1-1钢中夹杂物检测及其控制技术术.pdf

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1、钢中夹杂物检测及纯净钢生产技术包燕平北京科技大学冶金工程研究院2010年2月主主要要内内容容1.概况2.钢洁净度（夹杂物）的检测方法3.纯净钢生产流程的特点4.钢中超低碳的冶炼技术5.钢中超低氮生产技术6.钢中纯净度的控制7.非稳定态连铸质量控制技术1、概况¾纯净化是现代钢铁材料发展的主要趋势¾洁净钢生产是当代炼钢技术发展的重大方向¾“洁净钢”概念是20世纪60年代由欧洲学者最早提出，专指通过严格控制钢中夹杂物提高钢材强韧性和塑性的工艺方法¾20世纪80年代日本学者进一步提出“纯净钢”的概念，将钢中夹杂物和杂质总

2、量结合起来，定义∑（S+P+N+TO+H）≤100ppm¾70年代至80年代中期，大型转炉、铁水预处理技术和二次精炼技术得到蓬勃发展，到这个时期才真正奠定了洁净钢生产的基础，使钢水的洁净度得到长足进步。¾洁净钢的一个重要进展是Kiessling扩充了纯净钢的概念，他把有害的微量元素(Pb、As、Sb、Bi、Cu、Sn)也包括在内。¾1993年，D·Mu和Holappa在总结大量文献的基础上，又进一步提出了纯净钢的概念。他们认为，纯净钢的概念应随工艺的发展、钢的级别和用途而异；并认为，纯净钢包括两方面的内容：一是钢

3、中杂质要超低量；二是严格控制钢中非金属夹杂物的数量和形态。¾目前提出建立大批量、低成本、稳定生产纯净钢的技术平台综上所述可知：（1）洁净钢的概念是相对的，在不同用途的钢中，某种元素是杂质，而在另一种钢中却是有益元素，如S对于洁净钢是杂质，而对易切削钢却是有益元素；（2）洁净度随着工艺技术及装备的发展不断得到提高；（3）在一定用途要求的钢中，有的洁净度要求只控制其中的一个主要元素，有的要求同时控制其中的多种元素。（4）洁净钢既非一个或一类钢种，亦无国家标准，而是客户对钢厂提出产品要求后，各国钢铁厂在工艺、装备不断改

4、进下，逐步提高洁净度的各类钢。•提高钢的纯净度，生产更高质量的钢材是近二十年来炼钢技术发展的趋势；•钢中碳、磷、硫、氮、氢、氧杂质总量已能够去除至40ppm以下；•纯净钢生产是当前炼钢科研的“热点”。典型钢种的纯净度要求超低碳钢：[C]≤超低硫、磷钢：[S]≤5超低碳、硫、氮钢:超低氧钢:T[O]10ppmppm，[P]≤40ppm≤20~30ppm≤5ppm元素IF钢中厚板无取向硅钢CSP热镀锌板轴承钢(100Cr6)C(%)<0.00300.06～0.08<0.00300.02～0.040.90～1.00Si

5、(%)<0.020.30～0.353.2～3.4<0.030.20～0.30Mn(%)0.10～0.151.5～1.6<0.150.20～0.250.30～0.40P(%)<0.015<0.010<0.040<0.012<0.020S(%)<0.010<0.0010<0.0020<0.0050.005～0.010Al(%)0.02～0.040.02～0.051.40～1.600.02～0.04<0.002Ti(%)0.06～0.08<0.002N(ppm)<30<50<20<45<70H(ppm)<2.5<2.0

6、纯净度要求高高高夹杂物改性要求要求要求2钢洁净度的量度¾钢中的氧－钢洁净度的量度¾大样电解夹杂物¾金相分析法¾超声波检测¾电解分析法¾原位分析法¾原貌检测法（1）钢中的氧－钢纯洁度的量度钢铁生产过程中氧位变化100铁矿10直接还原+电炉O,%1高炉冶炼钢水0.1粗钢0.010.010.11C,%生铁还原阶段炼钢阶段精炼阶段10钢铁生产过程氧位的变化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（FeO、34FeO）脱除，使其成为含有C、Si、Mn、P、S的生铁。23炼钢是一个氧化过程：把纯O吹入铁

7、水溶池，使C、Si、Mn、P氧化变成不同含2碳量的钢液，当吹炼到终点时，钢水中溶解了过多的氧，称为[O]或a，出钢时，在钢包内必须进行脱氧合金溶[O]化，把[O]转变成氧化物夹杂，可用[O]表示，所以钢溶夹杂中氧可用总氧T表示为：[O]T[O]＝[O]＋[O]溶夹杂出钢时：钢水中[O]→0，T＝[O]；夹杂[O]溶脱氧后：根据脱氧程度的不同[O]→0，T＝[O]。溶[O]夹杂因此，可以用钢中总氧T来表示钢的洁净度，也就是钢中夹[O]杂物水平。钢中T越低，则钢就越“干净”。[O]为使钢中T较低，必须控制：[O]•降

8、低[O]：控制转炉终点a，它主要决定于冶炼过溶[O]程；•降低夹杂物的[O]：控制脱氧、夹杂物形成及夹杂夹杂物上浮去除－夹杂物工程概念（InclusionEngineering）。图:钢中T[O]与轴承钢寿命关系轴承钢T[O]由30ppm降到5ppm，疲劳寿命提高100倍如图所示。•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,钢中T