炼钢精炼连铸过程钢水页PPT课件

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1、炼钢炼钢-精炼精炼-连铸连铸过程钢水纯净度控制过程钢水纯净度控制n n前言前言n n1.钢中硫控制钢中硫控制n n2.钢中磷控制钢中磷控制n n3.钢中氢控制钢中氢控制n n4.钢中氮去除钢中氮去除n n5.钢中氧控制钢中氧控制n n结论结论前前 言言 在冶金领域，金属材料中的合金元素含量和冶金熔体在冶金领域，金属材料中的合金元素含量和冶金熔体在冶金领域，金属材料中的合金元素含量和冶金熔体在冶金领域，金属材料中的合金元素含量和冶金熔体中的组元含量，通常都是以（中的组元含量，通常都是以（中的组元含量，通常都是以（中的组元含量，通常都是以（w%w%）表示浓度。对于金属）表示浓度。对于金属）表示浓度

2、。对于金属）表示浓度。对于金属材料中含量特别少的杂质元素，其含量有时用材料中含量特别少的杂质元素，其含量有时用材料中含量特别少的杂质元素，其含量有时用材料中含量特别少的杂质元素，其含量有时用ppm(10-ppm(10-6 6或或或或10-4%)10-4%)来表示。为显著地表征钢的纯净度程度，用来表示。为显著地表征钢的纯净度程度，用来表示。为显著地表征钢的纯净度程度，用来表示。为显著地表征钢的纯净度程度，用ppmppm 来表示钢中杂质元素的含量已成为国际冶金界的习来表示钢中杂质元素的含量已成为国际冶金界的习来表示钢中杂质元素的含量已成为国际冶金界的习来表示钢中杂质元素的含量已成为国际冶金界的习惯

3、。这也可以显著地表征钢纯净度的特点。惯。这也可以显著地表征钢纯净度的特点。惯。这也可以显著地表征钢纯净度的特点。惯。这也可以显著地表征钢纯净度的特点。钢中的钢中的钢中的钢中的SS、PP、NN、HH、OO是有害杂质元素，炼是有害杂质元素，炼是有害杂质元素，炼是有害杂质元素，炼钢的任务就是根据钢种的特点通过预处理、初炼、精炼等钢的任务就是根据钢种的特点通过预处理、初炼、精炼等钢的任务就是根据钢种的特点通过预处理、初炼、精炼等钢的任务就是根据钢种的特点通过预处理、初炼、精炼等各种不同的工艺把这些有害杂质元素尽可能降低到低、较各种不同的工艺把这些有害杂质元素尽可能降低到低、较各种不同的工艺把这些有害杂

4、质元素尽可能降低到低、较各种不同的工艺把这些有害杂质元素尽可能降低到低、较低或超低的水平，以满足钢材性能和使用要求。低或超低的水平，以满足钢材性能和使用要求。低或超低的水平，以满足钢材性能和使用要求。低或超低的水平，以满足钢材性能和使用要求。这些杂质元素主要是在炼钢生产过程中去除，一旦钢这些杂质元素主要是在炼钢生产过程中去除，一旦钢水凝固成钢锭或连铸坯，在随后的热加工过程中是无法去水凝固成钢锭或连铸坯，在随后的热加工过程中是无法去除的，它们会直接或间接影响钢热加工性、组织转变、质除的，它们会直接或间接影响钢热加工性、组织转变、质点析出等，以致影响钢材力学性能和使用性能。点析出等，以致影响钢材力

5、学性能和使用性能。从炼钢发展历程来看，钢中五大有害元素含量的演变：从炼钢发展历程来看，钢中五大有害元素含量的演变：年代年代 S+P+N+H+O S+P+N+H+O，ppm ppm n n6060年代年代 900 900；n n7070年代年代 800 800；n n8080年代年代 600 600；n n9090年代年代 100 100；n n20002000年后年后 50 50。纯净度是个相对概念，钢中的有害杂质元素降到什么纯净度是个相对概念，钢中的有害杂质元素降到什么样的水平决定于钢种和产品的用途。样的水平决定于钢种和产品的用途。本文简要评述钢中五大有害元素在炼钢本文简要评述钢中五大有害元

6、素在炼钢-精炼精炼-连铸过程连铸过程中的去除及达到水平。中的去除及达到水平。1.1 1.1 硫的危害硫的危害硫的危害硫的危害l l根据铁硫相图，根据铁硫相图，S S在铁中溶解度很小，在室温更在铁中溶解度很小，在室温更小，故一般以硫化物夹杂的形态存在；小，故一般以硫化物夹杂的形态存在；l lS S的最大危害是引起钢在热加工开裂，热脆，造的最大危害是引起钢在热加工开裂，热脆，造成热脆的原因是由于成热脆的原因是由于S S的严重偏析，在看来即使的严重偏析，在看来即使不高的情况下，也会出现（不高的情况下，也会出现（Fe+FeSFe+FeS）共晶。）共晶。共晶的铁附加在先共晶铁晶体上生长，只把共晶的铁附加

7、在先共晶铁晶体上生长，只把FeSFeS剩留在晶界呈薄膜状，剩留在晶界呈薄膜状，（Fe+FeSFe+FeS）共晶）共晶温度低温度低988988，在热加工时，在热加工时1150-12501150-1250，（Fe+FeSFe+FeS）处于熔融状态，从而导致开裂，）处于熔融状态，从而导致开裂，如果钢液中含氧量比较高，则形成如果钢液中含氧量比较高，则形成（Fe+FeO+FeSFe+FeO+FeS）共晶，其熔点更低）共晶，其熔点更低940940；l l在工业上，通过加入锰来避免形成在工业上，通过加入锰来避免形成FeSFeS，防止热，防止热脆，脆，MnSMnS的熔点的熔点16201620。1.钢中硫钢中硫

8、1.2 1.2 硫的危害硫的危害硫的危害硫的危害 硫的另外危害：钢中硫的另外危害：钢中硫的另外危害：钢中硫的另外危害：钢中S0.015%S0.015%时，连铸坯时，连铸坯时，连铸坯时，连铸坯易产生裂纹；硫化物夹杂会导致板材冷弯不合格；易产生裂纹；硫化物夹杂会导致板材冷弯不合格；易产生裂纹；硫化物夹杂会导致板材冷弯不合格；易产生裂纹；硫化物夹杂会导致板材冷弯不合格；硫偏析会引起管线钢的硫偏析会引起管线钢的硫偏析会引起管线钢的硫偏析会引起管线钢的HICHIC氢致裂纹。氢致裂纹。氢致裂纹。氢致裂纹。钢材冷弯裂纹钢材冷弯裂纹1.钢中硫钢中硫 从本质上说，脱硫是渣金间O2-和S的交换：(CaO)+FeS

9、=(CaS)+FeO (O2-)+S=(S2-)+O 渣/金间的硫分配系数：1.3 1.3 炼钢过程脱硫炼钢过程脱硫炼钢过程脱硫炼钢过程脱硫 从本质上说，脱硫是渣金间O2-和S的交换：(CaO)+FeS=(CaS)+FeO (O2-)+S=(S2-)+O 1.2 1.2 炼钢过程脱硫炼钢过程脱硫炼钢过程脱硫炼钢过程脱硫l碱度：提供脱S反应所需的O2-；lFeO带入Fe2+及O2-，他们对脱S有反作用；对脱S不利；l渣量的影响；l温度的影响；促进石灰的溶解和提高溶渣的流动性。将上式积分可得到脱硫效率R：1.4 1.4 脱硫操作脱硫操作脱硫操作脱硫操作 （1 1）铁水脱硫）铁水脱硫）铁水脱硫）铁水

10、脱硫 脱硫方法有鱼雷罐喷吹、铁水罐喷吹和脱硫方法有鱼雷罐喷吹、铁水罐喷吹和脱硫方法有鱼雷罐喷吹、铁水罐喷吹和脱硫方法有鱼雷罐喷吹、铁水罐喷吹和KRKR法等，脱法等，脱法等，脱法等，脱硫效果如表所示。由表可知，铁水罐喷吹脱硫可使入转硫效果如表所示。由表可知，铁水罐喷吹脱硫可使入转硫效果如表所示。由表可知，铁水罐喷吹脱硫可使入转硫效果如表所示。由表可知，铁水罐喷吹脱硫可使入转炉铁水炉铁水炉铁水炉铁水SS达到达到达到达到10ppm10ppm，而鱼雷罐则为，而鱼雷罐则为，而鱼雷罐则为，而鱼雷罐则为20ppm20ppm。可见，。可见，。可见，。可见，防止脱硫渣回硫是非常重要的。防止脱硫渣回硫是非常重要的

11、。防止脱硫渣回硫是非常重要的。防止脱硫渣回硫是非常重要的。工厂工厂脱硫脱硫类类型型脱硫后脱硫后S/ppmS/ppm铁铁水罐水罐S/ppmS/ppm回硫回硫ppmppmA A鱼鱼雷罐雷罐+喷喷CaCCaC2 2151522227 7B B鱼鱼雷罐雷罐+喷喷CaCCaC2 2111121211010C C鱼鱼雷罐雷罐+喷喷CaCCaC2 2151525251010D D铁铁水罐水罐喷喷石灰石灰+Mg+Mg粉粉10.510.510.510.5-E E铁铁水罐水罐CaCCaC2 2+Mg+Mg粉粉10101010-F F铁铁水罐水罐喷喷石灰石灰+Mg+Mg粉粉30303030-G GKRKR法法101

12、01010-H H铁铁水罐水罐喷镁喷镁粉粉202030301010I I铁铁水罐喂包芯水罐喂包芯镁线镁线30303030-电石粉：主要成分是CaC2，粒度0.1-1mm，反应：CaC2（固）+FeS=CaS（固）+Fe+2C。特点：（1）在高硫铁水中，CaC2分解的Ca离子与S结合力强，有很强的脱S能力，脱S是放热反应，可减少脱S过程铁水的温降。（2）脱硫产物CaS熔点高，为2450，在铁水液面形成疏松固体渣，不易回硫，易于扒渣，对耐材侵蚀少。（3）有石墨碳析出，还有少量的CO、C2H2气体逸出，并带出电石粉，除尘装置。（5）电石粉吸水后：CaC2+2H2O=Ca（OH）2+C2H2（气）或C

13、aC2+H2O=CaO+C2H2（气），C2H2是可燃气体，易爆炸，运输和储存的安全。n n 1.4 脱硫操作脱硫操作n n（1 1）铁水脱硫）铁水脱硫）铁水脱硫）铁水脱硫 石灰粉：主要成分是CaO，反应：4CaO+2FeS+Si=2（CaS）+2Fe+（2CaO.SiO2）；2CaO+2FeS+Si=2（CaS）+2Fe+（SiO2）。特点：（1）脱S的同时，铁水中硅被氧化成（2CaO.SiO2）和（SiO2），相应消耗了石灰，在其表面形成（2CaO.SiO2）致密层，阻碍了S向石灰内部扩散，影响脱S效果，其脱S率只有电石的1/4-1/3；故一般在其配加萤石、Al等，破坏其表层；（2）脱S产

14、物是固态，便于拔渣，（3）价格便宜n n 1.4 脱硫操作脱硫操作n n（2 2）铁水脱硫）铁水脱硫）铁水脱硫）铁水脱硫 金属镁和镁基材料：熔点、沸点低，熔点651，沸点1107，在铁水中呈现气态，镁与S的结合力很强，反应：Mg（固）-Mg（液态）-Mg（气）-Mg；Mg+FeS=MgS（固）+Fe方式：沸点低，在铁水中呈气态，为了降低速度一般有两种方式，（1）将镁掺入焦碳中，在铁水蒸发离开焦碳表面与铁水中S接触反应生成MgS，（2）将其钝化后的镁通过气态喷入铁水；特点：镁的脱S能力很强，效率高；产物为固态MgS，易于拔除，对耐材侵蚀轻；消耗量少，处理时间短；价格高。n n 1.4 脱硫操作脱

15、硫操作n n（3 3）铁水脱硫）铁水脱硫）铁水脱硫）铁水脱硫 （4 4）转炉脱硫）转炉脱硫）转炉脱硫）转炉脱硫 脱硫铁水入转炉到出钢脱硫铁水入转炉到出钢脱硫铁水入转炉到出钢脱硫铁水入转炉到出钢SS含量变化如图所示含量变化如图所示含量变化如图所示含量变化如图所示 。铁水入炉和转炉出钢硫含量比较 对于冶炼超低硫钢对于冶炼超低硫钢(30ppm)(30ppm)，应限制石灰，应限制石灰中硫含量中硫含量0.0350.040%0.0350.040%。如石灰中。如石灰中S=0.035%S=0.035%，带入钢水的，带入钢水的SS为为14ppm14ppm；石灰中；石灰中S=0.065%S=0.065%，带入钢水

16、中的，带入钢水中的SS为为26ppm26ppm。出钢。出钢时钢水中时钢水中SS来源是：来源是：废钢废钢+生生铁铁/%/%铁铁水水/%/%矿矿石石+造渣造渣剂剂/%/%低低S S石灰石灰(0.035%)(0.035%)262637373737高高S S石灰石灰(0.065%)(0.065%)212132324747 可见，对于转炉冶炼超低硫钢，使用高质量含可见，对于转炉冶炼超低硫钢，使用高质量含可见，对于转炉冶炼超低硫钢，使用高质量含可见，对于转炉冶炼超低硫钢，使用高质量含硫低的石灰、废钢和造渣剂，防止转炉回硫是非常硫低的石灰、废钢和造渣剂，防止转炉回硫是非常硫低的石灰、废钢和造渣剂，防止转炉回

17、硫是非常硫低的石灰、废钢和造渣剂，防止转炉回硫是非常重要的。重要的。重要的。重要的。（5 5）二次精炼脱硫）二次精炼脱硫）二次精炼脱硫）二次精炼脱硫 对于生产超低硫钢对于生产超低硫钢对于生产超低硫钢对于生产超低硫钢(30ppm)(30ppm)，二次精炼脱，二次精炼脱，二次精炼脱，二次精炼脱硫方法有：硫方法有：硫方法有：硫方法有：l出钢渣洗脱硫出钢渣洗脱硫出钢渣洗脱硫出钢渣洗脱硫l钢包渣钢包渣钢包渣钢包渣/金搅拌脱硫金搅拌脱硫金搅拌脱硫金搅拌脱硫l喷石灰粉脱硫喷石灰粉脱硫喷石灰粉脱硫喷石灰粉脱硫l真空室脱硫等真空室脱硫等真空室脱硫等真空室脱硫等其其其其SS含量演变如表含量演变如表含量演变如表含量

18、演变如表2 2所示。所示。所示。所示。由于在真空条件下增加从底部向顶部气泡膨由于在真空条件下增加从底部向顶部气泡膨由于在真空条件下增加从底部向顶部气泡膨由于在真空条件下增加从底部向顶部气泡膨胀扩大了熔池的搅拌功，熔池的搅拌功胀扩大了熔池的搅拌功，熔池的搅拌功胀扩大了熔池的搅拌功，熔池的搅拌功胀扩大了熔池的搅拌功，熔池的搅拌功(B)(B)比大气比大气比大气比大气压下熔池搅拌大压下熔池搅拌大压下熔池搅拌大压下熔池搅拌大26462646倍，提高脱硫效率。倍，提高脱硫效率。倍，提高脱硫效率。倍，提高脱硫效率。S30ppm钢水脱硫工工艺艺SS开开，ppmppm SS终终，ppmppm脱硫率，脱硫率，%N

19、N终终，ppmppm渣洗脱硫渣洗脱硫4343181858584646钢钢包脱硫包脱硫5454212161614444喷喷吹脱硫吹脱硫7676202074745858真空室脱硫真空室脱硫72727 790902727 高炉冶炼是不能脱磷的，矿石、焦碳、石灰高炉冶炼是不能脱磷的，矿石、焦碳、石灰高炉冶炼是不能脱磷的，矿石、焦碳、石灰高炉冶炼是不能脱磷的，矿石、焦碳、石灰中磷几乎全部进入了生铁。铁水中磷含量一般在中磷几乎全部进入了生铁。铁水中磷含量一般在中磷几乎全部进入了生铁。铁水中磷含量一般在中磷几乎全部进入了生铁。铁水中磷含量一般在0.10.2%0.10.2%，炼钢的任务就是通过造渣把，炼钢的任

20、务就是通过造渣把，炼钢的任务就是通过造渣把，炼钢的任务就是通过造渣把PP去除去除去除去除到在规定范围内：到在规定范围内：到在规定范围内：到在规定范围内：l l普通钢普通钢普通钢普通钢P0.040%P0.040%l l优质钢优质钢优质钢优质钢P0.030%P0.030%l l特殊用途的优质低磷特殊用途的优质低磷特殊用途的优质低磷特殊用途的优质低磷P0.010%P0.010%l l超低磷钢超低磷钢超低磷钢超低磷钢P0.005%P0.005%（管线钢、（管线钢、（管线钢、（管线钢、IFIF钢、低温环境下钢、低温环境下钢、低温环境下钢、低温环境下用钢等）。用钢等）。用钢等）。用钢等）。2.钢中磷钢中磷

21、 n n磷在钢中溶于磷在钢中溶于铁素体铁素体，稳定存在形态为，稳定存在形态为Fe2PFe2P、Fe3PFe3P。磷对钢产品性。磷对钢产品性能的影响：能的影响：n n磷在纯铁中有相当大的溶解度，磷能提高钢的强度，韧性下降，特别磷在纯铁中有相当大的溶解度，磷能提高钢的强度，韧性下降，特别是钢的脆性转折温度急剧升高，即提高钢的冷脆性；是钢的脆性转折温度急剧升高，即提高钢的冷脆性；n n磷在凝固过程中易偏析，能显著降低钢的韧性，尤其是回火韧性和低磷在凝固过程中易偏析，能显著降低钢的韧性，尤其是回火韧性和低温冲击韧性，导致钢温冲击韧性，导致钢“冷脆冷脆”。对于低温用途的钢。对于低温用途的钢(如海洋平台、

22、管线如海洋平台、管线钢、钢轨等钢、钢轨等)要求钢中要求钢中P0.01%P0.01%或或0.006%0.006%；n n磷使某些钢种易产生应力腐蚀裂纹，抗磷使某些钢种易产生应力腐蚀裂纹，抗HICHIC管线钢要求管线钢要求P0.006%P0.006%，奥氏体不锈钢要求，奥氏体不锈钢要求P0.005%P0.005%。；。；n n但是在低碳钢中，磷的危害较小；但是在低碳钢中，磷的危害较小；n n改善切削加工性能；改善切削加工性能；含碳很低0.0218%脱脱P的基本条件是：低温、渣的高碱度的基本条件是：低温、渣的高碱度和高氧化性。超低和高氧化性。超低P钢的生产有两种工艺：钢的生产有两种工艺：（1）欧洲北

23、美型：）欧洲北美型：转炉内脱转炉内脱P-未脱氧出钢钢包高碱度高未脱氧出钢钢包高碱度高FeO脱脱P 钢包除渣钢包除渣 LF加热（加热（RH)CC。（2）日本型：）日本型：铁水预处理脱铁水预处理脱Si 转炉脱转炉脱P 转炉脱转炉脱C RH(LF)CC.国外一些厂家生产纯净钢中磷水平如表国外一些厂家生产纯净钢中磷水平如表所示所示。厂家厂家工工艺艺PPSSTOTO备备注注爱爱知知钢铁钢铁公公司司EAF-VCS-LF-EAF-VCS-LF-RH-CCRH-CC0.0050.0050.00050.00050.0010.0010.00090.00090.00120.0012生生产产汽汽车车用用表面硬化表面硬

24、化优优质质合金合金钢钢新日新日铁铁预预脱脱P P、S-BOF-S-BOF-精精炼炼-CC-CC0.00250.00250.00030.00030.00250.0025用于海洋用于海洋结结构、高构、高级别级别管管线钢线钢等等新日新日铁铁名古名古屋厂屋厂预预脱脱P P、S-LD-S-LD-RH-PB-CCRH-PB-CC0.010.010.00050.0005超低硫超低硫钢钢新日新日铁铁名古名古屋厂屋厂预预脱脱P P、S-LD-S-LD-RH-PB-CCRH-PB-CC0.0020.002超低磷超低磷钢钢新日新日铁铁名古名古屋厂屋厂预预脱脱P P、S-LD-S-LD-RH-PB-CCRH-PB-C

25、C0.0020.0020.0030.0030.00190.0019薄板薄板钢钢Iota works of Iota works of nippen steel nippen steel co.co.预预脱脱P P、S-LD-S-LD-RH-CCRH-CC0.0020.0020.0030.003AlAl镇镇静超低静超低磷磷钢钢AlAl、SiSi镇镇静超静超低磷低磷钢钢川崎水川崎水岛岛厂厂预预脱脱P P、S-LD-S-LD-RH-KPB-CCRH-KPB-CC0.0030.003超低磷低温超低磷低温储储罐用罐用钢钢目前，钢水目前，钢水P可达到的水平：可达到的水平：n n转炉单渣法转炉单渣法P可达可

26、达0.007%左右；左右；n n转炉双渣法转炉双渣法P可达可达0.004%左右；左右；n n转炉出钢冲混法转炉出钢冲混法(向未脱氧钢流加入脱磷向未脱氧钢流加入脱磷剂剂)P可达可达0.006%左右，最低可达左右，最低可达0.002%；n n转炉双联法（即转炉双联法（即1个转炉脱磷，一个转炉个转炉脱磷，一个转炉脱碳）转炉终点钢水脱碳）转炉终点钢水P可达可达0.002%左左右。右。根据钢制品用途，用一个转炉脱磷根据钢制品用途，用一个转炉脱磷或两个转炉脱磷都可达到出钢时钢中或两个转炉脱磷都可达到出钢时钢中P0.005%水平。连铸坯达到超低磷水平。连铸坯达到超低磷水平，应考虑到转炉出钢下渣和脱氧合水平，

27、应考虑到转炉出钢下渣和脱氧合金化的回磷问题，一般回磷金化的回磷问题，一般回磷1530ppm。l l2P+5O=P2O52P+5O=P2O5，它是气态；，它是气态；，它是气态；，它是气态；l l2P+82P+8（FeOFeO）=3FeO.P2O5+5Fe=3FeO.P2O5+5Fel l磷酸铁只能在较低温度磷酸铁只能在较低温度磷酸铁只能在较低温度磷酸铁只能在较低温度1400-15001400-1500下才能存在，但是在温度升高时，溶下才能存在，但是在温度升高时，溶下才能存在，但是在温度升高时，溶下才能存在，但是在温度升高时，溶渣的碱度提高，渣的碱度提高，渣的碱度提高，渣的碱度提高，3FeO.P2

28、O53FeO.P2O5可转变为可转变为可转变为可转变为3CaO.P2O53CaO.P2O5，（，（，（，（4CaO.P2O54CaO.P2O5）所以去磷主要依靠磷酸钙的形成；所以去磷主要依靠磷酸钙的形成；所以去磷主要依靠磷酸钙的形成；所以去磷主要依靠磷酸钙的形成；l l2P+52P+52P+52P+5（FeOFeOFeOFeO）+4+4+4+4（CaOCaOCaOCaO）=4CaO.P2O5+5Fe+Q=4CaO.P2O5+5Fe+Q=4CaO.P2O5+5Fe+Q=4CaO.P2O5+5Fe+Ql l该反应是散热反应，温度升高，该反应是散热反应，温度升高，该反应是散热反应，温度升高，该反应是

29、散热反应，温度升高，K K K K值显著降低，因此低温有利于去磷，但是低值显著降低，因此低温有利于去磷，但是低值显著降低，因此低温有利于去磷，但是低值显著降低，因此低温有利于去磷，但是低温难于获得碱度高的均匀渣，所以中温去磷最好；温难于获得碱度高的均匀渣，所以中温去磷最好；温难于获得碱度高的均匀渣，所以中温去磷最好；温难于获得碱度高的均匀渣，所以中温去磷最好；l l高碱度高碱度高碱度高碱度l l高氧化性高氧化性高氧化性高氧化性l l渣量控制渣量控制渣量控制渣量控制 3.1 3.1 钢中氢危害钢中氢危害钢中氢危害钢中氢危害 钢中氢的主要危害：凝固过程钢中氢的主要危害：凝固过程钢中氢的主要危害：凝

30、固过程钢中氢的主要危害：凝固过程H2H2逸出铸坯逸出铸坯逸出铸坯逸出铸坯产生气孔，严重时铸坯断裂；结晶器凝固坯壳产生气孔，严重时铸坯断裂；结晶器凝固坯壳产生气孔，严重时铸坯断裂；结晶器凝固坯壳产生气孔，严重时铸坯断裂；结晶器凝固坯壳与铜壁之间的与铜壁之间的与铜壁之间的与铜壁之间的H2H2、（、（、（、（N2N2）的积累，导热下降，）的积累，导热下降，）的积累，导热下降，）的积累，导热下降，坯壳生长变薄而拉漏；钢材中产生白点（发裂）坯壳生长变薄而拉漏；钢材中产生白点（发裂）坯壳生长变薄而拉漏；钢材中产生白点（发裂）坯壳生长变薄而拉漏；钢材中产生白点（发裂），是工件破损的潜在危险。，是工件破损的潜

31、在危险。，是工件破损的潜在危险。，是工件破损的潜在危险。3.钢中氢控制钢中氢控制3.2 3.2 氢在钢中的溶解氢在钢中的溶解氢在钢中的溶解氢在钢中的溶解 钢制造过程中氢的来源：原材料耐材的水分，环境钢制造过程中氢的来源：原材料耐材的水分，环境钢制造过程中氢的来源：原材料耐材的水分，环境钢制造过程中氢的来源：原材料耐材的水分，环境中水蒸汽或氢氧化物。水蒸汽的氢转入钢水中的机理是：中水蒸汽或氢氧化物。水蒸汽的氢转入钢水中的机理是：中水蒸汽或氢氧化物。水蒸汽的氢转入钢水中的机理是：中水蒸汽或氢氧化物。水蒸汽的氢转入钢水中的机理是：（1）水蒸汽溶解在碱性渣中 H2O+O2-=2OH-（1）（2）H溶解

32、到钢水中2OH-=2H+O+O2-（2）（3）炉料水蒸汽直接分解H2O=2H+O （3）可得出氢在钢中溶解H（4）影响钢水影响钢水影响钢水影响钢水HH的溶解因素有：的溶解因素有：的溶解因素有：的溶解因素有：（1 1）原材料中水分）原材料中水分）原材料中水分）原材料中水分 下图表示脱硫渣中水分与钢中下图表示脱硫渣中水分与钢中下图表示脱硫渣中水分与钢中下图表示脱硫渣中水分与钢中HH关系。关系。关系。关系。脱硫渣中水分与钢水H关系（2 2）大气环境中的水蒸汽）大气环境中的水蒸汽）大气环境中的水蒸汽）大气环境中的水蒸汽 下图下图下图下图b b表示大气中水蒸汽压力与钢水表示大气中水蒸汽压力与钢水表示大气

33、中水蒸汽压力与钢水表示大气中水蒸汽压力与钢水HH关系。关系。关系。关系。大气中水蒸汽压力与钢水H关系（3 3）气候季节）气候季节）气候季节）气候季节 雨季和旱季对钢水中雨季和旱季对钢水中雨季和旱季对钢水中雨季和旱季对钢水中HH影响如图所示。影响如图所示。影响如图所示。影响如图所示。雨季和旱季对钢水中H影响（4 4）钢包吹）钢包吹）钢包吹）钢包吹ArAr搅拌强度搅拌强度搅拌强度搅拌强度 钢包吹钢包吹钢包吹钢包吹ArAr搅拌促进渣金界面的脱硫反应，但发现随搅拌促进渣金界面的脱硫反应，但发现随搅拌促进渣金界面的脱硫反应，但发现随搅拌促进渣金界面的脱硫反应，但发现随脱脱脱脱S S速率的增加，钢中速率的

34、增加，钢中速率的增加，钢中速率的增加，钢中HH增加，如图所示。这是因为增加，如图所示。这是因为增加，如图所示。这是因为增加，如图所示。这是因为SS是表面活性物质，随吹是表面活性物质，随吹是表面活性物质，随吹是表面活性物质，随吹ArAr量增大，促进渣量增大，促进渣量增大，促进渣量增大，促进渣/钢钢钢钢/大气大气大气大气之间的反应，钢水裸露使之间的反应，钢水裸露使之间的反应，钢水裸露使之间的反应，钢水裸露使HH增加。据估算，钢水增加。据估算，钢水增加。据估算，钢水增加。据估算，钢水H80%H80%来源于原材料、耐火材料和大气中的水分。来源于原材料、耐火材料和大气中的水分。来源于原材料、耐火材料和大

35、气中的水分。来源于原材料、耐火材料和大气中的水分。脱硫速率与钢中H关系 3.3 3.3 氢在钢中溶解度氢在钢中溶解度氢在钢中溶解度氢在钢中溶解度 氢在纯铁液中溶解服从氢在纯铁液中溶解服从氢在纯铁液中溶解服从氢在纯铁液中溶解服从Sievert lawSievert law。钢中的氢以原。钢中的氢以原。钢中的氢以原。钢中的氢以原存在：存在：存在：存在：1/2 H2（g）=Hl 平衡常数平衡常数平衡常数平衡常数K K是温度的函数，其值与相变有关：是温度的函数，其值与相变有关：是温度的函数，其值与相变有关：是温度的函数，其值与相变有关：(1600)液体钢液体钢液体钢液体钢：计算表明，计算表明，计算表明

36、，计算表明，1 1个大气压个大气压个大气压个大气压P PH H2 2与液体铁和与液体铁和与液体铁和与液体铁和 FeFe相平衡相平衡相平衡相平衡的的的的HH分别是分别是分别是分别是26ppm26ppm和和和和0.0006ppm0.0006ppm，所以钢水由，所以钢水由，所以钢水由，所以钢水由液态液态液态液态固态固态固态固态室温，钢中室温，钢中室温，钢中室温，钢中HH下降，下降，下降，下降，H H从基体扩散从基体扩散从基体扩散从基体扩散到大气中。由于钢的铸态结构中有孔洞、夹杂物等到大气中。由于钢的铸态结构中有孔洞、夹杂物等到大气中。由于钢的铸态结构中有孔洞、夹杂物等到大气中。由于钢的铸态结构中有孔

37、洞、夹杂物等缺陷，原子缺陷，原子缺陷，原子缺陷，原子H H向缺陷处扩散变成分子向缺陷处扩散变成分子向缺陷处扩散变成分子向缺陷处扩散变成分子H2H2，HH H2H2产生很大的压力。根据氢溶解度方程计算由产生很大的压力。根据氢溶解度方程计算由产生很大的压力。根据氢溶解度方程计算由产生很大的压力。根据氢溶解度方程计算由原子原子原子原子H H形成分子氢形成分子氢形成分子氢形成分子氢H2H2所产生的压力与温度关系如所产生的压力与温度关系如所产生的压力与温度关系如所产生的压力与温度关系如图图图图7 7所示（所示（所示（所示（1atm=0.1MPa1atm=0.1MPa）。）。）。）。由图由图由图由图7 7

38、可知，板坯中形成分子氢可知，板坯中形成分子氢可知，板坯中形成分子氢可知，板坯中形成分子氢H2H2所产生的压力所产生的压力所产生的压力所产生的压力超过钢的允许强度就会产生裂纹。超过钢的允许强度就会产生裂纹。超过钢的允许强度就会产生裂纹。超过钢的允许强度就会产生裂纹。C-MnC-Mn钢在室温钢在室温钢在室温钢在室温抗张强度在抗张强度在抗张强度在抗张强度在300650MPa300650MPa。高强度钢和高碳钢板。高强度钢和高碳钢板。高强度钢和高碳钢板。高强度钢和高碳钢板坯对这种氢形成裂纹更为敏感。坯对这种氢形成裂纹更为敏感。坯对这种氢形成裂纹更为敏感。坯对这种氢形成裂纹更为敏感。3.4 3.4 板坯

39、中氢的分布板坯中氢的分布板坯中氢的分布板坯中氢的分布 钢水由液态变成固态钢中氢含量决定于钢的成钢水由液态变成固态钢中氢含量决定于钢的成钢水由液态变成固态钢中氢含量决定于钢的成钢水由液态变成固态钢中氢含量决定于钢的成分和铸态结构。连铸坯在表面和内部有温度梯度，分和铸态结构。连铸坯在表面和内部有温度梯度，分和铸态结构。连铸坯在表面和内部有温度梯度，分和铸态结构。连铸坯在表面和内部有温度梯度，故故故故HH溶解度也存在梯度。铸坯从高温向低温变化溶解度也存在梯度。铸坯从高温向低温变化溶解度也存在梯度。铸坯从高温向低温变化溶解度也存在梯度。铸坯从高温向低温变化时时时时HH由于凝固结构缺陷扩散受到阻碍，在缺

40、陷处由于凝固结构缺陷扩散受到阻碍，在缺陷处由于凝固结构缺陷扩散受到阻碍，在缺陷处由于凝固结构缺陷扩散受到阻碍，在缺陷处形成的分子氢存在于铸坯中。从含形成的分子氢存在于铸坯中。从含形成的分子氢存在于铸坯中。从含形成的分子氢存在于铸坯中。从含B B和不含和不含和不含和不含B B的的的的C-C-MnMn钢板坯，冷却到室温，沿板坯厚度方向每隔钢板坯，冷却到室温，沿板坯厚度方向每隔钢板坯，冷却到室温，沿板坯厚度方向每隔钢板坯，冷却到室温，沿板坯厚度方向每隔25mm25mm切取试样分析钢中切取试样分析钢中切取试样分析钢中切取试样分析钢中HH，沿板坯厚度方向，沿板坯厚度方向，沿板坯厚度方向，沿板坯厚度方向H

41、H分布如图所示。分布如图所示。分布如图所示。分布如图所示。沿板坯厚度方向H分布 由图可知：含由图可知：含由图可知：含由图可知：含B B与与与与不含不含不含不含B B板坯中从内弧板坯中从内弧板坯中从内弧板坯中从内弧外外外外HH含量变化趋势是含量变化趋势是含量变化趋势是含量变化趋势是相近的。这说明在板相近的。这说明在板相近的。这说明在板相近的。这说明在板坯激冷层结构致密，坯激冷层结构致密，坯激冷层结构致密，坯激冷层结构致密，HH含量较低，板坯中含量较低，板坯中含量较低，板坯中含量较低，板坯中心区由于疏松缩孔心区由于疏松缩孔心区由于疏松缩孔心区由于疏松缩孔H2H2较高，而在柱状晶区较高，而在柱状晶区

42、较高，而在柱状晶区较高，而在柱状晶区HH含量较低。含量较低。含量较低。含量较低。连铸坯切割后以不同冷却方式板坯中连铸坯切割后以不同冷却方式板坯中连铸坯切割后以不同冷却方式板坯中连铸坯切割后以不同冷却方式板坯中HH含量含量含量含量变化如图所示。变化如图所示。变化如图所示。变化如图所示。不同冷却方式板坯中H含量变化 由图可知，板坯堆冷与空冷钢中H差别不显著。但缓冷比快冷有足够时间促进分子氢扩散到大气中。板坯再加热到不同温度板坯板坯再加热到不同温度板坯板坯再加热到不同温度板坯板坯再加热到不同温度板坯HH变化如图所示。变化如图所示。变化如图所示。变化如图所示。由图可知，加热时间和加热温度对由图可知，加

43、热时间和加热温度对由图可知，加热时间和加热温度对由图可知，加热时间和加热温度对HH的移除的移除的移除的移除有重要影响。因加热温度高有重要影响。因加热温度高有重要影响。因加热温度高有重要影响。因加热温度高HH扩散速率加快。在扩散速率加快。在扩散速率加快。在扩散速率加快。在加热时，板坯显微结构的转变促进了分子氢加热时，板坯显微结构的转变促进了分子氢加热时，板坯显微结构的转变促进了分子氢加热时，板坯显微结构的转变促进了分子氢H2H2的的的的移除，随板坯温度的升高也阻碍了移除，随板坯温度的升高也阻碍了移除，随板坯温度的升高也阻碍了移除，随板坯温度的升高也阻碍了HH向板坯内部向板坯内部向板坯内部向板坯内

44、部扩散。因此，直接热装板坯轧制裂纹为零；冷装扩散。因此，直接热装板坯轧制裂纹为零；冷装扩散。因此，直接热装板坯轧制裂纹为零；冷装扩散。因此，直接热装板坯轧制裂纹为零；冷装或堆冷入炉板坯裂纹率为或堆冷入炉板坯裂纹率为或堆冷入炉板坯裂纹率为或堆冷入炉板坯裂纹率为10.14%10.14%。3.5 3.5 钢中氢的去除钢中氢的去除钢中氢的去除钢中氢的去除 转炉冶炼钢水转炉冶炼钢水转炉冶炼钢水转炉冶炼钢水HH为为为为46.5ppm46.5ppm，电炉钢水，电炉钢水，电炉钢水，电炉钢水HH为为为为4-7ppm4-7ppm。去除钢水中。去除钢水中。去除钢水中。去除钢水中HH方法：方法：方法：方法：n n降低

45、原材料和辅助材料水分，降低原材料和辅助材料水分，降低原材料和辅助材料水分，降低原材料和辅助材料水分，H H2 2O0.5%O0.5%n n烘烤好耐火容器（钢包、中包等）烘烤好耐火容器（钢包、中包等）烘烤好耐火容器（钢包、中包等）烘烤好耐火容器（钢包、中包等）n n吹吹吹吹ArAr搅拌，搅拌，搅拌，搅拌，H H2 2向向向向ArAr气泡扩散去氢气泡扩散去氢气泡扩散去氢气泡扩散去氢(CAS(CAS、钢包吹、钢包吹、钢包吹、钢包吹ArAr等等等等)n n真空处理真空处理真空处理真空处理(RH(RH、DHDH、VD)VD)RHRH处理过程钢水处理过程钢水处理过程钢水处理过程钢水HH变化，如图所示。变化

46、，如图所示。变化，如图所示。变化，如图所示。由图可知：钢水初始由图可知：钢水初始由图可知：钢水初始由图可知：钢水初始HH高时，高时，高时，高时，RHRH处理初期处理初期处理初期处理初期HH下下下下降较快，降较快，降较快，降较快，HH去除速率较高，说明去除速率较高，说明去除速率较高，说明去除速率较高，说明H H高的扩散系数。高的扩散系数。高的扩散系数。高的扩散系数。不管钢水初始不管钢水初始不管钢水初始不管钢水初始HH高低，高低，高低，高低，RHRH处理处理处理处理10min10min后直到后直到后直到后直到RHRH处理结束，钢水处理结束，钢水处理结束，钢水处理结束，钢水HH含量几乎相同。含量几乎

47、相同。含量几乎相同。含量几乎相同。4 钢中氮去除4.1 4.1 钢中氮溶解钢中氮溶解 氮氮在在纯纯铁铁液液中中溶溶解解服服从从Sievert Sievert lawlaw。钢钢中中的氮以原子存在：的氮以原子存在：(1600 (1600)平衡常数平衡常数K K是温度的函数，其值与相变有关：是温度的函数，其值与相变有关：液体钢：液体钢：当当PN2 2=1atm，氮在铁液和不同结，氮在铁液和不同结 构铁中的溶解度与温度有关。如构铁中的溶解度与温度有关。如1873K时时 H=25.4ppm，而，而N=451ppm。这。这 是因为是因为N2 2分子结合比分子结合比H2 2结合牢固。结合牢固。4.2 4.

48、2 炼钢过程钢水中氮的演变炼钢过程钢水中氮的演变炼钢过程钢水中氮的演变炼钢过程钢水中氮的演变（1 1）转炉吹炼）转炉吹炼）转炉吹炼）转炉吹炼 在转炉吹炼钢过程中有从气相中吸氮也有由在转炉吹炼钢过程中有从气相中吸氮也有由在转炉吹炼钢过程中有从气相中吸氮也有由在转炉吹炼钢过程中有从气相中吸氮也有由 C-O C-O反应生成反应生成反应生成反应生成COCO气泡排氮的可能。脱碳速率最大气泡排氮的可能。脱碳速率最大气泡排氮的可能。脱碳速率最大气泡排氮的可能。脱碳速率最大 钢水中钢水中钢水中钢水中NN含量最低。出钢时钢水含量最低。出钢时钢水含量最低。出钢时钢水含量最低。出钢时钢水NN一般在一般在一般在一般在

49、 1015ppm 1015ppm，它与氧气纯度及复吹气体（，它与氧气纯度及复吹气体（，它与氧气纯度及复吹气体（，它与氧气纯度及复吹气体（ArAr或或或或 N N2 2）有关。）有关。）有关。）有关。（2）电炉冶炼）电炉冶炼 电炉冶炼过程钢水电炉冶炼过程钢水电炉冶炼过程钢水电炉冶炼过程钢水NN决定于空气渗入电弧区的程度、决定于空气渗入电弧区的程度、决定于空气渗入电弧区的程度、决定于空气渗入电弧区的程度、电弧长度、泡沫渣等因素。随喷碳粉速率增加（相当于电弧长度、泡沫渣等因素。随喷碳粉速率增加（相当于电弧长度、泡沫渣等因素。随喷碳粉速率增加（相当于电弧长度、泡沫渣等因素。随喷碳粉速率增加（相当于CO

50、CO量增加）钢水中量增加）钢水中量增加）钢水中量增加）钢水中NN减少（图中曲线减少（图中曲线减少（图中曲线减少（图中曲线2 2）。如果喷碳粉）。如果喷碳粉）。如果喷碳粉）。如果喷碳粉速率和速率和速率和速率和COCO生成速率超过了某一合理值，渣子泡沫化程度生成速率超过了某一合理值，渣子泡沫化程度生成速率超过了某一合理值，渣子泡沫化程度生成速率超过了某一合理值，渣子泡沫化程度高从炉门逸出，炉内渣量减少，电弧暴露将导致钢水高从炉门逸出，炉内渣量减少，电弧暴露将导致钢水高从炉门逸出，炉内渣量减少，电弧暴露将导致钢水高从炉门逸出，炉内渣量减少，电弧暴露将导致钢水NN增加（图中曲线增加（图中曲线增加（图中

51、曲线增加（图中曲线3 3）。合理的喷碳粉量和泡沫渣可使电炉）。合理的喷碳粉量和泡沫渣可使电炉）。合理的喷碳粉量和泡沫渣可使电炉）。合理的喷碳粉量和泡沫渣可使电炉出钢出钢出钢出钢NN达到小于达到小于达到小于达到小于25ppm25ppm的水平（图中曲线的水平（图中曲线的水平（图中曲线的水平（图中曲线1 1）。）。）。）。应当指出，采用未脱氧出钢，钢水高的应当指出，采用未脱氧出钢，钢水高的应当指出，采用未脱氧出钢，钢水高的应当指出，采用未脱氧出钢，钢水高的OO含含含含量，可减少钢流卷入空气的吸氮速率，可减少钢水量，可减少钢流卷入空气的吸氮速率，可减少钢水量，可减少钢流卷入空气的吸氮速率，可减少钢水量

52、，可减少钢流卷入空气的吸氮速率，可减少钢水吸氮吸氮吸氮吸氮2323倍。倍。倍。倍。（3 3）炉外精炼）炉外精炼）炉外精炼）炉外精炼 在大气下钢包精炼影响钢水吸在大气下钢包精炼影响钢水吸在大气下钢包精炼影响钢水吸在大气下钢包精炼影响钢水吸NN因素：钢包因素：钢包因素：钢包因素：钢包炉电弧加热；钢包炉内保持微正压操作防止空气吸炉电弧加热；钢包炉内保持微正压操作防止空气吸炉电弧加热；钢包炉内保持微正压操作防止空气吸炉电弧加热；钢包炉内保持微正压操作防止空气吸入；合适的吹入；合适的吹入；合适的吹入；合适的吹ArAr强度，防止钢水裸露；合金中的氮强度，防止钢水裸露；合金中的氮强度，防止钢水裸露；合金中的

53、氮强度，防止钢水裸露；合金中的氮含量。含量。含量。含量。在正常操作条件下，经在正常操作条件下，经在正常操作条件下，经在正常操作条件下，经LFLF精炼后钢水增氮精炼后钢水增氮精炼后钢水增氮精炼后钢水增氮510ppm510ppm。在真空条件下，钢水中氢的扩散系数。在真空条件下，钢水中氢的扩散系数。在真空条件下，钢水中氢的扩散系数。在真空条件下，钢水中氢的扩散系数DHDH比其他元素高，故比其他元素高，故比其他元素高，故比其他元素高，故RHRH有很高的脱氢效率。而有很高的脱氢效率。而有很高的脱氢效率。而有很高的脱氢效率。而S S、OO是表面活性元素，降低了氮的传质系数。是表面活性元素，降低了氮的传质系

54、数。是表面活性元素，降低了氮的传质系数。是表面活性元素，降低了氮的传质系数。RHRH处理脱氧钢水钢水去氮率为处理脱氧钢水钢水去氮率为处理脱氧钢水钢水去氮率为处理脱氧钢水钢水去氮率为1015%1015%。RHRH处理未处理未处理未处理未脱氧钢水去脱氧钢水去脱氧钢水去脱氧钢水去NN率率率率3040%3040%。RHRH处理过程钢水处理过程钢水处理过程钢水处理过程钢水NN含量变化如图所示含量变化如图所示含量变化如图所示含量变化如图所示。由图可知：由图可知：由图可知：由图可知：RHRH去除去除去除去除NN明显决定钢水明显决定钢水明显决定钢水明显决定钢水OO、SS含含含含量。量。量。量。RHRH处理未脱

55、氧钢由于处理未脱氧钢由于处理未脱氧钢由于处理未脱氧钢由于OO高，高，高，高，NN几乎不降低。几乎不降低。几乎不降低。几乎不降低。RHRH处理高处理高处理高处理高NN钢水，处理开始钢水，处理开始钢水，处理开始钢水，处理开始NN下降很快。对于超低硫管下降很快。对于超低硫管下降很快。对于超低硫管下降很快。对于超低硫管线钢要求线钢要求线钢要求线钢要求S7ppmS7ppm，低硫促进除氮，使钢中，低硫促进除氮，使钢中，低硫促进除氮，使钢中，低硫促进除氮，使钢中N40ppmN40ppm。RH处理过程中总氮平均含量的变化（4）连铸过程吸氮）连铸过程吸氮经炉外精炼的钢水已很纯净了，钢水氮氧经炉外精炼的钢水已很纯

56、净了，钢水氮氧含量已很低，在浇注过程要防止吸氮：含量已很低，在浇注过程要防止吸氮：提高钢包自开率，防止烧氧；提高钢包自开率，防止烧氧；提高钢包自开率，防止烧氧；提高钢包自开率，防止烧氧；钢包钢包钢包钢包中间包保护浇注；中间包保护浇注；中间包保护浇注；中间包保护浇注；中间包合适的流场防止长水口周围钢液面裸露；中间包合适的流场防止长水口周围钢液面裸露；中间包合适的流场防止长水口周围钢液面裸露；中间包合适的流场防止长水口周围钢液面裸露；开浇、换钢包尽量减少敞开浇注。开浇、换钢包尽量减少敞开浇注。开浇、换钢包尽量减少敞开浇注。开浇、换钢包尽量减少敞开浇注。从钢包从钢包从钢包从钢包中间包钢水吸氮中间包钢

57、水吸氮中间包钢水吸氮中间包钢水吸氮35ppm35ppm是可接受的。是可接受的。是可接受的。是可接受的。追求目标是追求目标是追求目标是追求目标是3ppm3ppm甚至零吸氮。以某厂转炉流程生产超甚至零吸氮。以某厂转炉流程生产超甚至零吸氮。以某厂转炉流程生产超甚至零吸氮。以某厂转炉流程生产超低碳钢为例，钢水平均低碳钢为例，钢水平均低碳钢为例，钢水平均低碳钢为例，钢水平均NN含量演变如图所示。含量演变如图所示。含量演变如图所示。含量演变如图所示。钢水平均N含量演变 5 钢中氧控制钢中氧控制 5.1 5.1 钢中洁净度概念钢中洁净度概念钢中洁净度概念钢中洁净度概念 炼铁是一个还原过程，高炉内加入还原炼铁

58、是一个还原过程，高炉内加入还原剂剂(C、CO)把铁矿石中的氧把铁矿石中的氧(Fe3O4、Fe2O3)脱除，使其成为含有脱除，使其成为含有C、Si、Mn、S、P的生铁。的生铁。炼钢是一个氧化过程：把纯氧吹入转炼钢是一个氧化过程：把纯氧吹入转炉熔池，使炉熔池，使C、Si、Mn、P氧化变成不同氧化变成不同碳含量的钢液。碳含量的钢液。当转炉吹炼到终点，钢水中溶解了过多氧当转炉吹炼到终点，钢水中溶解了过多氧当转炉吹炼到终点，钢水中溶解了过多氧当转炉吹炼到终点，钢水中溶解了过多氧（溶解氧（溶解氧（溶解氧（溶解氧OO或氧活度或氧活度或氧活度或氧活度aoo），出钢时在钢包内），出钢时在钢包内），出钢时在钢包内

59、），出钢时在钢包内必须进行脱氧合金化，把必须进行脱氧合金化，把必须进行脱氧合金化，把必须进行脱氧合金化，把OO溶溶溶溶转变为氧化物夹转变为氧化物夹转变为氧化物夹转变为氧化物夹杂（杂（杂（杂（OO夹杂夹杂夹杂夹杂）从钢液中排除。所以钢中总氧）从钢液中排除。所以钢中总氧）从钢液中排除。所以钢中总氧）从钢液中排除。所以钢中总氧TOTO可表示为：可表示为：可表示为：可表示为：TO=OTO=O溶溶溶溶+O+O夹杂夹杂夹杂夹杂 出钢时钢水中出钢时钢水中出钢时钢水中出钢时钢水中 OO溶溶溶溶很高，很高，很高，很高，OO夹杂夹杂夹杂夹杂0 0，TO=OTO=O溶溶溶溶。脱氧合金化后。脱氧合金化后。脱氧合金化后

60、。脱氧合金化后OO夹杂夹杂夹杂夹杂很高，而很高，而很高，而很高，而 很低，故很低，故很低，故很低，故TO=OTO=O夹杂夹杂夹杂夹杂。一般用钢中总氧含量表示钢的洁净度（夹杂一般用钢中总氧含量表示钢的洁净度（夹杂一般用钢中总氧含量表示钢的洁净度（夹杂一般用钢中总氧含量表示钢的洁净度（夹杂物量）水平。物量）水平。物量）水平。物量）水平。因此，可以用钢中因此，可以用钢中因此，可以用钢中因此，可以用钢中TOTO表示钢的洁净度，也就是夹杂表示钢的洁净度，也就是夹杂表示钢的洁净度，也就是夹杂表示钢的洁净度，也就是夹杂物的水平。物的水平。物的水平。物的水平。TOTO越低则钢越越低则钢越越低则钢越越低则钢越“

61、干净干净干净干净”。不同用途的钢，钢。不同用途的钢，钢。不同用途的钢，钢。不同用途的钢，钢中中中中TOTO所示要求的水平如下：所示要求的水平如下：所示要求的水平如下：所示要求的水平如下：因此，对高质量的钢要把因此，对高质量的钢要把因此，对高质量的钢要把因此，对高质量的钢要把TOTO降低到小于降低到小于降低到小于降低到小于20ppm20ppm的的的的水平，这是炼钢生产全流程要解决的问题。水平，这是炼钢生产全流程要解决的问题。水平，这是炼钢生产全流程要解决的问题。水平，这是炼钢生产全流程要解决的问题。产产品品TOTO，ppmppm汽汽车车板板2020易拉罐易拉罐2020轮轮胎胎钢丝钢丝2020滚滚

62、珠珠钢钢1010管管线钢线钢20205.2 5.2 转炉冶炼过程氧控制转炉冶炼过程氧控制转炉冶炼过程氧控制转炉冶炼过程氧控制 转炉冶炼是一个氧化过程。当吹炼到终点时，转炉冶炼是一个氧化过程。当吹炼到终点时，转炉冶炼是一个氧化过程。当吹炼到终点时，转炉冶炼是一个氧化过程。当吹炼到终点时，钢水钢水钢水钢水OO与与与与CC关系如图所示。关系如图所示。关系如图所示。关系如图所示。转炉冶炼终点C-O关系 由图可知，当终点由图可知，当终点由图可知，当终点由图可知，当终点C0.08%C0.08%时时时时l lI I区：区：区：区：CO=0.0027(CO=0.0027(炉龄炉龄炉龄炉龄2500)2500)2

63、500)，远离远离远离远离C-OC-O平衡。平衡。平衡。平衡。当当当当C=0.020.05%C=0.020.05%时：时：l l顶吹氧气转炉终点顶吹氧气转炉终点顶吹氧气转炉终点顶吹氧气转炉终点O=700900ppmO=700900ppml l转炉采用复吹终点转炉采用复吹终点转炉采用复吹终点转炉采用复吹终点O=250600ppmO=250600ppml l转炉采用溅渣护炉，当炉龄大于转炉采用溅渣护炉，当炉龄大于转炉采用溅渣护炉，当炉龄大于转炉采用溅渣护炉，当炉龄大于25002500炉以后，终点炉以后，终点炉以后，终点炉以后，终点O=6001400ppmO=6001400ppm。因此，转炉采用动态

64、控制提高终点双命中率，减少后因此，转炉采用动态控制提高终点双命中率，减少后因此，转炉采用动态控制提高终点双命中率，减少后因此，转炉采用动态控制提高终点双命中率，减少后吹，强化复吹，尤其是处理溅渣护炉高炉龄与复吹的矛盾，吹，强化复吹，尤其是处理溅渣护炉高炉龄与复吹的矛盾，吹，强化复吹，尤其是处理溅渣护炉高炉龄与复吹的矛盾，吹，强化复吹，尤其是处理溅渣护炉高炉龄与复吹的矛盾，是降低转炉终点氧含量的有效措施。这样可以节约铁合金是降低转炉终点氧含量的有效措施。这样可以节约铁合金是降低转炉终点氧含量的有效措施。这样可以节约铁合金是降低转炉终点氧含量的有效措施。这样可以节约铁合金消耗，更重要的是减少了钢中

65、夹杂物生成量，提高了钢的消耗，更重要的是减少了钢中夹杂物生成量，提高了钢的消耗，更重要的是减少了钢中夹杂物生成量，提高了钢的消耗，更重要的是减少了钢中夹杂物生成量，提高了钢的洁净度，对于生产低碳或超低碳的冷轧产品是非常重要的。洁净度，对于生产低碳或超低碳的冷轧产品是非常重要的。洁净度，对于生产低碳或超低碳的冷轧产品是非常重要的。洁净度，对于生产低碳或超低碳的冷轧产品是非常重要的。转炉冶炼中高碳钢应该执行高拉碳操作，以降低转炉终点的氧含量，既可以少加脱氧剂，减少钢种夹杂物，也可以降低成本。转炉冶炼终点碳氧关系图 钢的碳含量与钢水平均总氧含量关系如下：C%C%0.05-0.20.05-0.20.2

66、-0.450.2-0.450.45-0.60.45-0.60.6-0.80.6-0.8平均平均TO,PPMTO,PPM 4040282820201515 由以上可知，钢中由以上可知，钢中C C含量越高，含量越高，TOTO含量越低，含量越低，钢越干净，这与转炉终点氧含量有密切关系。钢越干净，这与转炉终点氧含量有密切关系。5.3 脱氧控制脱氧控制 转炉吹炼终点溶解氧转炉吹炼终点溶解氧转炉吹炼终点溶解氧转炉吹炼终点溶解氧OO溶溶溶溶很高，出钢时很高，出钢时很高，出钢时很高，出钢时在钢包进行脱氧合金化。脱氧就是把钢中的在钢包进行脱氧合金化。脱氧就是把钢中的在钢包进行脱氧合金化。脱氧就是把钢中的在钢包进行脱氧合金化。脱氧就是把钢中的OO溶溶溶溶转变为脱氧产物夹杂。要控制好所生成的转变为脱氧产物夹杂。要控制好所生成的转变为脱氧产物夹杂。要控制好所生成的转变为脱氧产物夹杂。要控制好所生成的脱氧产物组成形态和熔点，夹杂物易上浮、可浇脱氧产物组成形态和熔点，夹杂物易上浮、可浇脱氧产物组成形态和熔点，夹杂物易上浮、可浇脱氧产物组成形态和熔点，夹杂物易上浮、可浇性好。根据钢种，有以下几种脱氧模式：性好。根据