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洁净钢生产技术过程中要把握的关键

2012年04月01日

钢中杂质对钢的生产性能和使用性能影响极大,因此洁净钢的研究具有重要意义。现在,洁净钢已经广泛应用于苛刻条件下的使用材料,其使用范围包括中频电炉、汽车、家电、食品工业乃至耐酸管线等许多领域,洁净钢的应用还拓展到深冲薄板、IC引线枢、轮胎子午线、滚珠轴承钢、钢轨,热作模具等从超低碳钢到高碳钢的广泛领域。随着对优质钢材的需求不断增长,研发和生产具有良好的生产性能和使用性能的高品质纯净钢正在成为当今钢铁工业发展的一个重要课题。
        目前,钢铁业与学术界对洁净钢的定义是这样的:当钢中的杂质元素或非金属夹杂物直接或间接影响产品的生产性能或使用性能时,该钢就不是洁净钢;而如果杂质元素或非金属夹杂物的数量、尺寸或分布对产品的性能都没有影响,那么这种钢就可以被认为是洁净钢。可见,“洁净钢”不同于“纯净钢”的概念,“洁净钢”并不指越纯越好。所以,洁净钢的概念不是为了一味追求纯净,而是为了能够高效率、低成本、成批地生产出可以稳定地满足用户加工和使用要求的优质商品钢材。这样的“洁净钢”概念不仅具有质量含义,而且具有经济含义。
        因此,洁净钢冶炼的目的是控制钢中的有害元素及夹杂物,其重点是非金属夹杂物。为了减少生成夹杂物的数量,
电炉和转炉冶炼在出钢这一环节中,必须降低熔炼终点的氧含量。氧气转炉的吹炼终点,钢水氧含量通常在一个很大范围内波动,因而.生产洁净钢必须尽量将炼钢终点钢水氧含量控制在其波动范围的下限。通常采取的主要措施包括:(1)氧气顶底复吹转炉,它能保证良好的底吹搅拌效果;(2)炼钢终点自动控制技术,尽量提高终点控制的精度,减少过吹、后吹。出钢时挡渣对生产洁净钢也非常关键,由于钢水温度不均匀所造成的自然对流和浇铸开始后所引起的钢水流动,如钢水表面存在高氧化性炉渣,就会生成氧化铝、氧化硅等杂质,由钢水流带入内部,成为钢中的非金属夹杂物。
        为了减少和防止出钢下渣,电弧炉炼钢主要采用偏心炉底出钢和出钢炉内留部分钢水的技术,转炉炼钢则采用挡渣球、挡渣锥(塞)、气动挡渣等技术。另外,在出钢时还可采用挡渣措施来减少进入钢包的高氧化性渣来降低钢液中氧含量;或是在出钢过程中向钢包中加入石灰、萤石或铝矾土等低熔点渣,可以降低钢液中的氧含量。
        经山东华信电炉工程师研究发现,即使将钢中总氧降到10ppm以下,钢液中仍然存在15微米尺度的夹杂物,因此洁净钢的研究目前沿着两种发展方向进行,一种是控制钢中总氧量来降低夹杂物含量,另一种是控制夹杂物成分以减小其对钢性能的影响。到现在为止,除最终产品为细钢丝外,其他洁净钢冶炼过程均采用铝深脱氧,通过降低钢中总氧含量来减少夹杂物数量。然而全部去除钢中夹杂物成本太高,因此成品为细钢丝的钢种采用Si-Mn脱氧,以及采用低碱度精炼渣工艺以控制夹杂物成分,使夹杂物在轧制过程中发生变形从而减少其对钢性能的影响。

 

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