二次煉鋼技術(shù)的充分使用已使重要的大型鍛件用鋼的純凈度產(chǎn)生了飛躍的進(jìn)步。與之相應(yīng)的鑄錠技術(shù)和措施也已取得了較大的發(fā)展和廣泛地應(yīng)用。這些成就解決了重要大鍛件用大型鋼錠中的氣體、夾雜物和偏析問(wèn)題。它代表了當(dāng)代大型鍛件的質(zhì)量水平。
然而，由于二次煉鋼技術(shù)與鑄錠技術(shù)的高成本的限制，不可能全部覆蓋普通大鍛件的生產(chǎn)中。再者，制造廠家力圖用簡(jiǎn)單、恰當(dāng)?shù)毓に嚪椒ㄉa(chǎn)出符合技術(shù)要求的大鍛件。這樣,在普通大鍛件生產(chǎn)中，對(duì)上述影響鍛件質(zhì)量的問(wèn)題，仍具有普遍意義。
關(guān)于鋼中夾雜物的生成和去除以及它在鍛壓、熱處理過(guò)程中的變化，對(duì)鍛件性能的影響等問(wèn)題;已經(jīng)在***節(jié)中進(jìn)行了討論，這里著重討論鋼錠中的夾雜物。
鋼液經(jīng)過(guò)出鋼注入鋼包中以及隨后澆注到鋼錠模中，其中非金屬夾雜物根據(jù)斯托克斯定律不斷的上浮。但是,由于出鋼和澆注時(shí)鋼液的攪動(dòng)，對(duì)耐火材料的浸蝕和鋼液的二次氧化過(guò)程,鋼液中夾雜物又不斷增加。實(shí)際上鋼液中非金屬夾雜物的變化不大。
因之，要求鋼液在鋼包中必須有足夠長(zhǎng)的靜置時(shí)間，以促使較大尺寸的夾雜物上浮， 對(duì)減少夾雜物是有利的。
氧化鋁夾雜和一部分硅酸鹽類夾雜在鋼液凝固以前，是以固體顆粒的形式懸浮于鋼液中。而硫化物夾雜和一部分硅酸鹽夾雜是在鋼液的凝固過(guò)程中不斷析出的。凝固中由于鋼錠模壁冷卻產(chǎn)生攪動(dòng)等的影響,懸浮于鋼液中的氧化物等難熔夾雜物在鋼錠中的分布是不均勻的。而硫化物夾雜則主要決定于偏析過(guò)程，在正偏析區(qū)富集更多的硫化物，越向鋼錠中心和越接近冒口，硫化物夾雜的含量越高。
上述是夾雜物在鋼錠中的一般情況。而目前在普通大鍛件用大型鋼錠的生產(chǎn)中，時(shí)而發(fā)現(xiàn)有粗大、密集的夾雜物。其大小往往達(dá)到幾毫米，現(xiàn)在它完全可以里超聲波探傷的方法檢測(cè)出來(lái)。
粗大的夾雜物具有***大的危害性。根據(jù)斷裂力學(xué)的概念，當(dāng)夾雜物的尺寸超過(guò)某一臨界尺寸時(shí)，作為現(xiàn)成裂縫可能在應(yīng)力作用下，使鍛件疲勞斷裂。較小的來(lái)雜物單個(gè)存在時(shí)， 危害性不大。但是當(dāng)成鏈狀或團(tuán)狀的密集狀態(tài)時(shí)，則危害性大大增加。所以，在大鍛件技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)粗大夾雜物和密集夾雜物都作了嚴(yán)格的限制。
這些粗大的夾雜物主要是氧化物類夾雜，其成分除含有大量的SiO2和AI203,以及MnO、FeO以外，還發(fā)現(xiàn)有CaO和MgO。后者的存在，證明了這些夾雜物是耐火材料被浸蝕而混入鋼液的結(jié)果。
資料[103]研究分析了大氣澆注的39個(gè)45.7t到87t鋼錠的30Cr2MoV鋼中的三種粗大堆積夾雜物：粘連片狀?yuàn)A雜、堆聚粗顆粒夾雜和大塊硅酸鹽夾雜。它們的存在是引起鍛件探傷致廢的主要原因。
粘連片狀?yuàn)A雜,其組成是以鋁的氧化物為主,含有一些SiO2和MnO，可見(jiàn)到硅酸鹽顆粒與鋁酸鹽顆粒粘連混雜。A1203是脫氧過(guò)程以固態(tài)直接從鋼液中結(jié)晶出來(lái)。_它上浮時(shí)和由鋼液氧化形成的硅酸鹽薄膜在表面相結(jié)合，受鋼流攪動(dòng)而又卷入鋼內(nèi)，在鋼液中形成 粘連片狀。鍛件檢驗(yàn)中可發(fā)現(xiàn)不同程度的缺陷。
堆聚顆粒夾雜：其組成是A1203為主的夾雜物，形態(tài)呈規(guī)則的棱角形結(jié)晶。另外有高透明的玻璃質(zhì)，它是含有SiO2硅酸鹽。其中Ca0、Na20的含量也較多。它是在高溫鋼液流動(dòng)性良好的條件下產(chǎn)生的，故以顆粒狀存在于鋼中。探傷發(fā)現(xiàn)當(dāng)量尺寸約在Φ2?4mm范圍內(nèi)。
大塊硅酸鹽夾雜：其組成含有CaO 20%~40%、較多的Na20、較少的Al203、Si02 和MnO，表明大塊硅酸鹽來(lái)自飄浮在鋼錠模鋼液表面的渣液。鍛件探傷可發(fā)現(xiàn)不同程度的缺陷。
這些粗大夾雜物的堆聚，尤其在鋼錠水口端的堆聚，除了結(jié)晶下沉或緩凝富集是凝固過(guò)程中的普遍規(guī)律，此外還有鋼流或下落的硬殼將夾雜物帶入底部所形成。
資料[104]認(rèn)為鑄錠工藝的改善是防止形成鋼中粗大夾雜物的關(guān)鍵。如：防止鋼液的二次氧化措施;研究改變粉渣的組成、加入方法 ；冒口發(fā)熱劑的選擇與應(yīng)用；防止表面浮渣混入等。
資料[105]對(duì)真空鑄錠的4個(gè)錠身直徑3404mm、高度3810mm的3.5%NiCrMoV鋼錠的研究認(rèn)為:鋼錠底部存在的粗大夾雜物是由冒口***初凝固的渣殼和保溫帽周壁的塌陷物掉入錠身造成的。只要保持冒口渣殼和側(cè)壁在鋼錠凝固以前不道破損，就不至出現(xiàn)那些粗大的夾雜物。
大型鋼錠中的粗大夾雜物問(wèn)題，在采用恰當(dāng)?shù)蔫T錠工藝和防止?jié)沧⑦^(guò)程中的污染措施以后,是可以解決的。
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