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huhuhuhu15

新虫 (小有名气)

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专业: 金属材料的微观结构

[交流] 高温原位观察钢中夹杂物聚集行为与连铸过程中水口堵塞的关系已有1人参与

了解非金属夹杂物在液态金属中的运动规律对纯净钢生产具有重要意义。利用超高温激光共聚焦显微镜（VL2000DX-SVF18SP）研究了不同Ti、Al含量对低碳钢中非金属夹杂物团聚行为的影响。

图1样品A中夹杂物团聚过程的原位观察

图1为Al、Ti复合脱氧合金化低碳钢中夹杂物团聚的典型原位观察图像，可以看出小尺寸夹杂物不断向大尺寸夹杂物移动，夹杂物之间的初始距离为68.43lm，最终它们团聚形成新的大尺寸夹杂物，即团簇。产生这种现象的原因是大尺寸夹杂物具有较大的吸引力，不断吸附小尺寸夹杂物，并最终形成更大尺寸的夹杂物。夹杂物的不断团聚也会导致大量大颗粒的产生。钢中夹杂物的大小，最终影响连铸工艺的效率和铸坯的质量。

图2样品B中含钛夹杂物运动的原位观察

含Ti脱氧合金化低碳钢中的夹杂物如图2所示。可以看出，含Ti夹杂物之间没有明显的团聚，而是在钢液中随机运动，夹杂物之间的最大距离为97.1 lm，最小距离为74.2 lm，原因是在含Ti低碳钢中，夹杂物主要是具有较小尺寸范围的Ti基氧化物（下文中的TiOx）。在这种情况下，钛基夹杂物从下文中命名为TiOx，因此夹杂物之间的吸引力相对较小，夹杂物不倾向于团聚，而是随机运动。

结论：
1.实验结果表明，钢液中Al2O3由于夹杂物间的强吸引力，容易团聚形成大尺寸团簇，而TiOx夹杂物间的吸引力较小，不易形成大尺寸团簇。
2.夹杂物间的吸引力随着小尺寸夹杂物半径的增大和作用距离的减小而增大，在现行钢种和夹杂物类型系统中，这种变化导致了 3.92× 10–18 —1.08×10–15N的范围。
3.对连铸后水口堵塞的取样分析表明，凝固过程中大尺寸团簇Al2O3的团聚是造成水口堵塞的主要原因。在浇注含Al、Ti的低碳钢时，水口内表面的TiOx含量不多，但仍对水口堵塞有影响。

参考文献：