生巨大的压力,当其聚集压力超过该处钢的强度极限时,产生裂纹,使钢的机械性能(特别是塑性)降低,甚至断裂。裂纹的部位常呈银白色圆点,称为白点。
③钢中含有较多的氢还会使钢锭产生点状偏析,以及使钢锭上涨或产生内部疏松。
(2)氮对钢质量的影响
氮对钢质量的影啊表现为不良和有益两个方面。不良影响主要表现在以下几个方面:
①氮使钢产生时效硬化。氮在低温下它是过饱和状态,必然从钢中析出。但是钢中的氮不是以气体存在,而是呈弥散的固态氮化物缓慢地从钢中析出,逐渐地改变着钢地性能,使钢的强度和硬度增加,塑性和冲击韧性显著降低,这种现象称为老化或时效。。老化时还引起磁导性降低,电阻增大。
②钢中含氮是导致蓝脆的主要原因。所谓蓝脆是指在250—450℃这个温度范围内钢的强度升高,冲击韧性降低;由于钢在这个温度下加热时,表面发蓝而得名。
③钢液中含氮高时还会导致钢锭疏松甚至产生气泡,如果皮下气泡距钢锭表面太近,热轧时容易引起开裂使钢锭报废。
④在氮和氢同时存在的条件下,使氢的腐蚀更加剧烈,这是由于氮能生成比碳化物更稳定的氮化物,使碳从碳化物中分解出来。从而加快了氢和碳的反应。
(3) 氧对钢质量的影响
氧在钢中主要以FeO形式存在。氧对钢性能的影响即破坏钢锭的合理结构,降低钢的机械性能(如钢的塑性、韧性),残留在钢中的FeO能同钢中的FeS形成910℃的低熔点共晶体(机械混合物),分布在晶界上,从而加剧硫对钢的热脆性。
(4) 非金届夹杂物对钢质量的影响
钢中非金属夹杂物按其化学成分不同可分为氧化物、硫化物、氮化物等,而以氧化物(如FeO,SiO2,Al2O3),硫化物(主要是FeS,MnS)以及它们组成的各种不同成分的硅酸盐等复杂化合物,占钢中夹杂物的绝大部分。按钢中夹杂物来源可分为内在夹杂物和外来夹杂物两类。内在夹杂物是钢水在熔炼和冷凝过程中物理化学反应生成的、未能从钢水中排除的反应生成物,如MnO、SiO2、MnS、TiN等,这是钢中非金属夹杂物的主要部分。外来夹杂物是在熔炼、出钢和浇铸过程中落入和混入钢水的耐火材料和炉渣(如与生铁、废钢等一起进入炉内的非金属物质)。
钢中非金属夹杂物所占数量或总体积虽然不多,但它们在钢中呈独立存在,与钢本身性质完全不同,它破坏了钢的基体的连续性,造成了组织上的不均匀,
从而降低了钢的强度、塑性、韧性,使钢的冷热加工性能乃至某些物理性能变坏。
5.2.6 RH法脱气
(1)工艺原理
钢液的真空脱气在一座特殊的真空室中进行。这个真空室内砌有耐火砖衬,其底部有两个用耐火材料制成的并可插入钢液中的管子,即钢液上升管和下降管,当向上升管中通入驱动气体,就能促使钢包中的钢液,经真空室而循环。
(2)工艺过程:
首先将钢水吸入真空室,接着在两个上升管的侧壁向钢水内吹入氩气。这些氩气在钢水的高温和真空室上部的低压作用下迅速膨胀,导致钢水与气体的混合体的密度沿着浸入管的高度方向不断降低,在由密度差产生的压力差的作用下,使钢水进入真空室。进入真空室的钢水与气体的混合体在高真空的作用之下释放出气体,与此同时,使钢水变成钢水珠,钢水珠内欲脱除的气体在高真空的作用下向真空中释放的过程中又使钢水珠变成更小的钢水珠,从而达到了十分好的脱气效果。释放了气体的钢水沿着下降管返回到钢包中。这样循环若干次后,可将钢液中的气体降到相当低的水平。 (3)RH法优点:
①脱气效果较好。由于输入驱动气体,在上升管内生成大量气泡核,进入真 空室的钢液又喷射成级细小的液滴,大大增加了钢液脱气表面积,因而有利于脱气的进行。
② 温降小。一般处理温降只有30~50℃,而且在脱气过程中还可进行电加 热,因此钢液在炉内只需少许过热。
③处理范围较大。用同一设备能处理不同容量的钢液,也可以在电弧炉和感 应炉内进行处理。 5.2.6RH精炼脱气原理图