“零夹杂”超级纯净钢精炼理论与工艺探讨.pdf

收稿日期 ““ “ 基金项目 国家自然科学基金资助项目 （“ 0/073 代入上式得 -’ ...975*- （07） 将式 （;） 代入上式得 *-’ ....95 ［］ 73 （03） 计算结果见图 7。图 7 表明， 为使钢液中的氧含 量降低到固相线温度时的平衡值， 钢液在 02.. 图 避免析出 -; { （02） 7- 7 ［］1 7 ［-］ ） 02..’ * 7-* 7 - 7-3 7 ’ 33 - 0.00（05） 设 7-3 0， “. 0073 A .97 .97， 则由式 （05） 转化得 * 7-3* 7 -’ 296 - 0.07 （7.） * ’ * 7-3 , *-’ 36 7 ［］1 3-（） ］ （ ） -5 ， 钢中仍然存在 ,“ 以上的夹杂物 颗粒。由此可见， 采用常规的精炼工艺是无法得 到 “零夹杂钢” 的。 从上述热力学计算已经知道， 对 *,ABC 这样 的中碳结构钢， 要使钢液在凝固过程中不析出夹 杂物， 可采用两条工艺路线 一是预先用强脱氧元 素将钢中的溶解氧脱死， 即钢中的氧全部以氧化 物夹杂形式存在； 二是将钢中溶解的氧通过真空 下的 ［］ ［］ 反应降低到固相线温度时的平衡值 以下。前者会在钢中析出大量氧化物夹杂 （如 “, /） ， 其中大颗粒夹杂物会通过上浮去除， 但大量 小颗粒夹杂物因跟随钢流作循环运动而难以有效 去除， 它们只能依靠真空下被钢中的碳还原而气 化。热力学计算表明， 只要达到足够的真空度， 氧 化物夹杂的还原气化反应能顺利进行。但事实 上， 结构致密的氧化物夹杂被钢液中的碳还原的 过程受反应动力学因素的限制。 /） -5 ， 对钢样作金相检 验， 仍能发现 / “ 的氧化物夹杂。因此， 作者 提出冶炼 “零夹杂” 超级纯净钢工艺路线如下 （-） 初炼。以工业纯铁为原料在感应炉中， 进 行还原脱硫， 然后向钢液吹氧脱除磷和铝等其他 杂质元素。 （,） 真空感应炉精炼。将初炼钢在真空下熔 炼脱氧 （真空碳脱氧） ， 当钢中氧降低到双零水平 时进行合金化， 使钢液成分达到规格要求， 这样可 以避免真空精炼过程中的喷溅。在真空下精炼， 直到全氧含量降低到三零水平。为避免或减轻真 空下炉衬向钢液增氧， 单炉钢液量不宜小于 ,F.。 （/） 冷坩埚悬浮熔炼。为了避免炉衬和精炼 渣对钢液的污染， 钢液经感应炉初炼和真空感应 炉精炼后， 还必须用冷坩埚悬浮熔炼法进行深度 精炼。冷坩埚悬浮熔炼在高真空下完成， 悬浮于 钢液中的各种氧化物夹杂最终在高真空下被碳还 原气化。 （*） 为避免浇钢过程中可能出现的氧和脱氧 元素的凝固偏析， 将钢液浇入水冷铜结晶器内， 以 加快凝固速度。 /,, 年第 - 期薛正良， 等 零夹杂超级纯净钢精炼理论与工艺探讨 万方数据 结语 （“）“零夹杂钢” 是指在光学显微镜下作常规 检验时观察不到夹杂物的钢。研究 “零夹杂” 超级 纯净钢的生产工艺， 一方面是为了满足某些航空 航天材料和精密电子元件用材料生产的需要； 另 一方面， 随着金属材料的细晶粒和超细晶粒化， 迫 切需要研究金属材料在极限夹杂条件下的机械力 学性能。 （）“零夹杂” 超级纯净钢生产的关键是， 首先 要使钢中氧和脱氧元素的活度积小于固相线温度 下的平衡值； 其次， 通过真空下碳的还原反应使钢 液中已经存在的氧化物夹杂气化； 最后， 用悬浮熔 炼技术深度精炼， 以避免炉衬和熔渣的污染。 （） 必须考虑氧和脱氧元素的凝固偏析对夹 杂物析出的影响。 参考文献 ［“］ 07 0 5.107 5.1-*-59 470 -9.A Mitchell The Manufacture of Alloys with Zero Oxide Inclusion Content 1991 2.J H Lowe;A Mitchell Zero Inclusion Steels 1995 3.陈恩普 铁基、镍基、钴基合金熔点计算方法和经验公式 199202 4.Maehara Y;Yotsumoto K;Tomono H 查看详情 199006 5.G K Sigworth;J F Elliott The Thermodynamics of Liquid Dilute Iron Alloys 1974 6.Hiroki Ohta;Hideaki Suito Activities in CaO-SiO2-Al2O3 Slag and Deoxidation Equilibria of Si and Al[外文期刊] 1996 7.黄希祜 钢铁冶金原理 1981 8.ET特克道根;魏季和;傅杰 高温工艺物理化学 1988 9.曲英 炼钢学原理 1983 10.T T Le;M Ichikawa Optimization of Calcium Treatment at Dofasco 1994 11.S W Cho;H Suito Assessment of Calcium-oxygen Equilibrium in Liquid Iron 199403 12.傅杰;周德光 合金钢中氮、钛控制 2000z1 13.W J Liu;J J Jonas Calculation of the TiCyNI-y-Ti4C2S2-MnS-Austenite Equilibrium in Ti-bearing Steel 1989 14.W J Liu;S You;J J Jonas Characterization of Ti Carbosulfide Precipitation in Ti Microalloyed Steels 1989 本文读者也读过10条本文读者也读过10条 1. 雷洪.黄星武 转炉流程生产MD纯净钢研究[会议论文]-2004 2. 王雪峰 电炉纯净钢生产的初步实践[会议论文]-2001 3. 袁皓.温铁光.孙群.李伟东 鞍钢超低碳类纯净钢生产实践[会议论文]-2008 4. 张爱民.袁松涛 纯净钢的开发与生产[期刊论文]-安徽工业大学学报自然科学版2003,20z1 5. С.Д.ЗИНЧЕНКО 纯净钢生产工艺的研发[期刊论文]-鞍钢技术20043 6. 李茂林.礼重超.彭涛.陈小平 攀钢纯净钢生产实践与探讨[期刊论文]-钢铁钒钛2001,223 7. 潘秀兰.郭艳玲.王艳红 国内外纯净钢生产技术的新进展[期刊论文]-鞍钢技术20035 8. 王建昌.程立.张振祥.郝占全.Wang Jianchang.Cheng Li.Zhang Zhenxiang.Hao Zhanquan 太钢50 t电炉纯净钢 生产实践[期刊论文]-河南冶金2010,186 9. 袁皓.温铁光.孙群.李伟东 鞍钢超低碳类纯净钢生产实践[会议论文]-2008 10. 崔健.郑贻裕.朱立新 宝钢纯净钢生产技术进步[期刊论文]-中国冶金20047 引证文献4条引证文献4条 1.齐江华.吴杰.索进平.陈钢.田青.吉玉 高速重轨钢的脱氧与夹杂物控制[期刊论文]-钢铁 20113 2.薛正良.齐江华.高俊波 超低氧钢熔炼过程中炉衬与钢液的相互作用[期刊论文]-武汉科技大学学报（自然科学版 ） 20052 3.齐江华.吴杰.索进平.陈钢.田青.吉玉 百米高速重轨钢中大型MnS夹杂的形成原因[期刊论文]-钢铁研究 20113 4.高荣庆 20CrMnTiH淬透性和机械性能的研究[学位论文]硕士 2005 本文链接