非金属夹杂物控制课件.ppt

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1、连铸过程夹杂物控制对策钢中夹杂物控制原理洁净钢概念连铸坯夹杂物来源与分布结语纯净钢(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洁净钢基本概念高纯净钢对炼钢工艺要求:（1）去除杂质元素:超低[C]：如汽车板；超低[S]：如输气管线；超低[N]：如铁素体不锈钢废气管，冷锻线棒材；超低[P]：如高压容器钢板。洁净钢基本概念（2）去除夹杂物超低[O]：如滚珠钢，汽车板；形态控制：如拉拔钢丝，管线钢。（3）

2、成分控制●化学成分控制在窄的范围，性能均一性。洁净钢基本概念2000年后杂质元素含量预测水平如表2：洁净钢基本概念洁净钢（cleansteel）：洁净钢基本概念洁净钢基本概念洁净钢基本概念洁净钢基本概念洁净钢基本概念钢中夹杂物评价:钢中夹杂物控制原理钢包脱氧合金化＋精炼后：[O]溶=>0T[O]=[O]夹对于Al－K钢：[Al]S=0.02-0.05％，[O]溶=4-8ppm（图2）,如在连铸坯中测定T[O]=20ppm，则说明除[O]溶外，氧化物夹杂[O]夹为12－18ppm，这说明钢中很干净了。对于Si-K钢：用Si

3、、Mn脱氧平衡[O]溶含量如图3。仅用Si、Mn脱氧钢中[O]溶为40～60ppm，在结晶器内凝固时铸坯易产生皮下气孔。钢中夹杂物控制原理图2钢中[Al]S与[O]溶关系钢中夹杂物控制原理钢中夹杂物控制原理由以上分析可知，要降低钢中T[O],就是要减少钢中夹杂物，降低[O]夹，降低[O]夹其方法是：(1)去除脱氧产物它决定于：夹杂物形成；夹杂物传输到钢/渣界面；渣相吸附夹杂物。方法：控制脱氧产物+炉外精炼＋搅拌→T[O]=20~40ppm钢中夹杂物控制原理钢中夹杂物控制原理就脱氧而言，分三种情况：图4FeO-MnO-Si

4、O2三元相图钢中夹杂物控制原理2）用Si+Mn+Al脱氧如图5所示：形成的脱氧产物可能有：蔷薇辉石（2MnO·2Al2O3·5SiO2）硅铝榴石（3MnO·Al2O3·3SiO2）纯Al2O3(Al2O3>30%)要把夹杂物成分控制在相图中的阴影区，则必须钢中[Al]S<=0.006%（图6），钢中[O]溶可达20ppm而无Al2O3沉淀，钢水可浇性好，不堵水口，铸坯又不产生皮下气孔。钢中夹杂物控制原理图5MnO-SiO2-Al2O3相图钢中夹杂物控制原理图6钢中〔Al〕与〔O〕关系钢中夹杂物控制原理钢中夹杂物控制原理图

5、７CaO－Al2O3－SiO2相图图８图９Ca/Al与水口浇注量钢中夹杂物控制原理钢中夹杂物控制原理钢中夹杂物控制原理钢中夹杂物控制原理连铸坯中夹杂物来源与分布产品缺陷形态当钢水浇入结晶器，最终凝固成连铸坯后，在后续的热加工过程中，铸坯中夹杂物尺寸会给最终产品留下不同产品缺陷。如Al－K钢连铸坯轧成薄板坯后，钢中夹杂物会带来以下表面缺陷：微细裂纹（sliver）：是由Al2O3类脆性夹杂物造成的（图１０）；表面起皮：是由铸坯表层存在CaO-SiO2-Al2O3等夹杂所致（图1１）；表面鼓包：铸坯表层下Ar气泡＋夹杂物结合

6、在一起所致。图１０缺陷中夹渣和夹杂图11由夹杂引起的开裂和孔洞连铸坯中夹杂物来源与分布连铸坯中夹杂物来源与分布连铸坯夹杂物分布特征●铸坯厚度1/4处夹杂物集聚（图1３）。图1３a铸坯内夹杂物分布图1３b连铸坯夹杂物聚集模型图1３c夹杂物扑捉面积与浸入深度关系连铸坯中夹杂物来源与分布连铸坯中夹杂物来源与分布连铸坯中夹杂物来源与分布连铸坯中夹杂物来源与分布连铸坯中夹杂物来源与分布连铸坯中夹杂物来源连铸坯中夹杂物来源与分布连铸坯中夹杂物来源与分布图1９连铸过程中氧化物夹杂的来源连铸过程夹杂物控制对策图２０（FeO）+(MnO）

7、对钢中T〔O〕影响连铸过程夹杂物控制对策连铸过程夹杂物控制对策渣成分控制方法：渣稀释法：钢包加石灰、萤石或铝钒土造低熔点渣。渣还原处理：出钢时加CaO+Al粉，可把渣中FeO<5％，铸坯中T[O]<15ppm,冷轧板缺陷大大降低。连铸过程夹杂物控制对策(3)钢包精炼渣成分控制不管采用何种精炼方法（如RH、LF、VD），合理搅拌强度和合理精炼渣组成是获得洁净钢水的基础。合适的钢包渣成分（如图２２）CaO/Al2O3＝1.5～1.8，CaO/SiO2=8～13，（FeO+MnO）<5％。高碱度、低熔点、低氧化铁、富CaO钙铝

8、酸盐的精炼渣，能有效吸收大颗粒夹杂物，降低总氧。连铸过程夹杂物控制对策图２２钢包渣成分控制连铸过程夹杂物控制对策连铸过程夹杂物控制对策图２３钢水循环流量与夹杂物的关系合适搅拌强度（如图２３）连铸过程夹杂物控制对策连铸过程夹杂物控制对策(5)中间包控流装置中间包不是简单的过渡容器，而是一个冶金反应容器，作为钢水进入结晶