深入的了解。
钢中夹杂物对氢扩散行为的影响规律周池楼;刘先晖;张永君;张耕【期刊名称】《天然气工业》【年(卷),期】2022(42)9【摘要】临氢环境下,钢中夹杂物可导致夹杂处诱发氢致裂纹等现象,但由于夹杂物具有复杂的取向、形状、尺寸和分布特征,其对氢扩散行为的影响机理和规律还需进一步深入研究。
为此,在建立含夹杂基体的二维氢扩散仿真模型的基础上,分析了夹杂取向、分布、形状及尺寸对氢扩散特性的影响规律。
研究结果表明:(1)随着夹杂与氢扩散之间夹角θ的增大,氢扩散通量J和表观扩散系数D均下降,且在0°~45°范围的下降幅度远大于45°~90°范围,夹杂对氢的通道效应减弱,陷阱效应增强;(2)堆叠式分布的夹杂,其对通道/陷阱效应的影响大于并列式分布。
θ=90°且靠近加氢侧的夹杂会捕获更多的氢,更易导致材料出现氢鼓泡;(3)θ=90°时,夹杂沿不同方向的变形会导致D呈现相反的变化趋势,而θ=0°时,D随夹杂长短轴比δ的增大而增大,但当δ<10时,D仍小于基体扩散系数;(4)减小夹杂物尺寸并使其在钢中弥散可降低氢的大规模富集,从而显著减小夹杂对氢扩散的影响范围。
结论认为,数值模拟结果揭示夹杂性状对钢中氢扩散行为的影响机理,为认识钢中氢的局部扩散行为和探究氢损伤、氢致开裂等现象具有重要意义,可为纯氢系统用钢的氢损伤预防提供理论支撑和技术参考。
【总页数】10页(P135-144)【作者】周池楼;刘先晖;张永君;张耕【作者单位】华南理工大学机械与汽车工程学院;广东省安全生产协同创新中心;广东省特种设备检测研究院【正文语种】中文【中图分类】TG1【相关文献】1.氢陷阱对纯净钢SM490B中氢扩散行为的作用2.MnS夹杂对钢中氢扩散行为的影响3.阴极充氢条件下氢在X80管线钢中的扩散行为研究4.塑性变形对氢在钢中扩散行为的影响5.显微组织对海洋立管用钢氢扩散行为的影响因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
