• 炼钢- 精炼- 连铸钢中夹杂物控制(一)
      来源:冶金技术网 发布时间:2023年09月01日 点击数:

      随着国民经济的快速发展,钢材的需求量逐渐增加,对钢材的质量要求不断提高。管线、桥梁、汽车、造船、压力容器及其他工业生产用钢都需要大量的钢材,且对夹杂物级别的控制也有着较高要求,因此需要加强对钢材纯净度要求的控制,以提高钢材的整体质量和品质。

      1、洁净钢基本概念

      洁净钢并没有明确的定义,也没有科学的界定方式。一般情况下,洁净钢内含有少量的磷、氧、氮、氢以及硫类杂质物,因此需要加强对非金属夹杂物的合理控制,如硫化物和氧化物等。通常情况下,洁净钢有以下3 个特点:第一,钢铁中含有的氧含量相对较少;第二,所含的夹杂物尺寸和数量控制在理想范围内,且杂质物的分布情况良好;第三,脆性夹杂物的含量极少。因此,想要提高纯净钢铁的质量品质和性能,需要具备良好的纯净化技术,同时加强对先进设备和先进技术的引进工作。从20 世纪80 年代初期开始,在连铸钢、炼钢以及精炼的生产活动中,纯净化技术的应用显著提高了钢的洁净度。2000 年左右,日本生产的洁净钢包含的有害元素数量占比仅有0.005%;我国宝山钢铁股份有限公司所生产的洁净钢,也将有害元素控制在0.008% 左右。现阶段,随着交通建设、国防建设以及特种建设等方面对钢材的要求越来越高,对洁净钢的要求也越来越高,因此要求钢企不断提升洁净钢的洁净程度。

      2、钢中夹杂物的危险分析

      钢中的夹杂物以氧化物、硫化物以及氮化物等多种非金属化合物的形式存在,导致钢材结构不均匀。此外,由于夹杂的几何形状、化学成分、物理性能等因素的影响,导致钢材的力学性能和疲劳性能下降。

      2.1 氧化铝夹杂物

      Al2O3是镇静钢中对钢性能影响最大的一种氧化物夹杂,属于脆性不变形夹杂物,其热变形与基材有很大差别。在热加工应力的作用下,大量的Al2O3脆性夹杂发生变形、破碎,形成带尖角的夹杂物,在基底上形成链状分布。这种坚固而不规则的Al2O3夹杂物可以在基体上刮出一道裂缝,并在循环应力作用下成为应力集中点。

      2.2 硅酸盐夹杂物

      在钢水凝固时,由于温度过高,一些液态硅酸盐没有及时结晶,而是全部或部分以过冷液体(即玻璃状态)存在。 温度从800 ℃上升至 1300 ℃时,塑性迅速发生变化。硅酸盐和铝酸盐夹杂成分比较复杂,在轧制时仍呈球形。这种夹杂物在低碳钢尤其是沸腾钢材中会导致盘条塑化、韧性降低,造成带钢剥离。

      3、夹杂物的成因与分布

      钢中夹杂物的来源主要有两种:一是随着熔炼产生,也就是在出钢时融入了铁合金钢的脱氧剂,以及在浇注时掺杂了钢液和空气的二次氧化产物;二是外部引入的各种因素,也就是外来的包体,大多形状不规则、尺寸大、分布不均匀。内生夹杂物主要在以下条件下发生。一是冶炼时,脱氧产物不能被完全排除,或者是浇注时温度降低,继续反应后产生的脱氧产物在钢中来不及浮起而残留,以小质点的形式分布在钢的基体组织,有的聚集成大颗粒(如Al2O3),有的在钢中呈固溶状态(如MnO、FeO),都是造成铸坯内部缺陷和表面裂纹的重要原因。二是出钢和浇注时,钢液暴露在空气中发生氧化反应,氧和钢中的元素相结合,生成二次氧化物残留在钢中;在连铸时产生大量夹杂物和疏松缺陷,导致产品质量下降。钢液凝固时FeS、FeO 等因钢液的“选分结晶”而产生,最后晶粒边界和树枝晶之间发生沉淀。

      20 世纪60 年代末,Kohnvertral 进行了一项调查,连铸坯内夹杂物的来源涉及生产过程中各种渣系问题、接触高温熔体的耐火材料以及钢液和空气中二次氧化物等。20 世纪70 年代,植田颢冶等通过对连铸坯的研究,得出以下结论:中间包钢液和钢包铸流被大气氧化;钢包内衬渗入钢液;在结晶器内?;ぴ敫忠?。熊井等人认为,大颗粒夹杂物是由耐材侵蚀物质和钢液的氧化形成的。20 世纪80 年代,Byrne、Cramb、Fenide 等人分析了连铸坯中出现夹杂的原因:在转炉渣进入钢包时,大的渣滴容易浮出,致使铸件存在较少的渣珠;吹氩气流量过大,钢包中的夹杂物和氧的总量都会增大。陈宏豫指出,在连铸过程中,大量的外来夹杂物与小颗粒夹杂融合容易形成复合夹杂。大颗粒夹杂物由钢包渣、?;ぴ?,小颗粒夹杂物由二次氧化引起,而脱氧剂和钢液与耐火材料进行相互作用后会产生许多复合夹杂物。(未完待续)

    文章摘自:冶金技术网

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