转炉-精炼-连铸过程.ppt

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1、转炉-精炼-连铸过程钢中氧的控制目录1.钢中的氧2.转炉冶炼终点钢中氧的控制3.钢中溶解氧的转换－脱氧与夹杂物生成4.钢水中氧的降低－脱氧夹杂物排除5.连铸过程钢中氧的控制－防止钢水再污染6.结论1钢中的氧1.1氧在钢中的存在形式炼铁是一个还原过程：高炉内加入还原剂（C、CO）把铁矿石中的氧（Fe3O4、Fe2O3）脱除，使其成为含有C、Si、Mn、P、S的生铁。炼钢是一个氧化过程：把纯O2吹入铁水溶池，使C、Si、Mn、P氧化变成不同含碳量的钢液，当吹炼到终点时，钢水中溶解了过多的氧，称为[

2、O]溶（或a[O]，但不相等，a[O]=fO[%O]）1钢中的氧出钢时，在钢包内必须进行脱氧合金化，把[O]溶转变成氧化物夹杂，可用[O]夹杂表示，所以钢中氧可用总氧T[O]表示为：T[O]＝[O]溶＋[O]夹杂出钢时：钢水中[O]夹杂→0，T[O]＝[O]溶；脱氧后：根据脱氧程度的不同[O]溶→0，T[O]＝[O]夹杂。1钢中的氧1.2T[O]表示钢的洁净度可以用钢中总氧T[O]来表示钢的洁净度，也就是钢中夹杂物水平。钢中T[O]越低，钢越“干净”。为使钢中T[O]较低，必须控制：降低[O]溶

3、：控制转炉终点a[O]，它主要决定于冶炼过程；降低夹杂物的[O]夹杂：控制脱氧、夹杂物形成及夹杂物上浮去除－夹杂物工程概念（InclusionEngineering）。随着炉外精炼技术的发展，钢中的总氧含量不断降低，夹杂物越来越少，钢水越来越“干净”，甚至追求“零夹杂物”，钢材性能不断改善。由于引入炉外精炼，对硅镇静钢，T[O]可达15-20ppm，对铝镇静钢，T[O]可达到<10ppm。图11970－2000年钢中平均T[O]水平轴承钢T[O]由30ppm降到5ppm，疲劳寿命提高100倍如图

4、2所示。图2钢中T[O]与轴承钢寿命关系钢中T[O]与冷轧板表面质量存在明显对应关系美国Weirton公司生产0.15mm厚薄板，在DTR生产线上检查120个板卷发现：T[O]，ppm质量指数15～208121～257226～3068>3035T[O]越低，冷轧板质量越好，T[O]在40～100ppm时废品率非常高。川崎Mizushima把中间包T[O]作为钢水洁净度标准，生产试验表明：中间包钢水T[O]<30ppm冷轧薄板不检查，用户接受T[O]＝30～55ppm冷轧薄板需检查T[O]>55p

5、pm冷轧薄板降级使用产品质量缺陷不仅与钢中总氧T[O]有关，还与夹杂物种类、尺寸、形态和分布有关，如表1、表2、表3所示。表1典型纯净钢对清洁度的要求产品分类钢种代表规格产品材质特性要求清洁度要求薄板DI罐低碳铝镇静钢0.2~0.3mmt飞边裂纹T[O]<20ppm,D<20μm深冲钢超低碳铝镇静钢0.2~0.6mmt超深冲，非时效性表面线状缺陷[C]<20ppm,[N]<20ppmT[O]<20ppm,D<100μm荫罩钢低碳铝镇静钢0.1~0.2mmt防止图像侵蚀D<100μm,低硫化导架结

6、构材13%Cr0.15~0.25mmt打眼加工时的裂纹D<100μm42NiD<5μm，[N]<50ppm中厚板管线钢X52~70级低合金钢10~40mmt氢引起的裂纹夹杂物形态控制低硫化，S<10ppm低温用钢9%Ni10~40mmt低温脆化P<0.003%,S<0.001%抗层状撕裂钢结构高强钢10~40mmt层状撕裂低磷化、低硫化无缝管座圈材轴承钢50~300mmΦ转动疲劳寿命T[O]<10ppm,[Ti]<20ppm净化管不锈钢10mmΦ电解浸蚀时表面光洁度T[O]<20ppm,[N]<

7、50ppmD<5μm棒材轴承轴承钢30~65mmΦ转动疲劳特性T[O]<10ppm,[Ti]<15ppmD<15μm渗碳钢SCM432、420疲劳特性、加工性T[O]<15ppm，P<0.005%线材轮胎钢丝SWRH72、82B0.1~0.4mmΦ冷拔断裂非塑性夹杂D<20μm弹簧钢SWRSSi-Cr钢1.6~10mmΦ0.1~0.15mmΦ疲劳特性、残余应变性非塑性夹杂D<20μm表2某些高纯度钢发生缺陷的原因调查钢种产品缺陷引起缺陷夹杂物最小直径缺陷部位夹杂成分DI罐用镀锡板飞边裂纹150μ

8、m、60μmCaO-Al2O3ERW管材UT缺陷US缺陷150μm220μmCaO-Al2O3、群落状Al2O3镀锡板炉渣分层400μm、150μm深冲深拉用冷轧钢板冲压缺陷夹杂250μm400μmCaO-Al2O3、群落状Al2O3、CaO-SiO2-Al2O3-Na2OUO管材UT缺陷200μmCaO-Al2O3、群落状Al2O3、CaO-SiO2-Al2O3-Na2OUOE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品种用途用户要