炼钢-精炼-连铸钢中夹杂物控制蔡开科9-8 - 图文

厂 家 埃知钢厂 新日铁 名古屋厂 迪林根厂 林茨厂 中钢公司 宝 钢

表1国内外一些钢厂生产纯净钢水平（ppm） 元 素 总 和 备 注 C O N P S H 9-12 <50 5-10 10 25 15 25 3 1 69 <30 19 20-30 <20 <30 <1.5 90-100 20-30 30 10 <1 71 20 24 22 66 <25 <11 <30 66 14-17 15-26 20-30 31-42 1 84-103 1995年 20-36 15-40 19-44 13-35 20-25 <1 88-180 1996年 2000年后杂质元素含量预测水平如表2： C 6 6 5

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，还包括Cu、Zn、Sn、Bi、Pb等伴生元素。

表2钢中杂质元素含量的预测（ppm） S P O N H 1 8 5 14 0.2 0.4 2 5 14 0.2 5 10 5 10 <1 总和 34.2 27.6 36.0 洁净钢（clean steel）： 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如表3。

表3洁净钢要求 产品 汽车板 易拉罐 Shadow mask for CRT防罩屏 轮胎钢芯线 滚珠 管线 钢轨 洁净度 T[O]<20ppm D<50μm T[O]<20ppm D<20μm D<5μm 冷拔0.15-0.25mm D<10μm T[O]<10ppm D<15μm D<100μm 氧化物形态控制 T[O]<20ppm 单个D<13μm 链状D<200μm 5

备注 防薄板表面线状缺陷 防飞边裂纹 防止图象浸蚀 防冷拔断裂 增加疲劳寿命 酸气腐蚀 断裂

备注:D指夹杂物直径

钢中夹杂物对钢质量的影响： 钢的清洁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种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。

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。

表4某些高纯度钢发生缺陷的原因调查 引起缺陷的 钢 种 产品缺陷 缺陷部位夹杂成分 夹杂物最小直径 DI罐用镀锡板 凸缘裂纹 150μm、60μm CaO-Al2O3 ERW管材 UT缺陷 150μm CaO-Al2O3、群落状Al2O3 US缺陷 220μm 镀锡板 炉渣分层 400μm、500μm 深冲深拉用冷冲压缺陷250μm 群落状Al2O3、CaO-Al2O3、轧钢板 夹杂 400μm CaO-SiO2-Al2O3- Na2O UO 管材 UT缺陷 200μm CaO-Al2O3、群落状Al2O3、 MnO-SiO2-Al2O3 UOE管（厚钢板） US缺陷 220μm 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50～60μm。

表5各种钢材才夹杂物含量和尺寸的要求 品 种 薄板 超深冲板 管材 棒材 丝 汽车轮箍 汽车轮盘 门窗框架 护板 无缝管 轴承 抗疲劳钢丝 弹簧 用 途 DI罐 用户要求 防止裂纹 2.0? r ?3.0，非常薄 较高抗拉强度 防止勾形裂纹 极好的穿孔性能 防止冲压时产生裂纹 防止酸浸颜色不同 防止加工时产生裂纹 防止因氢产生的裂纹 滚动接触寿命长 高抗拉强度防止冲压时断裂 高强度，疲劳寿命长 生产目标 DA<40μm Di<40μm 防止碳化物、氮 化物的析出 DA<100μm DM<20μm DA<20μm DA<5μm 全部为球形夹杂 DA<15μm T[O]<10 ppm 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。

随着炉外精炼技术的发展，钢中的总氧含量不断降低，夹杂物越来越少，钢

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水越来越“干净”，甚至追求“零夹杂物”，钢材性能不断改善。

1970－2000年钢中T[O]演变如图2.1所示。由图可知，由于引入炉外精炼，对硅镇静钢，T[O]可达15-20ppm，对铝镇静钢，T[O]可达到<10ppm。

图2.1 1970～2000年钢中平均T[O]水平

轴承钢T[O]由30×10-6降到5×10-6，疲劳寿命提高100倍如图2.2所示。

图2.2 钢中T[O]与轴承钢寿命关系

钢中T[O]与冷轧板表面质量存在明显对应关系，美国Weirton公司生产0.15mm厚薄板，在DTR生产线上检查120个板卷发现：

T[O]，10-6 质量指数

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15-20 81 21-25 72 26-30 68 ＞30 35

T[O]越低，冷轧板质量越好，T[O]在40～100ppm时废品率非常高。 产品质量缺陷不仅与钢中总氧T[O]有关，还与夹杂物种类、尺寸、形态和分布有关。产品质量缺陷与钢中夹杂物类型、尺寸关系如图2.3。

图2.3 夹杂物类型对产品质量危害

由上述讨论，可得出以下认识：

?纯净钢或洁净钢是一个相对概念；

?某一杂质含量降低到什么水平决定于钢种和产品用途； ?有害元素的降低的程度决定于装备和工艺现代化水平；

?不管生产什么用途的钢，总是要求钢中夹杂物数量、尺寸、形态得到控制。

高附加值产品洁净度: 高附加值产品对洁净度要求是：

?T[O]要低<20ppm； ?夹杂物数量要少； ?夹杂物尺寸要小<50μm；

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