【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鋼鐵冶金，具體涉及預測鑄坯中tin夾雜析出的方法及鑄坯生產工藝。
技術介紹
1、tin夾雜是具有尖利棱角的方塊形夾雜，而且不易變形，經軋制和熱處理后也不會消失，對鋼的疲勞性能和韌性都有很大傷害，特別是對服役環境惡劣，對性能要求嚴格的軸承鋼、車輪鋼等。因此在冶煉過程中，必須嚴格控制鋼液中ti和n的含量，防止tin夾雜析出。目前，對于鋼中tin的析出的研究較多，主要集中于如何降低鋼水中ti和n的含量，或者采用數值模擬的方式預測tin夾雜的尺寸。而對于給定鋼種判鋼成分判斷該成分范圍下是否會在鑄坯中有tin夾雜析出、析出位置以及如何控制tin夾雜析出沒有系統研究。
2、在現有文獻中，專利申請cn109082493a-降低高鈦微合金化高強鋼中tin夾雜含量的冶煉工藝，通過鐵水預脫硫將硫含量控制在0.010％以下來減輕lf爐脫硫壓力，縮短lf爐精煉周期減輕鋼水吸氮，rh精煉鋼水循環1.5分鐘內真空度達到1mbar以下，3分鐘內完成成分調整，連鑄采用動態輕壓下等一系列措施降低高鈦微合金化高強鋼鋼水中tin夾雜物的數量和尺寸。專利申請cn108913844a-絞線鋼系列鋼種的控氮工藝，通過選用低氮輔料冶煉、lf爐口正壓操作、lf爐埋弧精煉、連鑄保護澆鑄以及煉鋼全程吹氬，將鋼中氮含量控制在60ppm以下，使鋼中tin含量急劇下降。專利申請cn109785907a-一種高強度高疲勞彈簧鋼盤條夾雜物控制方法，主要通過控制鐵水ti含量、使用低ti合金、專用鋼包罐降低鋼中ti含量的辦法使tin夾雜物尺寸進一步細化。專利申請cn1
3、專利申請cn114743604a-一種預測焊絲鋼中tin夾雜物析出的方法和焊絲鋼生產工藝，該方法提出一種焊絲鋼生產工藝，通過熱力學計算的方法預測在設定工藝條件下的焊絲鋼生產過程中是否會有tin夾雜物析出，具體為根據計算出的溫度與鋼種的液相線溫度進行比較，如大于液相線溫度，則有tin夾雜析出，如果預測tin夾雜物析出，則調整生產工藝；如果預測沒有tin夾雜物析出，則按照預設定工藝進行焊絲鋼生產。該方法能夠避免液態鋼水中析出tin夾雜，適用于鋼水中ti和n含量相對較高的情況，如果鋼水中ti和n含量較低，在液態鋼水中達不到析出條件，但是由于偏析的存在，在凝固過程中依然會析出tin夾雜，此時該方法不適用。
4、專利申請cn109785907a-一種鋼液凝固過程中tin夾雜物析出情況的預測方法，該方法首先收集鋼種成分及凝固條件，然后計算鋼液凝固過程中熱和溶質的傳遞，凝固過程中界面胞的生長及凝固過程中tin形核與生長，進而建立fe-c-ti-n四元合金凝固過程中tin析出的數學模型；最后根據澆鑄溫度、鋼種成分、冷速連鑄工藝條件，通過建立的tin析出數學模型對tin析出規律進行預測，并利用數據分析和可視化處理軟件顯示tin的析出信息。該方法在對tin析出的模擬計算中有一項前提假設為僅考慮液相中的tin析出，而實際生產過程中由于偏析的存在，tin夾雜析出絕大多數是在固相中析出，因此該假設不符合實際；另外，文中沒有對模擬的準確性進行驗證。以上技術方法都闡述了通過熱力學計算預測鋼水中是否會產生tin夾雜，嚴格意義上講，鋼水中如果產生tin夾雜，說明鋼水中ti和n含量過高。而在實際生產中，存在的大多數情況是檢測鋼水中的ti和n含量符合內控標準，但是在鑄坯檢測中發現存在tin夾雜，原因在于ti和n元素存在偏析，上述均忽略了這一點。
5、專利申請cn109082493a-降低高鈦微合金化高強鋼中tin夾雜含量的冶煉工藝、專利申請cn108913844a-絞線鋼系列鋼種的控氮工藝-、專利申請cn109785907a-一種高強度高疲勞彈簧鋼盤條夾雜物控制方法、專利申請cn115896400a-一種降低含鈦鋼中氮化鈦夾雜的方法、專利申請cn117004869a-一種控制鋼材中tin夾雜物尺寸的生產方法，上述方法為如何在煉鋼全流程盡可能低的控制鋼中ti和n元素的含量，從而實現控制鋼中tin含量的析出，沒有預先在理論層面上具體闡述對應鋼種在判鋼范圍內是否會產生tin夾雜。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是為了克服現有技術存在的無法預測鑄坯中是否會產生tin夾雜以及析出位置的問題，提供預測鑄坯中tin夾雜析出的方法及鑄坯生產工藝，該方法通過鋼種ti和n含量控制要求，考慮到偏析問題的存在，將鋼水中ti和n含量與固相率聯系起來，預測凝固過程中鑄坯中是否會產生tin夾雜。
2、為了實現上述目的，本專利技術第一方面提供一種預測鑄坯中tin夾雜析出的方法，所述方法包括以下步驟：
3、s1、收集鋼種成分；
4、s2、計算鋼液中ti和n的活度；
5、s3、根據計算得到的鋼液中ti和n的活度計算出鋼液中tin夾雜的析出熱力學條件；
6、s4、將計算得到的鋼液中tin夾雜的析出熱力學條件與鋼種的液相線溫度進行比較，判斷鋼液中是否會析出tin夾雜；
7、s5、建立鋼液凝固過程中固液兩相區實際氮和鈦的濃度積與液相線溫度上的平衡濃度積的不等式方程，判斷鋼液凝固得到的鑄坯中是否會析出tin夾雜。
8、本專利技術步驟s2中，考慮鋼液中各元素之間的相互作用，鋼液中ti和n的活度的計算公式如下：
9、ai＝fi·w[i]?式(1)
10、
11、式(1)和式(2)中，ai為元素i的活度；fi為元素i的活度系數；i為元素ti或者n；j為鋼液中除了i以外的其它元素；表示在鋼液中元素j對元素i的相互作用系數；w[i]為鋼液中元素i的質量分數；w[j]為鋼液中元素j的質量分數。
12、因為通常鋼液的溫度為1873k，所以在具體的實施方式中，本專利技術中計算的是溫度為1873k時鋼液中ti和n的活度。
13、優選地，在步驟s3中，鋼液中tin夾雜的析出熱力學條件的計算公式如本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種預測鑄坯中TiN夾雜析出的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟S2中，鋼液中Ti和N的活度的計算公式如下：
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步驟S3中，鋼液中TiN夾雜的析出熱力學條件的計算公式如下：
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，鋼液中TiN的標準生成吉布斯自由能△G4θ的計算公式如下：
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟S4中，當計算得到的鋼液中TiN夾雜的析出熱力學條件大于鋼種的液相線溫度時，表示鋼液中會析出TiN夾雜；當計算得到的鋼液中TiN夾雜的析出熱力學條件小于鋼種的液相線溫度時，表示鋼液中不會析出TiN夾雜。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟S5中，建立的鋼液凝固過程中固液兩相區實際氮和鈦的濃度積與液相線溫度上的平衡濃度積的不等式方程如下：
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，對式(5)中的fs進行求解，當式(5)中的fs無解時，表示鋼液凝固得到的鑄坯中不會析出TiN夾雜
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，當式(5)中的fs有解時，根據求解出的fs判斷TiN夾雜的析出位置。
9.一種鑄坯生產工藝，其特征在于，所述鑄坯生產工藝包括以下步驟：在鑄坯生產前首先使用如權利要求1-8中任意一項所述的預測鑄坯中TiN夾雜析出的方法，預測在預設定工藝下的鑄坯生產過程中是否會有TiN夾雜析出，如果預測有TiN夾雜析出，則調整冶煉工藝；如果預測沒有TiN夾雜析出，則按照預設定工藝進行鑄坯生產。
10.根據權利要求9所述的鑄坯生產工藝，其特征在于，所述調整冶煉工藝包括以下操作：
...【技術特征摘要】
1.一種預測鑄坯中tin夾雜析出的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟s2中，鋼液中ti和n的活度的計算公式如下：
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步驟s3中，鋼液中tin夾雜的析出熱力學條件的計算公式如下：
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，鋼液中tin的標準生成吉布斯自由能△g4θ的計算公式如下：
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟s4中，當計算得到的鋼液中tin夾雜的析出熱力學條件大于鋼種的液相線溫度時，表示鋼液中會析出tin夾雜；當計算得到的鋼液中tin夾雜的析出熱力學條件小于鋼種的液相線溫度時，表示鋼液中不會析出tin夾雜。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟s5中，建立的鋼液凝固過程中固液兩相區實際氮和鈦的濃度積與液...
【專利技術屬性】
技術研發人員：韓東，沈昶，郭俊波，陸強，常正昇，吳德印，
申請(專利權)人：馬鞍山鋼鐵股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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