1. 煉鋼- 精煉- 連鑄鋼中夾雜物控制(一)
            來源:冶金技術網 發布時間:2023年09月01日 點擊數:

            隨著國民經濟的快速發展,鋼材的需求量逐漸增加,對鋼材的質量要求不斷提高。管線、橋梁、汽車、造船、壓力容器及其他工業生產用鋼都需要大量的鋼材,且對夾雜物級別的控制也有著較高要求,因此需要加強對鋼材純凈度要求的控制,以提高鋼材的整體質量和品質。

            1、潔凈鋼基本概念

            潔凈鋼并沒有明確的定義,也沒有科學的界定方式。一般情況下,潔凈鋼內含有少量的磷、氧、氮、氫以及硫類雜質物,因此需要加強對非金屬夾雜物的合理控制,如硫化物和氧化物等。通常情況下,潔凈鋼有以下3 個特點:第一,鋼鐵中含有的氧含量相對較少;第二,所含的夾雜物尺寸和數量控制在理想范圍內,且雜質物的分布情況良好;第三,脆性夾雜物的含量極少。因此,想要提高純凈鋼鐵的質量品質和性能,需要具備良好的純凈化技術,同時加強對先進設備和先進技術的引進工作。從20 世紀80 年代初期開始,在連鑄鋼、煉鋼以及精煉的生產活動中,純凈化技術的應用顯著提高了鋼的潔凈度。2000 年左右,日本生產的潔凈鋼包含的有害元素數量占比僅有0.005%;我國寶山鋼鐵股份有限公司所生產的潔凈鋼,也將有害元素控制在0.008% 左右?,F階段,隨著交通建設、國防建設以及特種建設等方面對鋼材的要求越來越高,對潔凈鋼的要求也越來越高,因此要求鋼企不斷提升潔凈鋼的潔凈程度。

            2、鋼中夾雜物的危險分析

            鋼中的夾雜物以氧化物、硫化物以及氮化物等多種非金屬化合物的形式存在,導致鋼材結構不均勻。此外,由于夾雜的幾何形狀、化學成分、物理性能等因素的影響,導致鋼材的力學性能和疲勞性能下降。

            2.1 氧化鋁夾雜物

            Al2O3是鎮靜鋼中對鋼性能影響最大的一種氧化物夾雜,屬于脆性不變形夾雜物,其熱變形與基材有很大差別。在熱加工應力的作用下,大量的Al2O3脆性夾雜發生變形、破碎,形成帶尖角的夾雜物,在基底上形成鏈狀分布。這種堅固而不規則的Al2O3夾雜物可以在基體上刮出一道裂縫,并在循環應力作用下成為應力集中點。

            2.2 硅酸鹽夾雜物

            在鋼水凝固時,由于溫度過高,一些液態硅酸鹽沒有及時結晶,而是全部或部分以過冷液體(即玻璃狀態)存在。 溫度從800 ℃上升至 1300 ℃時,塑性迅速發生變化。硅酸鹽和鋁酸鹽夾雜成分比較復雜,在軋制時仍呈球形。這種夾雜物在低碳鋼尤其是沸騰鋼材中會導致盤條塑化、韌性降低,造成帶鋼剝離。

            3、夾雜物的成因與分布

            鋼中夾雜物的來源主要有兩種:一是隨著熔煉產生,也就是在出鋼時融入了鐵合金鋼的脫氧劑,以及在澆注時摻雜了鋼液和空氣的二次氧化產物;二是外部引入的各種因素,也就是外來的包體,大多形狀不規則、尺寸大、分布不均勻。內生夾雜物主要在以下條件下發生。一是冶煉時,脫氧產物不能被完全排除,或者是澆注時溫度降低,繼續反應后產生的脫氧產物在鋼中來不及浮起而殘留,以小質點的形式分布在鋼的基體組織,有的聚集成大顆粒(如Al2O3),有的在鋼中呈固溶狀態(如MnO、FeO),都是造成鑄坯內部缺陷和表面裂紋的重要原因。二是出鋼和澆注時,鋼液暴露在空氣中發生氧化反應,氧和鋼中的元素相結合,生成二次氧化物殘留在鋼中;在連鑄時產生大量夾雜物和疏松缺陷,導致產品質量下降。鋼液凝固時FeS、FeO 等因鋼液的“選分結晶”而產生,最后晶粒邊界和樹枝晶之間發生沉淀。

            20 世紀60 年代末,Kohnvertral 進行了一項調查,連鑄坯內夾雜物的來源涉及生產過程中各種渣系問題、接觸高溫熔體的耐火材料以及鋼液和空氣中二次氧化物等。20 世紀70 年代,植田顥冶等通過對連鑄坯的研究,得出以下結論:中間包鋼液和鋼包鑄流被大氣氧化;鋼包內襯滲入鋼液;在結晶器內保護渣進入鋼液。熊井等人認為,大顆粒夾雜物是由耐材侵蝕物質和鋼液的氧化形成的。20 世紀80 年代,Byrne、Cramb、Fenide 等人分析了連鑄坯中出現夾雜的原因:在轉爐渣進入鋼包時,大的渣滴容易浮出,致使鑄件存在較少的渣珠;吹氬氣流量過大,鋼包中的夾雜物和氧的總量都會增大。陳宏豫指出,在連鑄過程中,大量的外來夾雜物與小顆粒夾雜融合容易形成復合夾雜。大顆粒夾雜物由鋼包渣、保護渣引起,小顆粒夾雜物由二次氧化引起,而脫氧劑和鋼液與耐火材料進行相互作用后會產生許多復合夾雜物。(未完待續)

          文章摘自:冶金技術網

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