下载文档原格式
冶金特有连铸工复习资料及参考答案一、判断题1.>夹杂物尺寸小于50μm时称为显微夹杂。
( )答案：√2.>N、H、O、S、P都是钢的有害元素。
( )答案：×3.>一台连铸机称为一机。
( )答案：×4.>同样条件下，冷却强度越大，拉坯速度越快。
( )答案：√5.>提高中间包连浇炉数是提高铸机台时产量的唯一途径。
( )答案：×6.>连铸机的冶金长度越长，允许的拉坯速度值就越大。
( )答案：√7.>连铸的主要优点是节能，生产率高，金属浪费小。
( )答案：√8.>立弯式铸机与立式铸机相比，机身高度降低，可以节省投资。
( ) 答案：√9.>立式铸机是增加铸机生产能力极为有效的途径。
( )答案：√10.>弧形连铸机的高度主要取决于所浇铸坯的大小。
( )答案：×11.>更换中间包和更换大包的操作可同时进行。
( )答案：×12.>对于弧形铸机，必须在切割前矫直。
( )答案：√13.>连铸对钢水温度的要求是高温、稳定、均匀。
( )14.>最新型的结晶器铜板是渗透厚度约1mm～2mm的渗透层，寿命比镀层长一倍。
( )答案：√15.>纵裂纹是来源于结晶器弯月面区初生坯壳厚度的不均匀性。
( )答案：√16.>自动脱引锭不掉，应通知中包工降拉速。
( )答案：√17.>铸坯内部质量与冷却强度有关。
( )答案：√18.>铸坯内部缺陷，主要决定于在二次冷却区铸坯冷却过程和铸坯支撑系统合理的二次冷却水分布，支撑辊的对中，防止铸坯鼓肚等是提高铸坯内部质量的前提。
( ) 答案：√19.>铸坯裂纹与钢水成份有关。
( )答案：√20.>铸坯不能带液芯矫直。
( )答案：×21.>中心偏析是铸坯中心钢液在凝固过程中得不到钢水补充而造成的。
高温下铝合金的氧化行为研究随着工业化的发展，人们对于材料的要求越来越高。
由于铝合金具有优良的物理和化学性能，在航空、汽车、轨道交通等领域得到了广泛的应用。
然而，铝合金在高温下容易氧化，导致材料性能降低，甚至直接影响零件的使用寿命。
因此，探索高温下铝合金的氧化行为，找到有效的抗氧化方式，将有助于提高铝合金材料的工程适用性。
1. 氧化行为及其影响高温下的铝合金氧化主要表现为表面氧化和内部氧化两种形式。
表面氧化是指铝合金表面受到氧的侵蚀，形成氧化层。
而内部氧化则是指铝合金内部形成的氧化物。
高温下氧化过程会导致材料质量下降、尺寸变化和力学性能下降。
同时，氧化层会阻碍铝合金与外界进行热交换，并影响铝合金的耐腐蚀性。
2. 氧化机理和影响因素氧化机理包括碳氧化和铝氧化两种方式。
碳氧化是指铝合金中碳元素与氧化物反应，产生CO或CO2，同时释放出游离碳。
铝氧化则是指铝元素与氧化物反应，形成Al2O3相，稳定性较好。
氧化所依赖的因素包括温度、氧气、气压和气氛等。
温度越高，氧化速率越快；氧气浓度越高，氧化反应就越剧烈，并形成大的氧化层；气压越高，氧化层越薄，同时铝合金中游离碳的含量也会下降，减少碳氧化的机会；合适的气氛对于减少氧化层的形成也十分重要。
3. 抗氧化技术为了提高铝合金的耐高温性能，可以采用以下几种抗氧化技术。
（1）合金添加元素技术：向铝合金中添加一定的元素，如锆、铬、硅、钼等，可以提高氧化层的稳定性和抗氧化性能。
例如，钼的加入对于抑制碳化反应和氧化层成分的影响具有显著的作用。
（2）涂层技术：采用SiO2、Cr2O3或Al2O3等化合物制成的涂层，可以防止氧气和碳元素进入铝合金内部，并提高铝合金的耐氧化性能。
（3）真空热处理技术：将铝合金材料进入真空约束条件下，在一定温度下进行预处理和加热处理，消除铝合金表面的氧化物，并提高其氧化层的稳定性。
（4）化学处理技术：采用氧化剂、再生助焊剂和化学还原剂等处理方法，其目的是通过氧化还原反应改善铝合金氧化层的耐火性能和稳定性。
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。
二次阳极氧化工艺嘿，朋友们！今天咱来聊聊二次阳极氧化工艺，这可真是个有意思的玩意儿！你想想看，这就好比给金属穿上了一件特别定制的“花衣裳”，而且还是那种超级酷炫、独一无二的。
二次阳极氧化工艺呢，就是让金属经历两次特别的“变身之旅”。
第一次就像是给金属打个底，让它有个基础的模样。
然后第二次呢，哇塞，那可就不一样了，就像给这个基础模样来了个华丽升级，让它变得更加光彩照人！这过程就好像是一位艺术家在精心雕琢一件艺术品。
咱说这工艺啊，要求可高着呢！得特别细心，就跟照顾宝贝似的。
温度啦、时间啦、溶液啦，每一个环节都得拿捏得死死的，稍有不慎，这“花衣裳”可就不漂亮啦。
比如说温度吧，高一点不行，低一点也不行，这得多难把握呀！但这就是它的魅力所在呀，就像炒菜，火候掌握好了，那菜的味道才叫一个绝。
再说说这溶液，那也是有讲究的，就跟调颜料似的，比例不对，颜色可就出不来你想要的效果。
这二次阳极氧化工艺做出来的东西啊，那质量，杠杠的！不仅好看，还特别耐用。
你说咱平时用的那些手机壳呀、小饰品呀，很多不都是通过这个工艺做出来的嘛。
你想想，你拿着一个经过二次阳极氧化工艺处理的手机壳，那手感，那光泽，是不是倍儿有面子！而且啊，这工艺的应用范围可广啦，可不只是在小物件上。
大到汽车零件，小到一个螺丝钉，都能通过它变得与众不同。
咱普通老百姓可能平时不太会注意到这些，但你仔细想想，身边好多东西其实都有它的功劳呢。
这就像是一场悄悄进行的魔法，在不知不觉中让我们的生活变得更加丰富多彩。
你说，这二次阳极氧化工艺是不是特别神奇？它就像是一个隐藏在幕后的英雄，默默地为我们的生活增添着美好。
咱可得好好珍惜这些通过它变得漂亮又实用的东西呀！这就是二次阳极氧化工艺，一个看似普通却又无比重要的存在！。
一、判断题1.>夹杂物尺寸小于50μm时称为显微夹杂。
( )答案：√2.>N、H、O、S、P都是钢的有害元素。
( )答案：×3.>一台连铸机称为一机。
( )答案：×4.>同样条件下，冷却强度越大，拉坯速度越快。
( )答案：√5.>提高中间包连浇炉数是提高铸机台时产量的唯一途径。
( )答案：×6.>连铸机的冶金长度越长，允许的拉坯速度值就越大。
( )答案：√7.>连铸的主要优点是节能，生产率高，金属浪费小。
( )答案：√8.>立弯式铸机与立式铸机相比，机身高度降低，可以节省投资。
( )答案：√9.>立式铸机是增加铸机生产能力极为有效的途径。
( )答案：√10.>弧形连铸机的高度主要取决于所浇铸坯的大小。
( )答案：×11.>更换中间包和更换大包的操作可同时进行。
( )答案：×12.>对于弧形铸机，必须在切割前矫直。
( )答案：√13.>连铸对钢水温度的要求是高温、稳定、均匀。
( )答案：√14.>最新型的结晶器铜板是渗透厚度约1mm～2mm的渗透层，寿命比镀层长一倍。
( )15.>纵裂纹是来源于结晶器弯月面区初生坯壳厚度的不均匀性。
( )答案：√16.>自动脱引锭不掉，应通知中包工降拉速。
( )答案：√17.>铸坯内部质量与冷却强度有关。
( )答案：√18.>铸坯内部缺陷，主要决定于在二次冷却区铸坯冷却过程和铸坯支撑系统合理的二次冷却水分布，支撑辊的对中，防止铸坯鼓肚等是提高铸坯内部质量的前提。
( ) 答案：√19.>铸坯裂纹与钢水成份有关。
( )答案：√20.>铸坯不能带液芯矫直。
( )答案：×21.>中心偏析是铸坯中心钢液在凝固过程中得不到钢水补充而造成的。
( )答案：×22.>中间包小车的作用是移动中间包。
铝镇静钢的金相组织铝镇静钢是一种具有广泛应用前景的新型材料，其金相组织是决定其性能的重要因素之一。
本文将从铝镇静钢的金相组织的形成机理、性能以及调控方法等方面展开详细阐述。
铝镇静钢是通过对含有铝元素的钢进行连续冷却过程中的相变控制和组织调控而制备得到的。
在冷却过程中，铝元素会与钢中的碳、氮等元素发生反应，形成一系列固溶体、沉淀相和晶间化合物等。
这些相的类型、数量、尺寸和分布状态等，将直接影响到铝镇静钢的力学性能、物理性能和耐腐蚀性能。
铝镇静钢的金相组织通常包括奥氏体、贝氏体、铁素体和铝基固溶体等。
其中，奥氏体是一种具有良好塑性和韧性的组织，其存在可以提高铝镇静钢的强度和韧性。
贝氏体是一种硬脆相，其存在会降低铝镇静钢的韧性，但能够提高硬度和强度。
铁素体是一种具有良好韧性和可塑性的相，其存在可以提高铝镇静钢的延展性和冷加工性能。
铝基固溶体是铝元素在钢中的固溶体化学组成，其存在可以增加铝镇静钢的抗腐蚀性能和耐热性能。
为了获得理想的铝镇静钢金相组织，需要在制备过程中进行相应的组织调控。
一种常用的调控方法是通过合理设计冷却工艺和热处理工艺参数来控制相变过程和组织形成。
例如，可以采用快速冷却和淬火等方法来抑制贝氏体的形成，从而提高铝镇静钢的韧性。
另外，还可以通过合适的合金设计和添加合金元素来调控金相组织。
例如，添加适量的铝元素可以增加铝基固溶体的含量，从而提高铝镇静钢的耐腐蚀性能。
除了组织调控，金相组织的性能也与其显微硬度、晶粒尺寸和晶界特征等密切相关。
通常情况下，金相组织的显微硬度与其强度呈正相关关系，而晶粒尺寸的细化可以提高材料的韧性和强度。
此外，晶界特征也对金相组织的性能有重要影响。
晶界的类型、密度和化学成分等都会对材料的力学性能、断裂行为和蠕变性能产生影响。
总结起来，铝镇静钢的金相组织是决定其性能的重要因素之一。
通过合理的组织调控和适当的合金设计，可以获得具有良好力学性能、物理性能和耐腐蚀性能的铝镇静钢。
浇注过程中铝镇静钢的二次氧化行为黄欣秋 王怀宇(舞阳钢铁有限责任公司科技部)
ReoxidationBehaviorinAlKilledSteelduringCasting
HuangXinqiuandWangHuaiyu(ScienceandTechnologyDepartmentofWuyangIronandSteelCo.Ltd)
1 前言为了减少Al镇静钢的缺陷,就必需提高钢的清洁度。钢中缺陷的原因主要是Al2O3夹杂。认为Al2O3夹杂是由于在浇注过程中钢水中的Al
与钢包渣、中间包渣及进入中间包的空气的二次氧化反应所形成的。在以前的研究中,对钢包渣和中间包渣的二次氧化的动态行为进行了试验室研究。并已确认,
二次氧化行为能用耦合反应模型进行模拟。在该研究中,对浇注过程中的二次氧化行为进行了工厂试验。用一数学模型模拟中间包中Al
含量随时间的变化并把所有二次氧化因素都考虑进去。对浇注过程中的二次氧化有影响的每一个因素,都进行了定量评估,搞清了防止Al2O3夹杂产生的最有效的措施。
2 试验250tRH处理后,Al
镇静钢于二流连铸机上
的浇注示于图1。在稳态浇注情况下,在中间包的两个位置处取钢水试样:
(
a)靠近钢包注流处,(b)中间包出口
处。然而在钢包更换前后(非稳态阶段)因安全原因仅在位置(a)
处取样。
为了测试(FeO+MnO)对二次氧化行为的
影响作用,把钢包渣中(FeO+MnO)
的浓度从
0.5%改变到10%。另外,为了评估吹入中间包内空气的量,于浇注管的里、外侧取气体试样。
图1 浇注过程中取样位置简图3 试验结果3.1 中间包内钢水化学成分的变化在稳态浇注阶段,酸溶铝的含量在中间包出口处比入口处低0.0008%。而[Si]则高0.001%。这里采用的是10炉数据的平均值,因为每个数据都接近分析极限值。图2示出的是[Als]的变化即[Als]RH-TD:
[Als]从RH到中间包的变化,钢包打开后的500s时间中,[Als]在增加,此后在整个浇注过程中大致保持一常值。另外,在整个浇注过程中,
[Als]RH-TD的绝对值随(FeO+MnO
)的增加而增
加。3.2 中间包气氛中氮分压的变化在钢包打开时,PN2在浇注管内部压力高达约为0.8×10
5
Pa,因为在钢包交换时,空气流入了
注管中。然而,此后PN2急剧下降。另一方面,在整
・73・第8卷第3期宽厚板个浇注过程中,管外部PN2小于3×102Pa。这足以证实:仅在钢包交换时,空气对二次氧化产生影响。图2 酸溶铝在中间包出口处的变化4 讨论4.1 浇注过程中的二次氧化模型为了弄清楚浇注过程中每个因素对二次氧化的影响,必须精确模拟在浇注过程中二次氧化反应引起[Als]的变化。然而,这很难模拟,因为如图3所示,在浇注过程中同时出现三个反应,且必须考虑中间包中钢水的流动性。图3 浇注过程中的二次氧化反应因素4.2 模拟中间包中的钢水流动为了测试中间包中钢水的流动,把30kg的Ni合金添加到中间包入口,作为金属示踪剂,并依次在出口处取样。图4示出的是Ni合金添加后,在中间包出口处Ni含量的变化。符合(○,●)表示的是在如图1所示的中间包出口处观察到的数据,这些数据的差别很小。实线表示的是用搅拌箱模型计算的结果,经搅拌箱完全搅拌后,中间包内钢水的流动状况大致如图5所示,并用方程(1)表示为:
∃[Ni]n={
p
(
p-1)!}・(p・TT0)・exp
(-p・TT0)(1)式中:P——箱子总个数;
∃[Ni]
n——中间包出口处Ni含量的正常增
量;
T——Ni添加后的时间;
T0
——金属在中间包内的保留时间。
图4 Ni合金添加后,中间包出口处Ni含量的变化图5 用搅拌箱模型模拟中间包钢水的流动如图4所示:用p=3计算的结果与所观察的结果相似。因此可以确定:钢水在中间包的流动可以用3箱模型进行模拟。4.3 浇注过程中钢包内[Als]的变化。钢水流入中间包时,由于钢包渣的二次氧化引起金属中溶铝的变化。当钢水注入中间包时,由于渣流入钢液中增加了其相对容积,假定其反应速率也增加,如图6所示。考虑到这种情况,这种耦合反应模型用罗伯逊等人开发的用于脱硫的反应模型来计算钢包中[Als]的变化。在以前的研究中已证明这也适用于钢包渣和中间包渣引起的二次氧化。
・83・2002年第3
期图6 浇注过程中,渣使钢水相对容积的增加把(FeO+MnO)
从1%改变到15%后,该结
果示于图7。一直到浇注中期[Als]才逐渐减少,
临近结束时才急剧减少,另外,渣中的(FeO+
MnO)越高,[Als]减少越快。
图7 用耦合反应模型计算的钢包中[Als]的变化4.4 对中间包内二次氧化的质量传导系数的估算根据方程(2)估算钢水中的Al与中间包渣内SiO2的反应。4[Al]+3(SiO2)=3[Si]+2(Al2O3)(2)在稳态浇注阶段,入口处到出口处[Si]的增量可以从[Als]的减少来进行化学计算。所计算的[Si]的增量与所观察的大致相当,这就说明中间包内空气中的氧在稳态浇注阶段几乎不影响二次氧化。假定在稳态浇注阶段Al仅被中间包渣氧化,那么质量传导系数可用下述方法来计算。中间包内钢水的流动性假定用了一箱串联模型进行表达,该模型确认为对前面的章、节也适用。
把该模型同二次氧化的耦合反应模型相结合,该表达式可推导为:
dCidt=(Ci-1-Ci)(T0p)+Ri
(3)
式中:Ci——用耦合反应模型计算的钢水在箱i
中的浓度(%);
C0
——钢水流到中间包的浓度(%);
Ri——在单位时间内箱i中浓度的变化。那么钢水中质量传导系数Km在中间包内被确定为来源于[Als]和[Si]从中间包入口处到出口处的变化。因此,钢水中的质量传导系数Km确定为6.0×10
-5
ms,在以往的实验室试验中,证
明质量传导系数与钢水流动速度密切相关,中间包内二者的关系示于图8,并把它与实验室结果进行比较,该图与用实验室结果得到的直线能很好地吻合。
图8 钢水流动的速度与质量传导系数之间的关系4.5 空气进入中间包引起的二次氧化在中间包交换时,由浇注管内的空气引起的二次氧化由下述方式评估。钢水从钢包注入中间包时夹带的气体容积用一种数学模型来计算,假定夹带气体中的总氧量与钢水中的Al发生反应,那么就可计算出[Als]
的变化。4.6 浇注过程中所用因素都考虑进去的二次氧化模型结合前面提到的模型,浇注过程中中间包内[Als]随时间的变化可用下述步骤估算:首先,将钢包内[Als]的初始值设定为零,浇注过程中中间包内[Als]的变化可用方程式(3)来计算,然后把计算所得的[Als]值代入作为初始值,再计算一次[Als]的变化。以此方式反复计算,
直到该值集中。另外,仅当钢包打开时,应考虑进去3箱模型中在第一箱计算出的由空气产生二次
・93・宽厚板氧化引起的[Als]变化。把计算出的值同图9中观察到的数值进行比较,计算的结果与观察到的结果在稳态和非稳态阶段都能很好地吻合,在非稳态阶段计算出的[Als]下降,反映了上一炉次中钢包内的[Als]急剧降低。因此应该正确认为:如图7所示的那样,当渣使钢水的相对容积增加时,钢包中[Als]的下降率增加。图9 用二次氧化模型计算的∃[Als]RH-TD的变化与所观察的结果相比较把钢包渣中的(MnO+FeO)从0变化到15%,计算出浇注过程中的[Als]行为。图10示出的是在稳态和非稳态阶段钢包渣中(FeO+MnO)同∃[Als]RH-TD的关系,用钢包更换后1100s和60s时的值来表示。该值在稳态和非稳态阶段与所观察到的数值都能很好的吻合。另外,在稳态和非稳态阶段计算线的间断处表示的是中间包渣的二次氧化量,以及分别是钢包渣和空气的二次氧化量。图11表明的是每个二次氧化因素对稳态和非稳态阶段∃[Als]RH-TD的作用。可以看出,当(FeO+MnO)大于5%时,[Als]的降低主要是由于两个阶段的钢包渣引起的。因此,在诸如这次试验的操作状态下,首先应减少钢包渣中的(FeO+MnO)是明智之举。然后再采取措施阻止中间包渣和空气产生的二次氧化。图10 在稳态和非稳态阶段,∃[Als]RH-TD与钢包渣中(FeO+MnO)的关系。
图11 在稳态和非稳态阶段,单个脱氧因素对∃
[Als]RH-TD的作用
5 结论对浇注过程中的二次氧化行为进行了工厂试验,在考虑所有二次氧化因素,即钢包、中间包渣及进入中间包的空气等因素的情况下,对浇注过程中中间包内[Als]的变化用计算模型进行了很好地模拟。并对两阶段每个因素对[Als]的降低作用进行了定量分析。很明显,减少钢包渣中的(FeO+MnO)对减少两阶段的二次氧化最有效。
・04・2002年第3
期
