冶金行业板坯洁净度培训.ppt

板坯洁净度的研究 提高钢的纯净度，生产更高质量的提高钢的纯净度，生产更高质量的 钢材是近二十年来钢铁制造技术发钢材是近二十年来钢铁制造技术发 展的趋势展的趋势。 至至9090年代初，已能将钢中年代初，已能将钢中 的杂质去除到：的杂质去除到： S55ppmT.O55ppm，冷轧产品则必须降级使用。冷轧产品则必须降级使用。 钢洁净度的控制 n夹杂物的控制 n杂质元素的控制 S、O、 P、 N、H n生产技术的控制 钙处理技术 保护浇注技术 中间包冶金技术 防止下渣和卷渣技术 结晶器钢水流动控制技术 洁净度的控制洁净度的控制 1. 1.夹杂物的控制夹杂物的控制 2. 2.钢中成分的控制钢中成分的控制 非金属夹杂物的来源 非金属夹杂物的分类 对钢中夹杂物要求 大型球状夹杂物 数量要少； 尺寸要小； 形貌、变形等性能。 夹杂物的危害 夹杂物数量和夹杂物数量和 尺寸的影响尺寸的影响 夹杂物形状和夹杂物形状和 分布的影响分布的影响 夹杂物尺寸的危害 不同拉速下大颗粒夹杂物平均含量 随着拉速的降低，大颗粒夹杂物含量降低随着拉速的降低，大颗粒夹杂物含量降低 不同拉速下大颗粒夹杂物粒径分级 中、高拉速对大颗粒夹杂物影响较大中、高拉速对大颗粒夹杂物影响较大 不同取样部位的大颗粒夹杂物平均含量 内弧夹杂物含量比中心和外弧高内弧夹杂物含量比中心和外弧高 渣中Fe对铸坯夹杂的影响 随着渣中总铁 的增加，铸坯 上夹杂物也增 加 簇状Al2O3在板坯内弧的分布 Inclusion reduction effect by secondary refining 中间包结构对夹杂物粒度分布的影响 氧和夹杂物的关系 轴承钢疲劳寿命与T.O的关系 氧对钢材性能的影响 疲劳寿命；疲劳寿命； 延性、韧性；延性、韧性； 焊接性能；焊接性能； HICHIC性能；性能； 各向异性各向异性( (链状链状 Al2O3)Al2O3)； 耐食性；耐食性； 表面质量；表面质量； 加工性能。加工性能。 总氧与强度的关系 不同拉速下钢中TO分布曲线 高、中拉速对应的总氧较高高、中拉速对应的总氧较高 钢水总氧量对皮下簇状Al2O3夹杂的影响 渣中（FeOMnO）与总氧关系 总氧量随总氧量随 着渣中（着渣中（ FeOFeO MnOMnO）的）的 增加而增增加而增 加加 硫对钢材性能的影响：硫对钢材性能的影响： 热加工性热加工性 ( (红脆红脆) ); ; 降低降低低温韧性；低温韧性； 焊接性能；焊接性能； 抗氢致裂纹性能；抗氢致裂纹性能； 各向异性各向异性 SS加剧钢材轧制方向与非轧制方向性加剧钢材轧制方向与非轧制方向性能能的差别的差别 SS显著影响钢材的焊接性能显著影响钢材的焊接性能 热裂缝：与热裂缝：与SS特别是特别是 SS在晶在晶 界的偏析有关界的偏析有关; ; 冷裂缝：厚板冷裂缝：厚板T T型焊接易发生，型焊接易发生， 与钢中与钢中MnSMnS夹杂物有夹杂物有 关。裂纹实际上是逐关。裂纹实际上是逐 渐由一个夹杂物向另渐由一个夹杂物向另 一个夹杂物延伸形成一个夹杂物延伸形成 的。的。 钢中S对纵裂影响 总裂指数随着S的增加而增加 钢中S与裂纹指数关系 SS显著降低钢材抗氢致裂纹性能显著降低钢材抗氢致裂纹性能 输送含输送含H H 2 2 S S、H H 2 2 O O油、气管线，电化学腐蚀造成的油、气管线，电化学腐蚀造成的 新生态氢渗入钢中、聚集在硫化物等缺陷处，新生态氢渗入钢中、聚集在硫化物等缺陷处，H H H H2 2 使夹杂物处应力增大，最终形成裂纹。使夹杂物处应力增大，最终形成裂纹。 长条型、尤其是沿晶界分布的长条型、尤其是沿晶界分布的MnSMnS存在于钢中是出存在于钢中是出 现氢致裂纹的必然条件，用于输送含现氢致裂纹的必然条件，用于输送含H H 2 2 S S、H H 2 2 O O油、油、 气管线钢因此要求极低的气管线钢因此要求极低的 SS含量含量(10(10ppmppm) )， 进一步降低进一步降低SS含量是今后的发展趋势，含量是今后的发展趋势， 估计将来常规高强度钢板的估计将来常规高强度钢板的 SS会降低到会降低到 约约3030ppmppm。 低硫钢生产技术 低硫钢(S100ppm)，采用铁水预处理 超低硫钢(S50ppm)，铁水预处理二次精炼脱硫 铁水脱硫预处理： KR法脱硫 喷粉脱硫 脱硫剂：CaC2, CaO、 CaF2等 脱硫率：40-80 S可脱除到90 50ppm。 炉渣碱度对回硫有重要的影响炉渣碱度对回硫有重要的影响 第一炉 第二炉 带入硫量分析 ： 炼钢炉料中的硫主要来自废钢、铁水渣 和铁水， 石灰等带入的硫很少。 二次精炼钢液脱硫技术 1、钢包喷粉脱硫(TN、KIP等) TNTN法脱硫示意图法脱硫示意图 喷吹CaO-CaF2-Al2O3、CaSi等 进行脱硫,脱硫效率6090， 处理后钢液S可脱除至10ppm 以下。 优点：反应速度快、效率高； 缺点：钢水翻腾大，氧化和吸 氮较严重。 PP对钢材性能的影响对钢材性能的影响 冷脆； 调质钢的回火脆性； 热加工性； 焊接性能等。 P对9Ni钢低温韧性的影响 某些钢种，例如高Ni合 金钢、低温液态气体储 罐、奥氏体不锈钢等， 要求尽量降低P含量。 低磷钢生产 1、低磷钢生产(铁水预处理、氧气炼钢)； 2、超低磷钢(P20ppm)生产(铁水预处理 二次精炼脱磷) 铁水脱磷预处理 1、铁水运送容器中喷粉脱磷； 2、利用转炉脱磷预处理(SRP、LDORP)。 脱磷剂：CaOCaF2Fe2O3 (O2) 利用转炉作为容器进行铁水脱磷处理 新日铁名古屋厂转炉脱磷处理流程图 各种铁水脱磷方法的比较 对于P20ppm超低磷钢，必须采用二次 精炼脱磷方法 NKK福山厂生产9Ni超低磷钢工艺流程图 P对高强度钢板冲击韧性的影响 已有的研究没有发现磷在 低浓度条件下对钢材的延 性有明显的影响。 随着连铸控制偏析技术的 进步，进一步降低P含量 的压力减轻。 对常规结构钢，P低于 100ppm即可满足性能要求。 氮对钢材性能的影响 n加重钢材的时效； n降低钢材的冷加工性能 ； n造成焊接热影响区脆化 ； n加剧钢材的冷脆。 脱氮的难度 n 钢液中氮的溶解度高 ； n 空气氮分压高； n 液态钢温度下很难利 n 用化学反应脱氮； n氧、硫表面活性元素 影响。 连铸提高纯净度的措施 n钙处理技术 n保护浇注技术 n中间包冶金技术 n防止下渣和卷渣技术 n结晶器钢水流动控制技术 钙处理技术 变形夹杂物减小危害 浇铸过程二次氧化示意图 保护浇注技术 n中间包密封 n钢包中间注流长水 口+吹氩保护 n中间包结晶器浸入 式水口保护浇注 n对小方坯中间包结 晶器采用氩气保护浇 注 中间包冶金技术 中间包真空浇铸技术 中间包冶金技术 n增加钢水在中间包夹 杂停留时间，使夹杂 物有充分时间上浮 n改变钢水在中间包的 流动路径和方向，消 除死区 n中间包热操作技术 下 渣 转炉炼钢终点炉渣FeO通常在1525%。如出钢带入 钢包内的炉渣过多，由于钢包内钢水的对流作用， 造成Al2O3夹杂物量的增多。 卷 渣 由浸入式水口流出的钢水，到达结晶器侧边后分为向上和向下两 个分流，向上的分流上升到钢水上表面后，由外向内折回，由此 造成的钢水流动将保护渣底带入钢液，部分被生长的坯壳捕捉。 下渣和卷渣的对策 n临界液面操作法，防止旋涡下渣。生产DI罐，钢 包还有4钢水就关闭。 n在长水口上安装下渣检测器，发现下渣及时关闭 。 n长水口端部采用破渣器，以防止水口内壁粘附渣 带入结晶器。 n开浇时，中间包水口上方采用挡渣器，以防止渣 子卷入结晶器。 n采用H型中间包，换钢包时使中间包钢水深度为 定值，提高过渡坯质量。 n保持结