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1、轉(zhuǎn)爐-精煉-連鑄過程 鋼中氧的控制劉建華 北京科技大學(xué)鋼冶系13301133229liujianhua@metall.ustb.edu.cn目錄1.鋼中的氧－鋼潔凈度的量度2.轉(zhuǎn)爐冶煉終點鋼中氧的控制3.鋼中溶解氧的轉(zhuǎn)換－脫氧與夾雜物生成4.鋼水中氧的降低－脫氧夾雜物排除5.連鑄過程鋼中氧的控制－防止鋼水再污染6.結(jié)論1鋼中的氧－鋼潔凈度的量度煉鋼是一個氧化過程，吹煉到終點時，鋼水中溶解了過多的氧，稱為[O]溶或a[O]出鋼時，進行脫氧合金化，[O]溶轉(zhuǎn)變成氧化物夾雜，可用[O]夾雜表示，所以鋼中氧可用總氧T[O]表示為：
2、T[O]＝[O]溶＋[O]夾雜1鋼中的氧－鋼潔凈度的量度出鋼時：鋼水中[O]夾雜→0，T[O]＝[O]溶；脫氧后：根據(jù)脫氧程度的不同[O]溶→0，T[O]＝[O]夾雜?？梢杂娩撝锌傃鮐[O]來表示鋼的潔凈度，即鋼中夾雜物水平。鋼中T[O]越低，則鋼就越“干凈”。1鋼中的氧－鋼潔凈度的量度為使鋼中T[O]較低，必須控制：降低[O]溶：控制轉(zhuǎn)爐終點a[O]，它主要決定于冶煉過程；降低夾雜物的[O]夾雜：控制脫氧、夾雜物形成及夾雜物上浮去除－夾雜物工程概念（InclusionEngineering）。氧控制水平鋼中的總氧含量不斷
3、降低，夾雜物越來越少，鋼水越來越“干凈”，甚至追求“零夾雜物”，鋼材性能不斷改善。由于引入爐外精煉，對硅鎮(zhèn)靜鋼，T[O]可達15-20ppm，對鋁鎮(zhèn)靜鋼，T[O]可達到<10ppm。圖11970－2000年鋼中平均T[O]水平軸承鋼T[O]由30ppm降到5ppm，疲勞壽命提高100倍。圖2鋼中T[O]與軸承鋼壽命關(guān)系鋼中T[O]與冷軋板表面質(zhì)量存在明顯對應(yīng)關(guān)系美國Weirton公司生產(chǎn)0.15mm厚薄板，在DTR生產(chǎn)線上檢查120個板卷發(fā)現(xiàn)：T[O]，ppm質(zhì)量指數(shù)15～208121～257226～3068>3035T[
4、O]越低，冷軋板質(zhì)量越好，T[O]在40～100ppm時廢品率非常高。川崎Mizushima把中間包T[O]作為鋼水潔凈度標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)試驗表明：中間包鋼水T[O]<30ppm冷軋薄板不檢查，用戶接受T[O]＝30～55ppm冷軋薄板需檢查T[O]>55ppm冷軋薄板降級使用產(chǎn)品質(zhì)量缺陷不僅與鋼中總氧T[O]有關(guān)，還與夾雜物種類、尺寸、形態(tài)和分布有關(guān)。表1典型純凈鋼對清潔度的要求產(chǎn)品分類鋼種代表規(guī)格產(chǎn)品材質(zhì)特性要求清潔度要求薄板DI罐低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼0.2~0.3mmt飛邊裂紋T[O]<20ppm,D<20μm深沖鋼超低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼
5、0.2~0.6mmt超深沖，非時效性表面線狀缺陷[C]<20ppm,[N]<20ppmT[O]<20ppm,D<100μm蔭罩鋼低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼0.1~0.2mmt防止圖像侵蝕D<100μm,低硫化導(dǎo)架結(jié)構(gòu)材13%Cr0.15~0.25mmt打眼加工時的裂紋D<100μm42NiD<5μm，[N]<50ppm中厚板管線鋼X52~70級低合金鋼10~40mmt氫引起的裂紋夾雜物形態(tài)控制低硫化，S<10ppm低溫用鋼9%Ni10~40mmt低溫脆化P<0.003%,S<0.001%抗層狀撕裂鋼結(jié)構(gòu)高強鋼10~40mmt層狀撕裂低磷
6、化、低硫化無縫管座圈材軸承鋼50~300mmΦ轉(zhuǎn)動疲勞壽命T[O]<10ppm,[Ti]<20ppm凈化管不銹鋼10mmΦ電解浸蝕時表面光潔度T[O]<20ppm,[N]<50ppmD<5μm棒材軸承軸承鋼30~65mmΦ轉(zhuǎn)動疲勞特性T[O]<10ppm,[Ti]<15ppmD<15μm滲碳鋼SCM432、420疲勞特性、加工性T[O]<15ppm，P<0.005%線材輪胎鋼絲SWRH72、82B0.1~0.4mmΦ冷拔斷裂非塑性夾雜D<20μm彈簧鋼SWRSSi-Cr鋼1.6~10mmΦ0.1~0.15mmΦ疲勞特性、殘
7、余應(yīng)變性非塑性夾雜D<20μm表2某些高純度鋼發(fā)生缺陷的原因調(diào)查鋼種產(chǎn)品缺陷引起缺陷夾雜物最小直徑缺陷部位夾雜成分DI罐用鍍錫板飛邊裂紋150μm、60μmCaO-Al2O3ERW管材UT缺陷US缺陷150μm220μmCaO-Al2O3、群落狀A(yù)l2O3鍍錫板爐渣分層400μm、150μm深沖深拉用冷軋鋼板沖壓缺陷夾雜250μm400μmCaO-Al2O3、群落狀A(yù)l2O3、CaO-SiO2-Al2O3-Na2OUO管材UT缺陷200μmCaO-Al2O3、群落狀A(yù)l2O3、CaO-SiO2-Al2O3-Na2OUOE管
8、（厚鋼板）US缺陷220μm注：表中夾雜物尺寸為板材加工后的夾雜尺寸，推算至鑄坯中，約為50～60μm品種用途用戶要求生產(chǎn)目標(biāo)薄板DI罐防止裂紋DA<40μm超深沖板2.0≦r≦3.0，非常薄較高抗拉強度Dj<40μm防止碳化、氮化物的析出汽車輪箍防止勾形裂紋DA<100μm汽車輪盤極好的穿孔性能DM<
