纯净钢及二次精炼硕士

1、会计学1纯净钢及二次精炼硕士纯净钢及二次精炼硕士234 通过二次精炼，转炉和电炉失去了原有炼钢功能：567钢是合金基体与非金属夹杂物构成的复合材料钢是合金基体与非金属夹杂物构成的复合材料。89101112131415 非金属夹杂物的平均线膨胀系数（）夹杂物106-1夹杂物106-1TiN9.4（0700)MgOAl2O38.4（0700)MnS18.1（0700)CaO2Al2O35.0（0850)Al2O38.0（0700)CaS14.7（0850)Cr2O37.9（0700)3CaOAl2O310.0（0800)MnO14.1（0700)12CaO7Al2O37.6（0800)MgO13.

2、5（0700)CaO6Al2O38.8（0800)CaO13.5（0700)CaOAl2O36.5（0800)MnOAl2O38.0（0700)铬轴承钢铬轴承钢12.512.5（0 0850)850)1617181920国内外一些钢厂生产纯净钢水平如表国内外一些钢厂生产纯净钢水平如表1 表 1 国内外一些钢厂生产纯净钢水平（ppm）元素厂家CONPSH总和备注埃知钢厂9-20505-10新日铁102515253169名古屋厂301920-3020301.590-100迪林根厂20-303010171林茨厂20242266中钢公司2511306614-1715-2620-3031-42184-1

3、031995 年宝钢20-3615-4019-4413-3520-25188-1801996 年武钢21表 2 钢中夹杂元素含量预测（ppm）CSPONH总和6185140.234.260.425140.227.65510510136.02000年后杂质元素含量预测水平如表2： 纯净钢除S+P+N+H+O五大元素外，随电炉短流程的发展，废钢用量的增加，还包Cu、Zn、Sn、Bi、Pb等伴生元素。22 理论研究和生产实践都证明钢材的纯净度越高，其性能越好,使用寿命也越长。钢中杂质含量降低到一定水平，钢材的性能将发生质变。 1）钢中碳含量从4010-6降低到2010-6，深冲钢的伸长率可增加7%；

4、 2）轴承钢当O从30PPm降到15PPm时，其疲劳寿命提高5倍；降到10PPm时，提高15倍；而降到5PPm时，提高30倍； 3）热轧带钢%S从0.02降到0.001,钢的横向冲击值提高1215倍。纯净钢（纯净钢（purity steel）2324 钢中非金属夹杂物总量、形态和尺寸。它决定于钢种和产品用途。不同用途的产品对钢中洁净度要求表3 。25表 4 某些高纯度钢发生缺陷的原因调查钢种产品缺陷引起缺陷的夹杂物最小直径缺陷部分夹杂成分DL 罐用镀锡板凸缘裂纹150m 60mCaO-Al2O3ERW 管材UT 缺陷US 缺陷150m220mCaO-Al2O3群落状 Al2O3镀锡板炉渣分层4

5、00m 500m深冲深拉用冷轧钢板冲压缺陷夹杂250m400m群落状 Al2O3 、CaO-Al2O3CaO-SiO2 Al2O3-Na2OUO 管材UT 缺陷200mCaO-Al2O3、群落状 Al2O3MnO- SiO2 -Al2O3UOE 管（厚钢板）US 缺陷220m注：表中夹杂物尺寸为板材加工后的夹杂尺寸，推算至铸坯中，约为 50-60m。 钢的洁净度与产品制造和使用过程中所出现的众多缺陷密切相关，一些厂家对某些高纯度钢发生缺陷所作的调查如表4所示，可以看出钢中的夹杂物尤其是大颗粒夹杂物是引起产品缺陷的主要原因。26表 5 各种钢材夹杂物含量和尺寸的要求品种用途用户要求生产目标DL

6、罐防止裂纹DA40m超深冲板非常薄较高抗拉强度DA40m防止碳化物、氮化物的析出汽车轮箍防止勾形裂纹DA100m汽车轮盘极好的穿孔性能DA20m门窗框架防止冲压时产生裂纹DA20m薄板护板防止酸浸颜色不同防止加工时产生裂纹DA5m管材无缝管防止因氢产生裂纹全部为球形夹杂棒材轴承滚动接触寿命长DA40m抗疲劳钢丝高抗拉强度防止冲压时断裂TO10ppm丝弹簧高强度，疲劳寿命长减少非塑性夹杂注：DA 为 Al2O3 直径，DM 为 MnS 直径，Di 为所有夹杂物直径。 日本一向对钢材质量有着严格的要求，最近日本夹杂物委员会提出的不同成品对钢中夹杂物含量及尺寸的要求如表5 所示。272829 二次精

7、炼发展历程； 钢包精炼； 中间包冶金； 铁水预处理30若干炉外精炼技术的问世和特点名称开发年代开发者技术特点合成渣渣洗30年代法60%CaO-40%Al2O3液渣冲混SAB,CAB,CAS1974日钢包加盖（罩），吹Ar，加合金CAS-OB1983日CAS基础上的Al-O2反应提温VID50年代德、苏钢包（钢流、出钢）真空脱气DH1956德提升式真空脱气RH1959德循环式真空脱气RH-OB1972日RH真空槽下部淹没吹氧RH-KTB1988日RH真空槽内顶吹氧VOD1965德真空下顶吹氧AOD1968美Ar-O2淹没喷吹VAD1968美低压下电弧加热，吹Ar，钢包脱气ASEA-SKF1965

8、瑞典电磁搅拌，大气下电弧加热，钢包脱气LF1971日大气下电弧加热，底吹Ar喷粉(TN,SL)70年代德、瑞典淹没喷吹渣粉或合金粉喂线70年代法高速喂入包芯线（合金料）SRP1982日转炉双联-渣金逆流铁水预处理ORP1986日带浸渍罩的铁水包为反应器的预处理H炉日铁水预处理专用的复吹转炉二次精炼发展历程31 国内炉外精炼比(不包括吹氩、喂线工艺)、连铸比和吹氩喂线比增长趋势图3233DH过程原理RH过程原理2）真空脱气技术（DH、RH）3435微调成分氩气搅拌泡沫渣埋弧加热白渣精炼去除有害元素去除夹杂稳定生产363738喷粉与喂线技术比较项目喷粉喂线投资1020倍基准可加粉剂渣粉、合金粉合金

9、粉元素收得率Ca：620%Ca:30%，Al:4090%,取决于%O成本喷Al粉，较高喂Al线，较低喷CaSi粉，较低喂包芯线，较高钢水搅动较强，液面有裸露眼较弱，液面不裸露温降大（10以上）小突出作用强化脱硫、脱磷，控制夹杂物类型夹杂变性处理，成分微调适用领域铁水预处理，钢包精炼钢包精炼，中间包冶金操作技术较难掌握，需要较高自动化易控制，所需自动化程度低394000.511.522.533.500.2 0.4 0.6 0.811.2 1.4 1.6 1.82无因次时间无因次浓度近流中间流远流00.511.522.533.500.2 0.4 0.6 0.811.2 1.4 1.6 1.82无因

10、次时间无因次浓度近流中间流远流停留时间分布（停留时间分布（RTD）曲线）曲线无控流装置有控流装置41位置LD终点吹Ar后LF后RH后中间包结晶器铸坯平均6733808665121415范围550920200560371303596101411161416重轨钢生产过程钢水及铸坯TO含量变化，PPm六流大方坯连铸机六流大方坯连铸机42炉号4#5#6#4#和5#温差5#和6#温差平均温差30615014951492149230 2.4306151149214921489032062931482148414802420629414861490149343六流大方坯中间包内各炉温度测试结果/43%Si

11、%P%S一般要求0.01500.0100.0300.0030.020特殊要求0.01000.00500.0020铁水三脱目标44减轻炼钢负荷，缩短转炉冶炼周期；将“相互矛盾”的冶金反应分别处理，提高反应效率；减少渣量。铁水预处理发展目的：45 脱硫剂： CaO-CaC2； Mg。 S可以脱除至30 ppm； 铁水脱硫比率：100； 问题：脱硫渣残留。铁水脱硫预处理铁水脱硫预处理 KR KR法法 喷粉法喷粉法4647484950515253545556575859606162636465666768697071727374757677787980结晶器卷渣成为冷轧钢板主要表面缺陷结晶器卷渣成为冷

12、轧钢板主要表面缺陷81冷轧钢板典型表面缺陷冷轧钢板典型表面缺陷8283梅钢高速板坯结晶器内钢液流动、气泡运动和液渣层分布8485868788899091表 7 精炼渣成分Al-K 钢Si-K 钢CaO56-6256-62SiO26-1015-20Al2O320-255-8FeO+MnO1-21-2MgO6-86-8CaF25-1092tWGDOteMnOFeOOWGDt42. 04158. 021. 00514. 042. 04158. 021. 000514. 01)%(%936. 0688.13式中： O0初始氧含量，ppm OtRH处理t分钟钢中氧量，ppm D RH浸入管直径，m G

13、钢水循环量，t/min T RH处理时间，min W钢包钢水量，t9394951）无挡墙2）高、低挡墙板坯单流中间包96六流大方坯中间包979899无控流装置无控流装置有控流装置有控流装置100无控流装置无控流装置有控流装置有控流装置101 表 8 各种去除机制对夹杂物去除的贡献中间包结构A（无流动控制装置）B（挡墙加坝）C（双挡墙加坝带过滤器）上浮27.429.733.3湍流碰撞11.414.722.4Stokes 碰撞2.11.91.6碰撞总计13.516.624长墙4.34.58.1侧墙1.40.30.2包底2.93.05.3坝 A/挡墙/3.3/挡墙加过滤器/12坝 B/1.31.1粘附总计8.612.427.4总去除率49.558.784.7102103104（8）钢中微细夹杂物去除）钢中微细夹杂物去除105106107108不同拉速下液渣层分布模拟结果不同拉速下液渣层分布模拟结果109aa无电磁制动无电磁制动 bb全幅一段全幅一段 cc全幅二段全幅二段不同位置电磁制动计算结