内容发布更新时间 : 2024/6/29 12:06:02星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

钢中非金属夹杂物分析可行性研究报告

1．概要

钢中非金属夹杂物的来源

钢铁冶炼是一个非常复杂的物理化学过程。随着冶炼技术的不断进步，钢的品质得到不断提升。但是，不管采用何种先进的冶炼技术，钢中总还是不可避免地存在或多或少的非金属夹杂物，其来源大致为以下几方面：

① 脱氧、脱硫产物，特别是一些比重大的产物没有来得及排除。

② 随着钢液温度的降低，S、O、N等杂质元素的溶解度下降，于是这些不溶解的杂质元

素就呈非金属化合物在钢中沉淀。 ③ 带入钢液中的炉渣或耐火材料。 ④ 钢铁被大气氧化所形成的氧化物。

通常将前两类夹杂物称为内生夹杂物，后两类夹杂物称为外来夹杂物。

内生夹杂物的类型和组成取决于冶炼的脱氧工艺和钢的成分，尤其是与S、O、N亲和力强的元素含量，如Al、B、Mn、稀土、Ca等。而与S、O、N亲和力弱的元素，如Ni、Co等，即使它们含量变化很大，对夹杂物也不产生明显影响。

外来夹杂物系偶然生成，通常颗粒大，呈多角形，为成分复杂的化合物，分布也没有规律。在钢中的含量通常只占夹杂物总量的很小一部分，而且往往是难以确定的。 夹杂物对钢性能的影响

钢中非金属夹杂物的存在通常被认为是有害的。主要表现对钢的强度、延性、韧性、疲劳等诸方面的影响。所以冶炼中应采取各种技术措施，尽可能降低其含量，并科学地调节夹杂物的类型、分布、形态等，使其对钢的性能的影响降低到最低限度。 ① 夹杂物类别的影响

铝镇静钢在连铸时，高熔点的Al2O3夹杂物易粘在中间包的水口上面影响浇铸，可通过改变脱氧工艺使钢液中固态的Al2O3夹杂物变为液态的铝酸钙，就可以避免夹杂物在水口上面的粘结。

② 夹杂物颗粒大小及分布的影响

大而集中的夹杂物对钢的性能很有害，而分布弥散和细小颗粒的夹杂物，不仅其危害能消除，有时还有改善钢的性能的作用。例如在室温下，Al2O3颗粒超过1μm时，钢的屈服强度和抗张强度降低，但当夹杂物颗粒小于μm时，屈服强度和抗张强度都将提高。

钢液中有同等量的氧、硫含量时，对小型铸件，由于冷却速度快，夹杂物的颗粒小，分布均匀，对铸件的性能几乎不产生影响。然而对大型铸件，由于冷却速度慢，夹杂物产生偏析，颗粒粗大，对铸件的性能将会产生较大的影响。 ③ 夹杂物形状的影响

硫化锰是钢中常见的夹杂物，在铸钢中如形成球状硫化锰，则钢体在热加工过程中不易变形，而且能减少各向异性，因而对钢件的机械性能危害很小。但如形成长条状、链状

硫化锰，或形成共晶或沿晶界分布，钢铁在热加工时将产生热脆和裂纹，破坏了钢的基体连续性，因此对机械性能将会产生较大的影响。 2．夹杂物的分析与鉴定

钢中夹杂物的鉴定是一项复杂、烦琐而又费时费力的分析技术。它既需要对夹杂物进行定量分析，又需要在定量分析的基础上，对夹杂物的组成、结构、形态、分布等进行鉴定。目前国内外尚无一种仪器设备可以胜任，通常需要多种仪器设备和手段配合进行。 夹杂物的定量分析

夹杂物的定量分析目前仍采用古老的化学法，分为夹杂物的提取和测定两个阶段。 夹杂物的提取可采用酸溶法、置换法、卤素法、氯化法以及电化学法等。其中以电化① 夹杂物的提取

学法（电解法）应用范围广泛，其缺点是提取时间长。 ② 夹杂物的测定

夹杂物的测定均采用纯化学分析方法，如重量法、容量法、光度法等。

夹杂物的测定是夹杂物鉴定的首要条件，采用化学法进行分析，分析周期长，效率低，需消耗大量的化学试剂，配备众多的分析人员，是一种不得已的低效、高耗费时费力的方法。

夹杂物的鉴定

夹杂物的鉴定分为宏观鉴定和微观鉴定两类。宏观鉴定采用X射线探伤、超声波探伤等，主要是探测钢中大的氧化物夹杂、裂缝、气孔等。微观鉴定采用示踪原子、金相、扫描电镜、电子探针、X衍射等方法。其中以金相法较为常用。 3．GP-100真空直读光谱仪分析钢中夹杂物可行性研究 GP-100真空直读光谱仪的性能

GP-100真空直读光谱仪是一台具有国际先进水平的大型仪器，结构新颖、性能可靠，最多可设置64个分析通道，可一次性同时分析钢中所有主量元素和杂质成分，是任何化学分析方法所无法比拟的。分析过程全自动，分析精度高，重复性好，无人为误差，分析结果直读、打印，数据可长期保存，是建立现代化实验室的理想仪器。其主要性能指标如下： ① 技术指标 a． 光谱室

b．焦距：曲率半径1000mm，帕邢-龙格光学装置，最多可设置64个分析通道（根据用户

需要）。真空型，真空泵为两极油封旋转叶片型，极限真空可达（﹤10mtorr）。 c． 光栅

d．光栅毛坯尺寸：直径63.5mm，厚12mm。 e． 刻划面积：50×30mm f．入射角：35° g．刻线：1440条/mm h．波长范围 i． 二级光谱

j． 一级光谱 平均色散率 k．二级：mm l． 一级：mm m．

接收器

n．光电倍增管（全进口），直径Ф13mm，10级侧窗管。 o．试样台

p．密闭式充氩样品架。 q．光源

r． 高能预燃高重复率火花光源，放电频率200Hz、400Hz可调。 s． 计算机及软件

t． 主流品牌机、内存64M、硬盘40G、17″彩显、针式打印机。

DOS软件系统，英文及汉化双版本，具有灵活的样品识别、系统标准化、类型标准化、日常分析、质量检验。灵活的结果显示，结果储存、结果调用/更新、存储结果的统计。多变量回归、系统状态检测等功能。 ② 安全性能指标 a． 绝缘电阻﹥20MΩ。

b．抗电强度AC1500V、50Hz历时1min无击穿。 c． 泄漏电流≤5mA ③ 计量性能指标 a． 分析品种及元素

b．钢铁及其合金中所有主量元素及微量杂质。 c． 分析时间：≤20秒钟。

d．精密度：优于GB/T 4336-2002标准。 分析钢中夹杂物可行性研究 ① 钢中夹杂物的类型

钢中夹杂物由于冶炼和热处理工艺的不同而呈现非常复杂的形态，但大致可分为三大类：即氧化物、硫化物以及一些高熔点的氮化物、硒化物、磷化物、碲化物等。氧化物夹杂又可分为简单氧化物和复杂氧化物以及硅酸盐、硅酸玻璃等。

作为普通碳素钢及中低合金钢中夹杂物的类型要简单得多，通常为氧化铝、氮化硼以及硫化铁、硫化锰等。其中影响钢的性能的主要是氧化铝夹杂。氧化铝根据其化学安定性又分为酸溶铝与酸不溶铝。 ② 分析技术的对比及研究

现以氧化铝夹杂物的测定为例，进行两种分析方法的对比。 a． 化学法测定氧化铝的工艺流程

b．制样（样屑）→ 电解提取→ 残渣灼烧称重→ 酸分解提取（保留残渣）→ 光度法测定

→ 酸溶铝氧化物含量。

c． 保留残渣→ 灼烧称重→ 酸不溶铝氧化物含量。