纯洁钢-多媒体.ppt

洁净钢及其生产技术,重庆大学文光华,2,洁净钢及其生产技术,纯净钢或洁净钢的概念钢中夹杂物控制原理连铸坯中夹杂物来源与分布洁净钢生产的控制对策结语,3,一、洁净钢和纯净钢的概念,关于洁净钢(cleansteel)或纯净钢(puritysteel)的概念,目前国内外尚无统一的定义,但一般都认为洁净钢是指对钢中非金属夹杂物(主要是氧化物、硫化物)进行严格控制的钢种,这主要包括:钢中总氧含量低,非金属夹杂物数量少、尺寸小、分布均匀、脆性夹杂物少以及合适的夹杂物形状。而纯净钢则是指除对钢中非金属夹杂物进行严格控制以外,钢中其它杂质元素含量也少的钢种。,4,纯净钢（puritysteel）S+P+N+O+H总合水平：60年代900ppm70年代800ppm80年代600ppm90年代100ppm2000年50ppm,5,纯净钢（puritysteel）,高纯净钢对炼钢工艺要求：（1）去除杂质元素超低C：如汽车板；超低S：如输气管线；超低N：如铁素体不锈钢管，冷锻线棒材；超低P：如高压容器钢板。（2）去除夹杂物超低O：如滚珠钢，汽车板；形态控制：如拉拔钢丝，管线钢。（3）成分控制化学成分控制在窄的范围，性能均一性。,6,纯净钢（puritysteel）,国内外一些钢厂生产纯净钢水平如表1,7,纯净钢（puritysteel）,2000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。,8,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。如钢中碳含量从4010-6降低到2010-6,深冲钢的伸长率可增加7%。提高钢的纯净度还可以赋予钢新的性能(如提高耐磨腐蚀性等),因此纯净钢已成为生产各种用于苛刻条件下高附加值产品的基础,其生产具有巨大的社会经济效益。需要指出的是对不同钢种其中的杂质元素的种类是不同的,如硫在一般钢中都视为杂质元素,但在易切削钢中其为有益元素;IF钢中氮是杂质元素,但在不锈钢中氮可以代替一部分镍和其它贵重合金元素,其固溶强化和弥散强化作用可提高钢的强度。,纯净钢（puritysteel）,9,洁净钢（cleansteel）,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。,10,洁净钢（cleansteel）,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。,11,洁净钢（cleansteel）,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。,12,高附加值产品洁净度：,高附加值产品对洁净度要求是：TO要低30%）。要把夹杂物成分控制在相图中的阴影区，则必须钢中AlS50m，甚至几百m；组成复杂；来源广泛；偶然性分布；对产品性能危害最大。,30,连铸坯中夹杂物来源,生产洁净钢，就是要减少钢中夹杂物，尤其是减少大颗粒夹杂而奋斗。在连铸过程中夹杂来源于图19。炉渣卷入:炼钢炉渣外来夹杂物:中间包覆盖剂结晶器保护渣耐火材料内衬耐火材料钢包耐火材料:引流砂和滑板熔损卷入水口砖氧化物夹杂物:中间包内衬材料中间包耐火材料塞棒和滑板中间包水口浸入式水口一次脱氧产物内生夹杂物:二次脱氧产物图19连铸过程中氧化物夹杂的来源,31,4洁净钢生产的控制对策,从炼钢精炼连铸生产洁净钢，主要控制对策是：（1）控制炼钢炉下渣量挡渣法：（偏心炉底出钢、气动法、挡渣球）；扒渣法：目标是钢包渣层厚50m）去除，采用中间包控流技术小颗粒夹杂（50m）去除；中间包钙质过滤器中间包电磁旋转钢包中间包结晶器过程中防止下渣、卷渣是生产洁净钢非常重要的操作；把非稳定态浇注铸坯质量提高到稳定态浇注水平以提高整体铸坯质量是当今人们迫切解决的问题。为此采用：临界液面操作法，防止旋涡下渣，生产DI罐，钢包还是4%钢水就关水口下渣探测器长水口采用撇渣器开浇时中间包水口上方采用挡渣器开浇时中间包密封结晶器液面控制,（8）钢中微细夹杂物去除,48,4洁净钢生产的控制对策,（9）防止浇注过程下渣和卷渣示踪试验：加入示踪剂追踪铸坯中夹杂物来源；结晶器渣中示踪剂变化；铸坯中夹杂物来源。初步估计外来夹杂物占41.6%二次氧化占39%，脱氧产物为20%。目前还是广泛采用吹Ar来防止堵塞。生产洁净钢总的原则是：钢水进入结晶器之前尽可能排除Al2O3。,49,4洁净钢生产的控制对策,（10）防止Ar气泡吸附夹杂物对Al-K钢，采用浸入式水口吹Ar防止水口堵塞，但吹Ar会造成：水口堵塞物破碎进入铸坯，大颗粒Al2O3轧制延伸会形成表面条状缺陷小于1mmAr气泡上浮困难，它是Al2O3和渣粒的聚合地，当气泡尺寸大于200m易在冷轧板表面形成条状缺陷。为解决水口堵塞问题，可采用：钙处理改善钢水可浇性钙质水口无C质水口,50,4洁净钢生产的控制对策,（11）结晶器钢水流动控制电磁制动EMBR；FC（FlowControl）结晶器。,51,冷轧板缺陷指数：有FC为1.1；无FC为4.5,52,5结语,洁净钢提高了钢水质量，提高了产品竞争力；洁净钢是一个相对概念，应根据产品用途来制订合理的工艺对策来生产洁净钢；经过炉外精炼的钢水，钢中总氧TO可达到20-40ppm，可以说是非常干净的。要在连铸坯中TO达到小于20ppm，在连铸过程中一是防止再污染，二是在传递过程中要创造条件去除夹杂物