潔凈鋼的成分控制

潔凈鋼的成分控制在鋼鐵冶煉過程中，一部分雜質(zhì)元素可以去除，但仍有一部分將殘留在鋼中，這些殘余元素的存在是鋼材質(zhì)量產(chǎn)生不穩(wěn)定的主要因素之一。在這些元素中，某些殘余元素由于易于偏析，即使其含量很低，也對(duì)鋼材性能產(chǎn)生很強(qiáng)的有害影響。因此正確認(rèn)識(shí)鋼鐵產(chǎn)品中殘余元素問題，建立潔凈鋼的概念及其工藝控制是保證現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼材的重要前提。提高鋼的潔凈度，可以明顯改善鋼材的機(jī)械性能和加工性能。主要表現(xiàn)在：潔凈度對(duì)鋼材機(jī)械性能的影響降低鋼中的S、P、N等的雜質(zhì)含量，可以明顯提高鋼材的強(qiáng)度和韌性，如當(dāng)鋼中的[S]^0.004%時(shí)，NiCrMo鋼的沖擊韌性明顯提高；對(duì)于AIST4340鋼，[P]從0.03%下降到0.003%，室溫C型缺口沖擊能約提高20%，而對(duì)于含B鋼，控制[N]^20ppm，可以獲得很高的強(qiáng)度和低溫韌性。對(duì)于軸承鋼，降低鋼中的全氧含量，可以明顯提高軸承的壽命。因此，高質(zhì)量的軸承鋼，要求鋼中T[O]W10X10-4%。同時(shí)，鋼中夾雜物的尺寸、分布與性質(zhì)對(duì)鋼材的疲勞極限也有很大的影響。降低鋼中夾雜物，有利于提高鋼材的疲勞強(qiáng)度。對(duì)于硅鋼(Si=3%)，降低鋼中的S和T[O]的含量([S]@20ppm，T[O]W15ppm)，可以使無取向硅鋼片的鐵芯損失降低到2.3w/kg以下。而降低鋼中的[C]和[N]含量，可以提高硅鋼片的最大導(dǎo)磁率，降低矯頑力。潔凈度對(duì)鋼材加工性能的影響焊接性能是鋼材最重要的使用性能之一，降低鋼中的含C量或降低鋼的碳當(dāng)量，有利于改善鋼的焊接性能。汽車板、家用電器和DI罐用鋼等鋼材，不僅要求一定的強(qiáng)度，還要求要有良好的深沖性能，降低鋼中C含量，可以明顯改善鋼的深沖性能。汽車用高質(zhì)量IF鋼，要求鋼中C+NW50ppm。此外，生產(chǎn)熱軋薄板，必須嚴(yán)格控制鋼中大型AlO夾雜物的數(shù)量，才能避免軋制過程中產(chǎn)生裂紋，獲得良好的表面質(zhì)量。如生產(chǎn)30.3mmDI罐用鋼板的關(guān)鍵技術(shù)是徹底杜絕30?40mm的大型脆性夾雜的出現(xiàn)。鋼中夾雜物的數(shù)量與類型對(duì)切削刀具壽命有明顯的影響，這是由于鋼種的脆性夾雜增大了工件與刀具間的摩擦阻力，不利于鋼材的切削性能。因此，盡量降低鋼中的脆性夾雜物的含量，有利于改善鋼材的切削性能。鋼中的脆性夾雜物對(duì)耐磨性有著極壞的影響，對(duì)于鋼軌鋼和軸承鋼，鋼中AlO等脆性夾雜往往造成鋼材表面剝落、腐蝕。因此，嚴(yán)格控制鋼中Al2O3近似等于零，可以解決表面磨損的問題，提高鋼材的耐磨性能。N和C一樣，是間隙型雜質(zhì)。低溫時(shí)，容易在Fe原子品格內(nèi)擴(kuò)散，引起時(shí)效，使鋼材低溫鍛造性能下降。對(duì)于0.35%的碳鋼，如果控制鋼中的固溶N含量W50ppm，可以明顯降低鋼材冷鍛時(shí)裂紋的產(chǎn)生率。鋼中含有硅及錳元素時(shí)，將大大促進(jìn)殘余元素引起的第二類回火脆性。這可能是由于硅、錳促進(jìn)殘余元素在鋼中的擴(kuò)散及偏析能力。相反，鋼中如果添加適量的鉬，一般為0.2?0.5,則可有效地抑制第二類回火脆性。理論研究和生產(chǎn)實(shí)踐都證明鋼材的純凈度越高，其性能越好，使用壽命也越長(zhǎng)。鋼中雜質(zhì)含量降低到一定水平，鋼材的性能將發(fā)生質(zhì)變。如鋼中碳含量從40X10-6降低到20X10-6，深沖鋼的伸長(zhǎng)率可增加7%。提高鋼的純凈度還可以賦予鋼新的性能（如提高耐磨腐蝕性等），因此純凈鋼已成為生產(chǎn)各種用于苛刻條件下高附加值產(chǎn)品的基礎(chǔ)，其生產(chǎn)具有巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。需要指出的是對(duì)不同鋼種其中的雜質(zhì)元素的種類是不同的，如硫在一般鋼中都視為雜質(zhì)元素，但在易切削鋼中其為有益元素；IF鋼中氮是雜質(zhì)元素，但在不銹鋼中氮可以代替一部分竦和其它貴重合金元素，其固溶強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化作用可提高鋼的強(qiáng)度。鋼中［H］含量過多，易于產(chǎn)生氫發(fā)裂和白點(diǎn)，導(dǎo)致鋼的嚴(yán)重缺陷。硫是鋼中的有害元素之一，是表面活性元素，常以MnS的形式在鋼材品界上或異相界面上偏析聚集。硫?qū)︿摬淖畲蟮奈：κ且痄摰臒岽?，顯著降低了鋼的熱加工性能。而對(duì)于鐵素體不銹鋼，要求鋼中S^20ppm，保證鋼材的熱加工性能。碳鋼的S忍ppm，熱加工時(shí)可避免產(chǎn)生熱裂紋現(xiàn)象。此外，硫降低鋼材的韌性，惡化鋼的Z向性能，并對(duì)氫致裂紋有較大影響。因此，要求管線鋼具有較高的抗氫致裂紋（HIC）和抗硫應(yīng)力裂紋（SSCC）的能力，要求控制鋼中S^10X10-6。近20年來，隨著宇航、航空、石油、汽車、國(guó)防及微電子工業(yè)的蓬勃發(fā)展，對(duì)鋼鐵雜質(zhì)含量的要求越來越苛刻，因?yàn)槿藗儼l(fā)現(xiàn)鋼的純凈度愈高，性能愈好。例如軸承鋼：當(dāng)含氧量［O%］由30X10-4%降為15X10-4%時(shí)接觸疲勞壽命提高5倍：降到10X10-4%時(shí)接觸疲勞壽命提高15倍：降到5X10-4%時(shí)接觸疲勞壽命提高30倍；又如為滿足汽車工業(yè)對(duì)深沖壓成型薄板的需求而推出的IF鋼（無間隙相元素鋼）對(duì)碳含量的要求更降至［%C］＜30X10-4%已屬于超低碳鋼。生產(chǎn)工藝：純凈鋼的生產(chǎn)主要集中在兩方面：（1）盡量減少鋼中雜質(zhì)元素的含量；（2）嚴(yán)格控制鋼中的夾雜物，包括夾雜物的數(shù)量、尺寸、分布、形狀、類型。減少鋼中溶質(zhì)元素的含量主要在各種鐵水預(yù)處理以及二次精煉設(shè)備中營(yíng)造最佳去除的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)條件來實(shí)現(xiàn)，鋼中夾雜物的控制主要是減少其生成、對(duì)其進(jìn)行改性、促其上浮。通常純凈鋼生產(chǎn)工藝包括以下幾部分：鐵水預(yù)處理，轉(zhuǎn)爐復(fù)吹，出鋼擋渣、扒渣、對(duì)爐渣改性，二次精煉（真空、吹氣、加熱、造渣）、全程保護(hù)澆鑄、中間包冶金、結(jié)品器冶金及采取各種促使夾雜物去除的措施等。根據(jù)對(duì)脫磷采取的不同工藝，潔凈鋼生產(chǎn)工藝大致可以分為以下兩種工藝流程［12］：鐵水“三脫”潔凈鋼生產(chǎn)工藝：以日本為代表，主要的工藝特點(diǎn)是采用鐵水預(yù)處理脫磷工藝，生產(chǎn)潔凈鋼。技術(shù)特點(diǎn)是：采用鐵水三脫預(yù)處理工藝，脫5匚脫S和脫？。目前，多采用轉(zhuǎn)爐作為鐵水“三脫”的反應(yīng)器，不再需要鐵水預(yù)脫硅。復(fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐采用少渣冶煉工藝，脫碳升溫并進(jìn)行脫磷；通常采用多功能的RH進(jìn)行鋼水精煉，深脫磷、深脫硫和脫氣；轉(zhuǎn)爐弱脫氧“沸騰”出鋼，避免鋼水吸氮，適宜冶煉超低氮鋼；連鑄采用保護(hù)澆注、夾雜物過濾等一系列技術(shù)措施，保證鋼水質(zhì)量。鋼水精煉潔凈鋼生產(chǎn)工藝；以歐美為代表，主要依靠轉(zhuǎn)爐脫磷，并采用鋼包噴粉深脫磷。其技術(shù)特點(diǎn)是：采用轉(zhuǎn)爐冶煉低碳鋼脫磷，脫碳、脫硅、脫磷和升溫精煉；轉(zhuǎn)爐弱脫氧出鋼，鋼包噴粉深脫磷，然后扒渣；LF升溫脫硫精煉；RH脫氧和深脫硫，連鑄保護(hù)澆注；不適宜生產(chǎn)超低N和低P鋼種。兩種精煉工藝的技術(shù)比較采用鐵水“三脫”工藝，脫P(yáng)的熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)條件優(yōu)于鐵水精煉工藝；鐵水“三脫”工藝流程短，工藝簡(jiǎn)單，更適宜冶煉超純凈鋼；鐵水“三脫”工藝生產(chǎn)純凈鋼，生產(chǎn)成本明顯低于鋼水精煉工藝潔凈鋼的成分控制一一鋼液碳的控制鋼中碳對(duì)鋼的性能影響最大，碳含量高能增加鋼的強(qiáng)度，但使塑性下降、沖壓性能變壞。因此一般優(yōu)質(zhì)深沖型鋁鎮(zhèn)靜鋼要求［C］^0.05%、IF鋼要求［C］^0.007%o鋼中碳的控制主要集中于兩點(diǎn)：爐外精煉使鋼中碳達(dá)到極低水平、防止連鑄過程增碳。RH處理脫碳主要受制約有以下兩個(gè)因素：一是鋼液環(huán)流量(是浸漬管直徑的函數(shù))；二是鋼液向氣泡［C］傳遞速率(是真空室橫截面積及攪拌能的函數(shù))。因此可以通過增加鋼液循環(huán)流量和凈化氣體流量來提高反應(yīng)速度。其主要手段是增大浸漬管直徑和吹A(chǔ)r流量。目前，國(guó)外RH處理，吹A(chǔ)r流量有500NL/min的記錄，浸漬管直徑有達(dá)1m的記錄，國(guó)外一些廠家RH處理后鋼中［C］最好的降到9?12X10-4%。防止增碳，首先是防止RH處理從真空罐渣殼中吸碳。特別是鋼包用炭化稻殼保溫，這一現(xiàn)象就顯得尤為突出。其次是防止連鑄過程中增碳。中鋼公司研究了中間包不同覆蓋劑對(duì)增碳的影響，發(fā)現(xiàn)：使用炭化稻殼，增［CJ11.7X10-4%；使用某種粒狀保護(hù)渣，增［C］7.3X10-4%；使用Mg基粒狀覆蓋劑，增［C］3.5X10-4%。法國(guó)SollacDumkirk廠研究發(fā)現(xiàn)，開澆和換鋼包期間，增［C］嚴(yán)重，可達(dá)10?20X10-4%。因此，為防止增碳應(yīng)注重以下幾點(diǎn)：一是進(jìn)一步降低耐火材料中的［C］量，使鋼水與含碳材料接觸面最小；二是中間包使用含碳少的保溫材料；三是減少結(jié)品器保護(hù)渣中的［C］含量。采用RH可以實(shí)現(xiàn)超低碳鋼精煉。但當(dāng)鋼中w(［C］)^0.002%時(shí)，由于鋼水靜壓力的影響，RH脫碳速度減弱，趨于停止。為了進(jìn)一步降低鋼中含碳量，日本近幾年開發(fā)出以下新工藝：提高鋼水循環(huán)流量Q，促進(jìn)脫碳反應(yīng)——REDA法。新日鐵八幡鋼廠對(duì)350tDH爐進(jìn)行改造：取消真空室下部槽和吸嘴，將真空室直接插入鋼水中，利用鋼包底吹A(chǔ)r攪拌能，大幅度提高RH鋼水的循環(huán)流量。使熔池混勻時(shí)間從80s降低到40?60s，脫碳速度明顯提高。處理20min，可保證鋼水w(［C］)^10X10-6；處理30min，鋼水［C］可達(dá)到3X10-6。提高容量傳質(zhì)系數(shù)ak，促進(jìn)脫碳反應(yīng)。日本川崎鋼鐵公司為實(shí)現(xiàn)超低碳鋼冶煉，采用H2作為攪拌氣體，吹入RH真空室。利用RH真空脫氣的功能，使H2氣從鋼液中逸出時(shí)增加了反應(yīng)界面，提高RH的容量傳質(zhì)系數(shù)ak。處理20min，可使鋼中［C］達(dá)到3X10-6。眾所周知脫硫的熱力學(xué)條件是高溫、高堿度、低的氧化性，因此脫硫應(yīng)注意以下三點(diǎn)：金屬液和渣中氧含量要低、使用高硫容量的堿性渣、鋼渣要混合均勻。鐵水預(yù)處理可以深度脫硫，也可以部分脫磷。目前廣泛采用在鐵水包或魚雷罐中喂線、噴粉的鐵水預(yù)處理方法，，噴粉可以造就良好的動(dòng)力學(xué)條件，極大擴(kuò)展反應(yīng)界面。二次精煉是生產(chǎn)超低硫鋼所必不可少的手段，所用方法主要為噴粉、真空、加熱造渣、喂線、吹氣攪拌，實(shí)踐中常常是幾種手段綜合采用。鋼中的長(zhǎng)條形(尤其是沿晶界分布的)硫化物是產(chǎn)生氫致裂紋的必然條件，對(duì)鋼水進(jìn)行鈣處理可將其改變?yōu)榍蛐?，降低其危害，一般鈣硫比(Ca/S)接近2為佳。爐渣的脫硫能力決定于爐渣堿度和渣中FeO含量；對(duì)于高堿度爐渣，脫硫反應(yīng)速度的限制性環(huán)節(jié)是金屬側(cè)硫的傳質(zhì)速度，增強(qiáng)熔池?cái)嚢?，有利于提高脫硫速度。采用低堿度精煉渣可有效地消除鋼中點(diǎn)狀?yuàn)A雜物。實(shí)踐證明，堿度控制在2.0?2.5范圍內(nèi)，渣量為2%時(shí)，脫硫率可達(dá)70%。在EBT電爐出鋼過程中投入的脫硫劑，若添加適量的螢石(<10%)，可顯著提高脫硫效果，且不會(huì)對(duì)鋼包的使用壽命構(gòu)成危害。通過含BaO和不含BaO渣系的脫硫動(dòng)力學(xué)對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明：含BaO脫硫渣系具有比不含BaO的脫硫渣系有更快的脫硫速率。含BaO精煉渣系具有較好的深脫硫作用，在實(shí)驗(yàn)室條件下，可將鋼中硫穩(wěn)定的脫除至5X10-6以下，完全適用于極低硫鋼的精煉。同時(shí)在摩爾數(shù)相同的BaO脫硫能力大于CaO,往渣中加入一定量的BaO可明顯提高CaO的脫硫能力。采用LF生產(chǎn)超低硫鋼的基本工藝是：白渣操作，控制渣中(FeO+MnO)^1.0%；控制爐渣指數(shù)CaO(%)/SiO2(%)-Al2O3(%)=0.3?0.4；控制渣量為20kg/t左右；控制處理前鋼水含硫量S^50X10-6采用真空噴粉工藝生產(chǎn)超低硫鋼的基本工藝為：采用CaO-CaF2系脫硫粉劑，CaF2的配比應(yīng)達(dá)到35%?40%；噴粉消耗量為4?5kg/t；控制初始鋼水含硫量小于50X10-6。采用石灰Al粉改質(zhì)劑，生成CaO-Al2O3系爐渣，配合LF白渣精煉，使終渣Fe^1.5%，有利于脫硫潔凈鋼的成分控制一一鋼中磷的控制脫磷的熱力學(xué)條件是低溫、高堿度、高的氧化性，目前磷的去除主要也是在鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐或電爐精煉期、二次精煉三個(gè)階段進(jìn)行。此外，低溫不脫氧出鋼，有助于脫磷，也可防止吸氮。鋼中［P］過高，在凝固時(shí)會(huì)嚴(yán)重偏析而導(dǎo)致產(chǎn)品脆裂。高爐是不能脫磷的，高爐出來的鐵水一般在700?1000X10-4%之間。脫［P］需要高氧位、高堿度渣、低溫、攪拌條件好。鋼中［P］的除去一般有三種方式：一是鐵水預(yù)處理脫［P］，這在日本已經(jīng)開始使用，脫磷后［P］可達(dá)100?180X10-4%；二是轉(zhuǎn)爐或電爐精煉脫［P］，脫磷是在煉鋼初期氧化脫碳過程的同時(shí)進(jìn)行，吹煉終點(diǎn)［P］可達(dá)100X10-4%左右。有些廠家開始使用轉(zhuǎn)爐兩次脫［P］工藝，可以達(dá)到［P］30X10-4%的水平；三是爐外精煉脫磷：鋼包中脫磷可以達(dá)到［P］＜30X10-4%的水平。一些廠家，在出鋼過程中以“CaO+CaF2+鐵礦石”為脫磷劑脫［P］，達(dá)到了鋼中［P］20?30X10-4%的水平。新日鐵名古屋廠RH-PB脫［P］達(dá)到了鋼中［P］為10X10-4%的水平。我國(guó)寶鋼，轉(zhuǎn)爐兩次脫磷,使鋼中［P］達(dá)到20X10-4%。潔凈鋼的成分控制---鋼液氮的控制氮在鋼中的作用具有二重性：一方面可作為固溶強(qiáng)化元素，提高鋼水的強(qiáng)度；另一方面，作為間隙原子，顯著降低鋼的塑性。對(duì)于深沖鋼冶煉，一般要求控制鋼中w（［N］）^25X10-6o超低氮鋼的冶煉，本質(zhì)是控制鋼液界面處氮的吸附（吸氮）與脫附（脫氮）這一可逆反應(yīng)。在一定溫度、壓力下，存在一臨界［N］，記為［N］m。當(dāng)鋼中［N］＞［N］m，則脫氮，反應(yīng)為液相傳質(zhì)速率，呈表觀一級(jí)反應(yīng)。當(dāng)N］＞［N］m時(shí)，則吸氮，反應(yīng)界面反應(yīng)速率為二級(jí)表觀反應(yīng)。脫氮（或吸氮）為界面反應(yīng)，因此，表面活性元素S、O的存在，會(huì)明顯降低脫氮速度。冶煉超低氮鋼主要依靠真空脫氣。但真空脫氮效率不高，對(duì)于RH生產(chǎn)w（［N］）^30X10-6的超低氮鋼有很大的困難。采用以下措施，有利于提高真空脫N效率。?提高鋼水純凈度，降低鋼S、O含量；?改善RH真空密封結(jié)構(gòu)，防止大氣中N2向鋼水滲透、擴(kuò)散；?噴吹還原氣體（如H2）有利于提高脫碳速度；?噴吹細(xì)小Fe2O3粉末，有利于真空脫氮。由于真空脫氮的效率不高，因此，超低氮鋼的冶煉必須從煉鋼全流程出發(fā)，綜合米取以下措施：提高轉(zhuǎn)爐脫碳強(qiáng)度，保持爐內(nèi)微正壓。用CO洗滌鋼水，實(shí)現(xiàn)脫N2；改善終點(diǎn)操作，提高終點(diǎn)脫碳速度和終點(diǎn)命中率，減少倒?fàn)t次數(shù)；沸騰出鋼，防止鋼水吸氮；真空下進(jìn)一步降低S、O含量，采取措施提高真空脫氮的效率；完善精煉鋼水的保護(hù)澆注，避免二次吸氮。采用上述工藝，可生產(chǎn)w([N])^20X10-6的超低氮鋼。據(jù)日本廠家的經(jīng)驗(yàn)，鐵水比每增加1%，可降低電耗5kWh/t；鐵水脫碳產(chǎn)生的大量CO氣體有利于生產(chǎn)低氮鋼。因此，采用高鐵水比生產(chǎn)工藝是冶煉低氮優(yōu)質(zhì)鋼的一種途徑。美國(guó)紐柯公司向電爐內(nèi)噴入相應(yīng)量的碳化鐵粉(以替代12kg/t的煤粉)和氧氣以生成質(zhì)量好的泡沫渣，引起強(qiáng)烈的攪拌。此時(shí)生成的CO氣泡除去離解在鋼液中的部分[N]，在廢鋼料不優(yōu)選的條件下，鋼中[N]含量可達(dá)到低于50pg/g的水平。精煉過程氮主要來源于與鋼水接觸的大氣、加入的合金及熔劑。鋼液去氮主要靠攪拌處理、真空脫氣或兩種工藝的組合促進(jìn)氣體與金屬的反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)。目前真空脫氣裝置中脫氮效果并不明顯，這主要與鋼中較高的氧、硫含量有關(guān)。當(dāng)鋼中界面活性元素硫、氧較高時(shí)，鋼液的脫氮速度很低，甚至陷于停頓狀態(tài)。但在鋼中[S]<50X10-6時(shí)，利用VD裝置大氣量底吹處理鋼水有較好脫氮效果。由于鋼液中氧、硫等表面活性元素的影響，RH脫氮能力受到限制，特別在低氮范圍([N]^30X10-4%)，脫氮幾乎終止。在超低碳IF鋼的生產(chǎn)中，減少吹煉終點(diǎn)氮含量和避免鋼液增氮是獲得低氮鋼水的主要手段。住友金屬公司開發(fā)的VODPB法在真空下向鋼水深處吹入粉狀材料(鐵礦粉和錳礦粉)，在精煉的高碳期間生成CO氣泡，可得[N]<20X10-6鋼水。該公司隨后開發(fā)的RH-PB法可得[S]5X10-6、[N]15X10-6的鋼水。預(yù)計(jì)真空噴粉脫N的優(yōu)勢(shì)將進(jìn)一步發(fā)揮。真空室的密封性對(duì)實(shí)現(xiàn)低N也是很重要的，整體式真空室有利于低N鋼的生產(chǎn)。川崎發(fā)現(xiàn)在RH下降管內(nèi)壓力〈管外壓力，其耐材內(nèi)氣體主要成分是N，空氣通過浸漬管的耐材侵入鋼液可造成吸N。在RH浸漬管周圍進(jìn)行氬封，抑制鋼液吸N，可得到[N]20X10-6的水平，而無氬封時(shí)為27X10-6。精煉時(shí)由于受到高質(zhì)量泡沫渣的保護(hù)，能有效地防止金屬液再吸入大氣中的N，從而使金屬液中的N含量降低10?20pg/g。板坯連鑄中，最大的增氮一般發(fā)生在鋼包和中間包之間。為此，寶鋼除采用中間包覆蓋劑覆蓋中間包鋼水之外，在鋼包和中間包之間采用長(zhǎng)水口，并在鋼包水口和長(zhǎng)水口連接處采用Ar氣和纖維體密封。采用上述技術(shù)后，可使?jié)茶T過程中的增氮量控制在15X10-4%以內(nèi)潔凈鋼的成分控制 鋼中氫含量當(dāng)壓力為1毫巴時(shí)，氫氣在鋼中溶解度為0.91X10-4%。實(shí)際上，通常要求鋼中[H]<2X10-4%。為了達(dá)到此目標(biāo)，保持鋼液處于非常低的壓力是非常重要的。脫[H]主要靠轉(zhuǎn)爐煉鋼初期通過CO的激烈沸騰脫氫和RH處理過程中脫氫。其余各階段均是增氫的，所以脫[H]的重點(diǎn)在于防止脫氣處理后連鑄過程各階段的增氫，應(yīng)該嚴(yán)格控制渣成分和狀態(tài)。由于造渣劑，合金料的潮濕以及新砌中間包未干，大氣吸入所引起的增氫等等。氫的去除以前主要在煉鋼初期通過CO激烈沸騰得到，自真空處理技術(shù)出現(xiàn)以后鋼中氫已可穩(wěn)定控制在2X10-6以下。嚴(yán)格杜絕各工序造渣劑、合金料、覆蓋劑以及耐材的潮濕，避免碳?xì)浠衔?、空氣與鋼水接觸，都有助于降低鋼中氫的含量。在真空度<66.7Pa，且吹A(chǔ)r量>50L/min條件下，保持10min以上，在真空處理過程中，以弱電磁攪拌為主。攪拌方向向上，攪拌電流為400?600A，離站前，凈化弱攪拌時(shí)間不小于5min。整個(gè)真空處理時(shí)間約25?35min?？墒逛撝袣浜?lt;2X10-6，最低達(dá)0.92X10-6。潔凈鋼的成分控制 鋼中氧及夾雜物的控制硬線鋼絲、鋼軌、軸承鋼、彈簧鋼等中高碳合金鋼或優(yōu)質(zhì)碳鋼，對(duì)鋼中夾雜物有嚴(yán)格的要求。為保證鋼材質(zhì)量，必須采用低氧鋼精煉工藝技術(shù)。對(duì)低氧鋼精煉工藝的基本要求是：(1)嚴(yán)格控制鋼中總氧含量,一般要求鋼中[T.O]^25X10-6。對(duì)于軸承鋼，為提高鋼材的疲勞壽命，則要求鋼中[T.O]^10X10-6。(2)嚴(yán)格控制鋼中夾雜物的形態(tài)，避免出現(xiàn)脆性Al2O3夾雜物。如硬線鋼精煉，要求嚴(yán)格控制鋼中夾雜物成分中w(Al2O3)^25%。為此，則需要控制鋼水含鋁量^4X10-6。即采用無鋁脫氧工藝。嚴(yán)格控制鋼中夾雜物的尺寸，避免出現(xiàn)大型夾雜物。為實(shí)現(xiàn)上述基本要求，低氧鋼精煉的基本工藝為:精確控制煉鋼終點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)高碳出鋼，防止鋼水過氧化；嚴(yán)格控制出鋼下渣量，并在出鋼過程中進(jìn)行爐渣改質(zhì)。控制包渣中W(FeO+MnO)^3%，爐渣堿度RN2.5,避免鋼水回磷并在出鋼過程中進(jìn)行Si-Mn脫氧。LF爐內(nèi)進(jìn)行白渣精煉，控制爐渣堿度RN3.5，渣中w(Al2O3)=25%?30%；渣中w(FeO+MnO)^1.0%(最好小于0.5%)，實(shí)現(xiàn)爐渣對(duì)鋼水的擴(kuò)散脫氧。同時(shí)完成脫硫的工藝任務(wù)。白渣精煉后，喂入Si-Ca線，對(duì)夾雜物進(jìn)行變性處理?？刂其撝袏A雜物成分，保證w(Al2O3)^25%O—冶煉軸承鋼等超低氧鋼時(shí)(w([T.O])<10X10-6)，LF爐白渣精煉后應(yīng)采用VD爐進(jìn)行真空脫氣。在VD爐脫氣過程中應(yīng)控制抽氣速率和攪拌強(qiáng)度，避免渣鋼噴濺。通過VD爐脫氣繼續(xù)進(jìn)行鋼渣脫氧、脫硫反應(yīng)。然后加入鋁進(jìn)行深脫氧，并喂入Si-Ca線對(duì)夾雜物進(jìn)行變性處理。在連鑄生產(chǎn)中，應(yīng)采用全程保護(hù)工藝，避免鋼水氧化，出現(xiàn)二次污染。應(yīng)采用低粘度保溫性好的速熔保護(hù)渣，采用較低的拉速，保證鋼液面平穩(wěn)。嚴(yán)格控制鋼液卷渣形成大型皮下夾雜。鋼中氧的復(fù)雜性在于鋼水冷卻凝固過程中因氧的溶解度降低將進(jìn)一步生成脫氧產(chǎn)物，鋼水在澆注過程中會(huì)因?yàn)槎窝趸c大氣、爐渣、耐材發(fā)生氧化反應(yīng)形成大顆粒夾雜物。鋼中夾雜物的數(shù)量、尺寸、分布、形狀、類型都將對(duì)鋼材的性能產(chǎn)生很大的影響。對(duì)于鋼中氧的去除有如下重要因素：(1)減少所生成的夾雜物數(shù)量，控制所生成夾雜物的性質(zhì)；(2)創(chuàng)造良好的條件促使夾雜物去除；(3)控制爐渣成分使其更有利于吸收夾雜；(4)防止鋼水被大氣、爐渣、耐材氧化等。減少所生成夾雜物的數(shù)量首先必須降低轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)氧含量，合理的吹煉制度特別是減少補(bǔ)吹有助于降低終點(diǎn)鋼水氧含量。鋼包渣中FeO+MnO含量與鋼水中氧含量有正比關(guān)系，因而減少出鋼下渣量很重要，廣泛采用擋渣帽+擋渣球的擋渣方法，也有采用氣動(dòng)擋渣、多棱錐擋渣等方法的報(bào)道，提高轉(zhuǎn)爐終渣(MgO)含量和堿度也有利于減少下渣。鋼中的脆性夾雜物是造成很多鋼種出現(xiàn)缺陷的原因，如輪胎子午線的冷拔斷裂，汽車板表面美容的損壞等，同時(shí)脆性Al2O3夾雜也是引起澆注過程中水口堵塞的主要原因。為減少鋼中脆性Al2O3夾雜物，國(guó)外一些廠家采取了以下措施：(1)先用硅脫氧降低鋼中溶解氧含量，然后再用鋁終脫氧。但所生成的SiO2起到了二次氧化源的作用，必須降低SiO2的活度以防止其與鋼水中鋁發(fā)生反應(yīng)。對(duì)于[Si]=0.10%?0.30%的軸承鋼，控制堿度在4以上可以保持爐渣中SiO2的穩(wěn)定，實(shí)際操作中爐渣堿度常常控制在5以上。(2)用碳代替部分鋁進(jìn)行鋼水粗脫氧。出鋼過程中當(dāng)鋼水量為1/2時(shí)加入碳脫氧，對(duì)[C]=0