炼钢－精炼－连铸钢中夹杂物控制---蔡开科

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1、炼钢－精炼－连铸钢中夹杂物控制蔡开科孙彦辉倪有金北京科技大学冶金与生态工程学院2008年9月1目录1前言2洁净钢概念3转炉终点氧活度的控制4脱氧和夹杂物的控制5浇注过程中的二次氧化产物的控制6连铸坯中的夹杂物7炼钢生产过程中夹杂物控制对策8结语21前言所谓连铸钢水准备，实质上就是连铸钢水质量控制。只有得到良好的钢水质量，连铸机才能达到生产率高、铸坯质量好。所谓良好的钢水质量：ò钢水温度ò钢水成分ò钢水可浇性ò钢水纯净度（S、P、N、H、T[O]）ò钢水夹杂物（数量、尺寸、形态、类型）根据钢种和产品用途，对连铸钢水质量有不同的要求。通过炼钢和炉外精炼

2、来达到上述要求，得到良好的连铸坯质量。所谓连铸坯质量包括：ò铸坯洁净度（夹杂物数量、类型、尺寸、分布）ò铸坯表面质量（裂纹、夹渣⋯）ò铸坯内部质量（裂纹、夹杂物、疏松、偏析⋯）图1.1炼钢生产流程示意图如图1.1所示，从炼钢生产流程来看，铸坯洁净度主要决定于钢水进入结晶器之前的炼钢精炼工序。铸坯表面质量主要决定于钢水在结晶器凝固过程，铸坯内部质量主要决定于二冷区的凝固过程。下面主要讲炼钢-精炼-连铸过程钢中夹杂物控制问题：3§洁净钢概念§转炉终点氧活度的控制§脱氧和炉外精炼的控制§浇注过程中的二次氧化产物的控制§连铸坯中夹杂物的控制2洁净钢概念纯净

3、钢(puritysteel)：ΣS+P+N+O+H总和水平：60年代≤900ppm70年代≤800ppm80年代≤600ppm90年代≤100ppm2000年后<50ppm高纯净钢对炼钢工艺要求：（1）去除杂质元素ò超低[C]：如汽车板；ò超低[S]：如输气管线；ò超低[N]：如铁素体不锈钢废气管，冷锻线棒材；ò超低[P]：如高压容器钢板。（2）去除夹杂物ò超低[O]：如滚珠钢，汽车板；ò形态控制：如拉拔钢丝，管线钢。（3）成分控制ò化学成分控制在窄的范围；ò性能均一性。国内外一些钢厂生产纯净钢水平如表1：4表1国内外一些钢厂生产纯净钢水平（ppm

4、）元素厂家总和备注CONPSH埃知钢厂9-12<505-10新日铁102515253169名古屋厂<301920-30<20<30<1.590-100迪林根厂20-303010<171林茨厂20242266中钢公司<25<11<306614-1715-2620-3031-42184-1031995年宝钢20-3615-4019-4413-3520-25<188-1801996年2000年后杂质元素含量预测水平如表2：表2钢中杂质元素含量的预测（ppm）CSPONH总和6185140.234.260.425140.227.65510510<136.0

5、纯净钢除S＋P＋N＋H＋O五大元素外，随电炉短流程的发展，废钢用量的增加，还包括Cu、Zn、Sn、Bi、Pb等伴生元素。洁净钢（cleansteel）：钢中非金属夹杂物总量、形态和尺寸。它决定于钢种和产品用途。不同用途的产品对钢中洁净度要求如表3。表3洁净钢要求产品洁净度备注防薄板表面线状缺汽车板T[O]<20ppmD<50μm陷易拉罐T[O]<20ppmD<20μm防飞边裂纹ShadowmaskforD<5μm防止图象浸蚀CRT防罩屏冷拔0.15-0.25mm轮胎钢芯线防冷拔断裂D<10μm滚珠T[O]<10ppmD<15μm增加疲劳寿命管线D<

6、100μm氧化物形态控制酸气腐蚀T[O]<20ppm钢轨单个D<13μm断裂链状D<200μm5备注:D指夹杂物直径钢中夹杂物对钢质量的影响：钢的清洁度与产品制造和使用过程中所出现的众多缺陷密切相关，一些厂家对某些高纯度钢种发生缺陷所作的调查如表4所示，可以看出钢中的夹杂物尤其是大颗粒夹杂物是引起产品缺陷的主要原因。日本一向对钢材质量有着严格的要求，最近日本夹杂物委员会提出的不同成品对钢中夹杂物含量及尺寸的要求如表5所示。表4某些高纯度钢发生缺陷的原因调查引起缺陷的钢种产品缺陷缺陷部位夹杂成分夹杂物最小直径DI罐用镀锡板凸缘裂纹150μm、60μm

7、CaO-Al2O3ERW管材UT缺陷150μmCaO-Al2O3、群落状Al2O3US缺陷220μm镀锡板炉渣分层400μm、500μm深冲深拉用冷冲压缺陷250μm群落状Al2O3、CaO-Al2O3、轧钢板夹杂400μmCaO-SiO2-Al2O3-Na2OUO管材UT缺陷200μmCaO-Al2O3、群落状Al2O3、MnO-SiO2-Al2O3UOE管（厚钢板）US缺陷220μm注：表中夹杂物尺寸为板材加工后的夹杂尺寸，推算至铸坯中，约为50～60μm。表5各种钢材才夹杂物含量和尺寸的要求品种用途用户要求生产目标薄板DI罐防止裂纹DA<40

8、μmDi<40μm2.0≤r≤3.0，非常薄超深冲板防止碳化物、氮较高抗拉强度化物的析出汽车轮箍防止勾形裂纹DA<100μ