品种钢与洁净钢冶炼

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1、洁净钢的冶炼课程学分：1.5课程学时：24考查方式：平时成绩40%考试成绩60%课程学习按时上课上课认真听讲做好笔记认真做好平时作业考前认真复习考试范围1纯净钢生产工艺的基础理念2国内外纯净钢生产水平3钢的纯净度的评价方法4纯净钢先进生产技术概况主要内容5纯净钢生产实例关于纯净钢(puritysteel)或洁净钢(cleansteel)的概念,目前国内外尚无统一的定义,但一般都认为：洁净钢是指对钢中非金属夹杂物(主要是氧化物、硫化物)进行严格控制的钢种,这主要包括:钢中总氧含量低,非金属夹杂物数量少、尺寸小、分布均匀、脆性夹杂物少以及合适的夹杂物形状。因此，为了获得较高的洁净度水平，在

2、炼钢过程中控制非金属夹杂物的尺寸、分布、成分和形状是非常重要的。纯净钢则是指除对钢中非金属夹杂物进行严格控制以外,钢中其它杂质元素含量也少的钢种。钢中的杂质元素一般是指C、S、P、N、H、O。1纯净钢生产工艺的基础理念1纯净钢生产工艺的基础理念广义的纯净钢是脱除了不希望有的溶质元素（碳、氮、氢、磷和硫）的钢种，狭义的纯净钢是用钢中全氧量来评价，目前重点是有害氧化物夹杂的纯净化。纯净钢生产工艺的基础理念是控制夹杂物的数量、尺寸、分布和种类，求得所希望的产品性能。主要技术来自铁水预处理、钢的冶炼、脱氧、二次精炼和连铸，通过合理设计中间包和浸入式水口结构、采用电磁搅拌等手段合理控制中间包和结

3、晶器内流场，也采用各种措施防止外来夹杂，如防止炉渣进入大包，防止炉渣、保护渣、耐火材料使钢水二次氧化。1纯净钢生产工艺的基础理念钢中非金属夹杂物的来源：（1）加入脱氧剂后生成的脱氧产物、裸露的钢液被大气氧化和被耐火材料氧化生成的二次氧化产物；（2）来源于耐火材料（例如填充物）的夹杂物，由于耐火材料渣线或内衬受化学腐蚀或机械侵蚀的产物；(3)卷渣产生的夹杂物，渣钢界面上钢水流速较大以及渣的乳化使液态渣滴卷入到钢液中。1纯净钢生产工艺的基础理念钢中非金属夹杂物（氧化物）分为两类：（1）内生夹杂物指脱氧和二次氧化过程产生的氧化物夹杂。脱氧的目的是为了避免在钢液凝固过程形成影响铸坯致密性的一氧

4、化碳气体，主要通过将钢液中的溶解氧降低到一定水平来避免一氧化碳的产生。经常用脱氧剂（例如铝、硅铁或锰铁）和钢液中的溶解氧反应：1纯净钢生产工艺的基础理念（2）外来夹杂物指卷渣或耐火材料侵蚀造成的夹杂物。外来夹杂物大多为复合氧化物夹杂，一般多来自钢渣界面湍流形成的卷渣。在炼钢温度下，外来夹杂物多为液态球形夹杂物，尺寸在10~300μm。钢渣界面的湍流是由浇铸、强烈搅拌、涡流或液面控制不稳定等原因造成的。另外一种外来夹杂物为钢水或炉渣与耐火材料反应生成的。固态外来夹杂物经常来自耐火材料的破损，例如磨损、热振动、侵蚀或其他的固态碎片。镇静钢的脱氧方法铝镇静钢：用过剩铝脱氧，[Al]S>0.0

5、1%.硅铝镇静钢：Si+Mn+少量Al;硅镇静钢：Si+Mn;1纯净钢生产工艺的基础理念硅镇静钢对于硅镇静钢，控制Mn/Si，使其生成液态的MnO·SiO2,钢水可浇性好，但与Si、Mn相平衡的[O]D高，约为（40-60）ppm,在结晶器内钢水凝固时易产生皮下针孔和气泡，影响铸坯质量。采用Si+Mn脱氧后，使钢水可浇性好（不堵水口），又不使铸坯产生针孔或皮下气泡，要控制钢水中溶解[O]D在（10-20）ppm。对于含碳较高（高碳钢、弹簧钢）的硅镇静钢，为避免Al2O3的危害，一般不加铝脱氧，而是用低铝的铁合金脱氧，钢水中的酸溶铝极低，[Al]S<0.002%,则钢中溶解氧[O]D较高

6、。1纯净钢生产工艺的基础理念为降低钢中[O]D，在LF精炼采用白渣操作+氩气搅拌，钢渣精炼扩散脱氧，既能把钢水中[O]D降到20ppm以下，也能有效地脱硫（[S]<0.01%）。图1表示硅镇静钢，LF精炼后钢水中[O]D与水口堵塞和针孔的关系。表明：[O]D<10ppm，——水口堵塞增加；[O]D>20ppm，——铸坯针孔增加；[O]D=10~20ppm，——最佳范围。Mn/Si低时形成SiO2夹杂，增加了水口堵塞的可能性；Mn/Si高时形成典型的MnO·SiO2（54.1%:45.9%），夹杂物容易上浮；铁合金中铝：带入的铝使钢水中[Al]S>0.003%形成固态Al2O3；控制LF

7、白渣精炼时间，减少MgO·Al2O3生成。1纯净钢生产工艺的基础理念水口堵塞、铸坯针孔与[O]的关系1纯净钢生产工艺的基础理念硅铝镇静钢如果既要保持连铸的可浇性又要防止铸坯产生皮下针孔和气泡，应采用Si+Mn+少量Al脱氧;蔷薇辉石(2MnO·2Al2O3·5SiO2)，一种硅酸盐矿物，以其特有的玫瑰红色，明显的解理，较高的硬度作为鉴定特征锰铝榴石(3MnO·Al2O3·3SiO2)1纯净钢生产工艺的基础理念脱氧产物夹杂物化学成分控制目标——锰