第2章 炼钢任务

《钢铁冶金学》炼钢部分 刘增勋 第二章 炼钢任务 2－6 第二章 炼钢的任务 生铁和废钢是炼钢的主要原料，而生铁中除了含有较多的碳外，还含有一定量的硅、锰、磷、硫等元素（它们统称为钢铁中五大元素）；同时废钢中元素含量也很复杂，有些对钢的要求性能有害。除五大元素外，钢中还含有氮、氢、氧和非金属杂质物。它们在冶炼过程中随原材料、炉气、或反应产物的形式残留在钢液。这些物质对钢的性能有重大影响，必须调整或尽量降低有害物含量。 炼钢定义：用氧化的方法去除生铁中的这些杂质，再根据钢种的要求加入适量的合金元素，使之成为具有高的强度、韧性或其他特殊性能的钢，这一工艺过程称为“炼钢”。 元 素（％） C Mn S P Si L08生铁（GB） 4 0.30~0.50（二组） 0.02~0.03（一类） ≤0.15（一级） 0.45~0.85 SS330 0.04~0.06 0.20~0.40 ≤0.007 ≤0.015 ≤0.08 综上所述，可将炼钢基本任务归纳如下： 1． 脱碳：含碳量是决定“铁与钢”定义的因素，同时也是控制材料性能的最主要元素。一般采用向钢中供氧，利用碳氧反应去除。 2． 脱硫、脱磷：对绝大多数钢种来说，磷、硫为有害元素。硫则引起钢的热脆，而磷将引起钢的冷脆。因此要求在炼钢过程中尽量除之。 3． 脱氧：在炼钢中，用氧去除钢中杂质后，必然残留大量氧，给钢的生产和性能带来危害，必须脱除。减少钢中含氧量的操作叫做脱氧。一般有合金脱氧和真空脱氧两种方法。 4． 去除气体和非金属夹杂物：钢中气体主要指溶解在钢中的氢和氮。非金属夹杂物包括氧化物、硫化物以及其它复杂化合物。一般采用CO气泡沸腾和真空处理手段。 5． 升温：炼钢过程必须在一定高温液态下才能完成，同时为保证钢水能浇成合格钢锭，也要求钢水有一定的温度。铁水温度很低1300℃左右，Q215钢熔点1515℃。 6． 合金化：为使钢具有必要的性能，必须根据钢中要求加入适量合金元素。 7． 浇成良锭：液态钢水必须浇注成一定形状的固体铸坯，采用作为轧材的原料。同时要求其质量符合良好。一般有模注和连铸两种方式。 · 许多书中按上述方法来讨论“炼钢的基本任务”，但本教材中进行了另一种总结，以下按教材中的方式和顺序来讲解。也就是包括三大方面：去除杂质、调整成份、和浇注成良坯。 第1节 去除杂质 钢中的杂质，一般是指去除钢中S、P、O、H、N和夹杂物。因此，本节中涉及到的炼钢任务包括：①脱S和脱P、②脱氧、③脱除气体等三部分 1． 钢中硫：硫是钢中主要杂质之一。 1． 来源：主要来自铁水、石灰和合金料。 （1） 铁水：来自焦炭，含量0.020~0.050%S；不正常时可高达0.10%S（炉况和焦炭不佳）。 （2） 铁水顶渣：高炉内炉渣脱硫，导致铁水包的顶渣中含S较高。如不扒渣或扒渣不彻底将增加系统S总量。（即使铁水预处理后，也必须扒出顶渣） （3） 石灰：一般要求<0.15~0.20%S（实际要求≤0.10%）。 · 石灰中S含量太高，会提高炉渣中的S含量，严重时导致冶炼过程中钢水增S。在铁水中S含量较低时影响较大，有时会产生冶炼过程中“不降反升”的现象。 （4） 合金料：合金料中含S。例如，MnSi合金要求<0.04%S（P25）。 · 合金料加入量高时应注意其影响，例如“低硫增碳剂”。 2． 对性能的影响 （1） 产生热脆：S的最大危害。 FeS熔点1193℃，FeS+FeO熔点940℃。轧制温度一般在1150~1200℃，连铸时铸坯矫直前整个断面内的温度在900～1400℃。因此在连铸和轧制中显示出脆性。 （2） 形成夹杂：S的钢水中溶解度高，但S在固体钢中溶解度低。因此，S在固体钢中基本上是以硫化物夹杂的形式存在。 1 降低塑性：降低了钢的断面收缩率，影响深加工。如图P10图2-1、表2-2所示。 2 危害各向同性：一般采用Mn抑制S热脆，因此硫化物主要是MnS。MnS属于韧性夹杂，热加工时变形拉长，使钢材横向性能下降，如P10图2-1、2-2和表2－2所示。 3 影响深冲性能和疲劳性能：夹杂物破坏了基体的连续性，形成应力集中。 4 夹杂物的评级：硫化物使钢夹杂物增加，影响夹杂评级。如P11图2-3。 5 强度：S对钢的强度影响不大。如P10表2-2。 （3） 改善切削性能：易切削钢利用硫化物夹杂来改善切削性能（MnS等夹杂物使车屑容易断裂，避免了车屑卷刀现象）。易切削钢的S含量高（0.08~0.10%），如P12，表2-3。 · 这是S的唯一有益的用途。唐钢电炉厂炼钢工第一次知道S有下限要求。 3． 控制：包括两种常用的方法。 （1） 提高Mn含量：一般钢种要求〔Mn〕0.25～0.80%，来控制S的热脆危害。 1 原理：钢水中的Mn和S在凝固过程中同样产生选分结晶，在晶界处与S反应生产MnS。MnS的熔点高（1610℃），在轧制和连铸过程中仍处于固态，因此消除了低熔点FeS（1193℃）引起的热脆现象。 2 Mn/S：Mn对S的控制能力一般用Mn和S的质量百分数的比值来表示，简称“锰硫比” ，一般用Mn/S表示。 一般来说，Mn/S高则晶界处形成的MnS量多、FeS量生成量少，提高了钢的热塑性，减少了钢裂纹倾向。高温下的延伸率与Mn/S的关系如P11图2-4所示。 在轧制过程中，一般认为Mn/S>7即可消除热脆，但在连铸过程中，Mn/S>20才能有效的控制铸坯裂纹。因此，冶炼中应控制Mn/S>20。 在合金钢时，采用其它元素也可以控制S的危害，如P10所示。Ca、Ti等形成硫化物的能力更强，但Ca、Ti等原料昂贵、溶解度低、添加困难、CaS还导致水口堵塞，而内也没有要求其含量。因此实际上，生产中最常采用Mn来控制S的危害。 （2） 降低S含量：尽管Mn可以控制S的热脆危害，但过高的S会产生较多的MnS夹杂，影响钢的性能。因此，实际钢中应尽量降低〔S〕含量。 · 炼钢中常用的脱硫方法：铁水预脱硫、炉内脱硫、炉外脱硫三种。 · 实际证明，降低硫含量的作用，大于提高Mn/S的影响。 4． 含量：国家标准按硫含量了钢种的级别，可见其重要性。如P9，表2-1。 钢种 普通钢 优质钢 高级优质钢 薄板等 [S]% ≤0.050 ≤0.040 ≤0.030 ≤0.005 2． 钢中磷：磷是钢中有害元素之一。 1． 钢水中P的来源 （1） 铁水：铁水中P含量一般在0.050~2%范围内，我省大部分为低磷铁水（0.050~0.120%P）。 铁 水 低磷铁水 中磷铁水 高磷铁水 P，％ <0.30% 0.30~1.0% >1%P 铁水中的P主要来自矿石，矿石中的P在高炉内全部被还原进入铁水。 （2） 合金料：有些合金中P含量较高，例如：FeMn（<0.40%）和MnSi合金（<0.25%），锰含量较高时增P现象比较突出。（77B的9炉废品问题） （3） 炉渣回磷：出钢下渣，钢包内钢渣被还原，脱磷反应向相反方向进行。 2． 对性能的影响 （1） 产生冷脆 1 对低温冲击韧性的影响：冷脆意义。如P12图2-6、P13图2-7和图2-8所示。 2 C的影响：在高C含量时冷脆更加严重。因此，国内外标准要求高碳钢〔P〕更低。例如：轴承钢（1.0%）要求P≤0.027%；77MnA要求P≤0.025%；建筑盘条要求P≤0.045%。 （2） 提高裂纹敏感性：P在凝固过程中偏析严重，在晶界处的富集导致晶界熔化，降低高温强度值，如P13,图2-9。 · 在结晶器坯壳行为的研究中有所应用（Wolf）。 · P对热裂的影响比S的危害小，在常见的范围内一般不予考虑。 （3） 影响强度和塑性：磷降低韧性，但可略微增加钢的强度，如图P12图2-6。 · 在常见的范围内对塑性影响不大。 （4） 改善钢的特殊性能：在特殊钢种中也是合金元素，并非杂质（即P的用途）。 1 炮弹钢：增加P含量提高钢的冷脆性，爆炸时碎片增多。 2 耐候钢：改变电极电位，提高钢耐大气腐蚀能力，如火车箱、高压线支架等（09CuP和12MnCuPTi）。 3 薄板：P高时轧制中不易粘连（在成份允许的条件下）。 4 离心钢管：利用P来增加钢的流动性。 3． 改善措施 P与其它元素的结合能力差，无法采用控制其它元素来减轻P的危害。降低磷含量，是降低P危害的唯一措施。（以后章节中在祥述） 4． 含量：钢中〔P〕的允许范围（具体成份要求由国家标准来确定），如P14表2-5所示。 3． 钢中氧：钢中〔O〕是影响钢质量的主要元素之一。 1． 来源 （1） 液态钢水溶解氧：采用何种脱氧方式都无法完全去除。 （2） 脱氧产物：利用脱氧剂脱氧后，脱氧产物以夹杂物形式滞留在钢中。 （3） 炉渣：炉渣卷入钢液，而炉渣是大部分是氧化物。 （4） 耐火材料：耐火材料大多也是氧化物。 · 途径：①浇注过程中耐火材料受到侵蚀进入钢液； ②耐火材料中氧化物对钢产生氧化，如SiO2对〔Al〕和〔Mn〕的氧化。 （5） 空气：脱氧后的钢水在浇注中与空气接触，受到氧化即从空气中吸氧。 二次氧化：在浇注过程中钢水受到空气或耐火材料的氧化。 2． 对钢的影响 （1） 氧化剂：是炼钢中不可缺少的物质，如脱C、脱P、造渣等工艺。 · 以下（2）~（5）说明了为什么必须脱氧？。 （2） 影响浇注过程 1 沸腾：凝固导致C和O富集，生成CO产生沸腾，使浇注无法进行。 2 侵蚀：氧高时钢水对耐火材料产生强烈侵蚀作用，如水口变大、塞棒熔断等。 3 水口堵塞：有时也容易产生二次夹杂堵塞水口。如浇注Q215时SiO2导致水口堵塞。 （3） 铸坯中产生气泡：C和O的凝固富集产生CO气体，气量小时在铸坯中产生气泡。 （4） 影响热脆性：在凝固过程中在晶界富集形成FeO，与FeS形成共晶体（940℃）。 （5） 形成夹杂物：凝固过程中O偏析使脱氧反应重新进行，形成凝固夹杂。 · 兔死狗烹 3． 存在形式：溶解氧、夹杂物氧和气体氧 （1） 钢液：溶解氧和夹杂物。在钢水中溶解度较大（1600℃时0.23%）。 1 炉内：钢水的O基本上以溶解态存在。 2 钢包内：脱氧的产物部分滞留在以夹杂物的形式存在； 未反应的O仍溶解在钢水中，以溶解态存在。 （2） 固态钢：O在固态钢中溶解度很小，钢水中的溶解氧在凝固过程中富集重新与钢水中脱氧元素反应形成氧化物夹杂。因此，固态钢中的氧基本上以夹杂物的形式存在。 · 如果铸坯中产生气泡，则氧元素以CO气体形式存在。 4． 分类：一般分为两类。 （1） 溶解氧：液态钢水中以溶解状态存在的氧元素称为“溶解氧”，以〔O〕表示。 （2） 全 氧：钢中（包括液态和固态）所有的氧元素称为“全氧”，以 表示。包括溶解氧和夹杂物中的所有氧元素。 5． 氧的测定 （1） 溶解氧：钢水中溶解氧〔O〕可以用定氧仪，在冶炼现场直接测定。 · 注意：①只有在冶炼现场才能得到溶解氧的数据；②定氧仪无法测定夹杂物中的氧。 · 测定成本较高，贺利氏定氧仪14万元/台，定氧头120元/只，每次一只。 （2） 全氧：利用氮氧仪在实验室内测定试样中的总氧含量 。用钢样测定的氧均为全氧。 · 一般情况下，钢中的氧含量是指“全氧”。 · 因为夹杂物中以氧化物夹杂居多，而 可以表示氧化物夹杂含量，因此常采用 来描述钢水中的夹杂物含量（或洁净度）。 6． 控制措施 （简述） （1） 脱氧：冶炼后采用多种脱氧方式降低钢中的氧化量。如合金、真空及炉渣脱氧。 （2） 钢水保护：在浇注和运输过程中，使钢水与空气隔绝。（如长水口、浸入式水口、结晶器和钢包保护渣等） （3） 钢包吹氩：促使夹杂物上浮。 （4） 中间包冶金：中间包挡墙、中包碱性覆盖剂、气雾墙。 （5） 改善耐火材料：采用镁质材料代替硅质材料，减少Mn、Al等元素被氧化。 （6） 提高终点碳含量：在可能的情况下，尽量提高冶炼终点碳，减少钢水中原始氧含量。 7． 含量：钢中的氧不可能完全去除。 （1） 在标准中，一般钢种的氧含量不要求标出（如Q235、HRB335等）；但较高级钢种对全氧和夹杂物有特殊要求（薄板钢、汽车板、轴承钢P14表2-7，P15表2-8）。 （2） 脱氧前转炉终点钢水〔O〕300~1200ppm；脱氧后〔O〕10~70ppm， 20~120ppm，有时达到200ppm。 （3） 各类钢种氧含量如P14表2-6所示。一般常以ppm（1ppm＝0.0001%）。 8． 夹杂物：与教材中P122~P125内容重复，以后综合阐述。 4． 钢中氮 钢中气体元素之一（N、H、O） 1． 来源 （1） 铁水：炼铁时鼓入空气，铁水含氮0.0030~0.0060%（30~60ppm）。P17，表2-9 （2） 氧气：纯度≥99.5%，其它为氮气。纯度低，带入炉内的N量高。 （3） 空气：①电炉空气电离增N；②转炉倒炉时空气增氮；③浇注时从空气中吸N。 （4） 合金料：有些合金含氮，脱氧合金化时导致增氮。 2． 对性能的影响 （1） 时效：对低碳钢的主要危害。P16,图2-13 （2） 脆性增加：〔N〕是表面活性物质，在凝固过程中〔N〕容易积聚在晶界，降低了钢的抗热裂纹的性能。如P16图2-12、2-14。 （3） 加剧气泡和疏松：①促使O和H产生气泡；②加剧显微疏松和中心疏松。 · 但其影响比H和O小得多。 （4） 稳定γ奥氏体区：其作用效果是Ni的20倍，可以代替Ni生产耐热钢和奥氏体不锈钢。 （5） 细化晶粒：利用AlN等氮化物的析出，抑制轧制中的再结晶，细化晶粒。 （6） 提高强度和耐磨性：固溶强化、细化晶粒导致强度提高；表面渗氮提高耐磨性。 （7） 提高耐热性：可用[N]代替Ni、Ti生产耐热钢，所以耐热钢中含量较高。P17，表2-9。 3． 存在形式：钢中的氮属于钢中的气体元素，但并非以全部以气态存在于钢中。 （1） 在钢液中：以溶解态存在，溶解度高达0.04%（即1600℃，400ppm）。 （2） 在固态钢中：①间隙原子；②形成氮化物（如AlN）；③以气态N2形式在疏松或气泡。 （3） 含量：各钢种要求范围不同，如P17表2-9。 一般情况下，常见的普通钢种要求〔N〕≤0.0080%（即≤80ppm）。 4． 改善措施 （简述） （1） 减少钢水原始氮含量：①提高氧气纯度；②减少拉碳次数；③顶底复吹中的N2-Ar切换；④增加电炉氧化期的脱碳量；⑤电炉还原期内密封；⑥减少还原期提温。 （2） 炉外精炼：①钢包吹Ar；②采用真空脱气设备。但效果不佳（以后再讲）。 （3） 防止吸氮：在浇注中加强保护，防止钢水吸氮。 （4） 形成氮化物：加入Ti、V等合金元素，凝固时形成氮化物，消除N的危害（博士）。 5． 要求范围：各钢种要求范围不同，如P17表2-9。 一般情况下，常见的普通钢种要求〔N〕≤0.0080%（即≤80ppm）。 5． 钢中氢 1． 来源：主要来源生产中各阶段与钢水接触的 。 分解使H溶解于钢水。 （1） 氧气：要求氧气脱水，要求H2O含量小于3 。 （2） 石灰：石灰的吸水性很强，炼钢工艺中要求使用新鲜和干燥的新石灰，防止吸水形成 过多。（如南方的电炉夏季需要烘烤后使用）。 （3） 耐火材料：①新炉：新砌筑转炉或补炉后第一炉，炉衬潮湿并且含有碳氢化合物（沥青中8~9%），因此在中规定“新炉或补炉后第一炉不能用于冶炼优质钢种”；②干燥：要求钢包、中间包、保护渣等干燥和烘烤。 （4） 铁水和废钢：铁水含H量10~25ppm，废钢中的油污等。 2． 对性能影响 （1） 白点和发裂：最大危害 1 白点：H引起的内裂纹，在钢的纵向断口上显现为圆形或椭圆形的银白色圆点。 发裂：白点在横断面的酸侵低倍试样上表现为细裂纹，因此白点也称为“发裂”。 大小：一般为 2 原因：①H在固态下过饱和析出；②组织转变应力作用； ③凝固过程中H的偏析，使局部H过饱和。 3 危害：导致结构断裂。 · 1916年，美国火车重轨断裂，导致出轨； · 1938年，英国战斗机引擎主轴断裂，机毁人亡； · 1953年，美国电站转子断裂。 （2） 增加脆性：随着〔H〕含量增加，塑性明显降低，严重时使屈服点消失。如P17图2-16。例如，〔H〕≥6ppm就足以使钢的塑性降至最低限。（《优质钢缺陷》，P180） （3） 加重气泡和疏松：〔H〕含量高在凝固过程中偏析导致气孔，并加重显微疏松和中心疏松。如P18，图2-19 （4） 扩大奥氏体：稳定奥氏体，增强淬透性。但其危害更大，一般不予采用此措施。 3． 存在形式和测定 （1） 存在形式：在钢液中呈H原子溶解态；在固态中溶解态和气态（疏松）。 （2） 检测：从钢液或钢材中取样，利用“NHO测定仪”测定H含量。 （3） 含量：一般为2～7ppm，真空处理可以降低到＜2ppm。 4． 控制措施 （简述） （1） 减少原始含量：①控制氧气含水量；②缩短石灰储备期；③烘烤石灰、造渣材料和合金料；④避免使用新炉冶炼优质钢种。 （2） 炉外精炼：①钢包吹Ar，15min以上；②采用真空脱气，可以达到0.5ppm以下。 （3） 保证浇注过程中材料干燥：①钢包和中包烘烤；②保护渣密封干燥。 （4） 扩散退化：采用对铸坯和轧材在高温下退火，促使H逸出。如P18图2-19 · 炉外精炼和扩散退火要求增加设备，将导致成本提高。因此，应把避免水分作为控制钢中〔％H〕的主要手段。 6． 其它杂质：①有些元素在冶炼过程中不会去除，如Cu、Mo、Sn、As、Ni，对钢有不利影响。②有些钢中已作出明确规定，如80钢中Cr、Cu不大于0.25%（国标）。③减少废钢残余元素含量，在电炉冶炼合金钢中最为重要。 第2节 调整钢的成份 钢的化学成份是钢材性能的决定性因素，为保证钢的各种性能（目的），应将钢的成分调整到规定的范围内。钢成份必须在炼钢阶段进行调整，不可能在铁水和轧钢生产中变动。 本节“成份调整”涉及的炼钢内容包括：①碳调整、②合金化两部分内容。 1． 钢中碳 1． 来源：主要包括三部分→原料、合金料、增碳剂。 （1） 入炉原料：铁水、铁块、废钢和碳粉。 1 铁水和生铁：约含4％C； 2 废钢：其％C与来源有关； 3 碳粉：在电炉原料中人为地配碳，满足工艺要求。 （2） 合金料：部分合金料中含碳，如高碳锰铁（7.0%C）、碳化硅（30%C）； （3） 增碳剂：提高钢水中％C，常用的包括碳粉、沥青焦和电化焦，C≥90％ 2． 对钢的影响： C是钢的决定性元素。为什么调整〔％C〕？ （1） 钢的意义：钢是按〔％C〕来定义的，而〔C〕大于2.0%则为铁。 （2） 生产工艺过程：影响到生产流程中的各个方面。例如： ①炼钢工艺：终点温度、碳等；②精炼工艺：是否真空处理，LF是否用Al； ③浇注工艺：温度、拉速等；④轧钢工艺：加热和轧制温度； ⑤热处理工艺：退火、表面处理等温度控制。如P20图2-20和P21表2-13 （3） 金相组织：从铁碳相图中可以看出。P20图2-20 （4） 物理性能：①提高钢的强度和硬度；②降低塑性； ③其它性能（热膨胀、导热、电阻等）。如P21表2-12。 （5） 使用性能：钢的用途（如钢轨、轴承、建筑、铁钉等）。如P21表2-13 · “钢是否好”主要是指钢的使用性能。 （6） 凝固性质：P20内容。①钢的熔点（炼钢过程中为什么升温？）；②凝固过程（Fe-C相图）；③凝固区间；④铸态组织和结构；⑤凝固质量；⑥H、N的溶解度；⑦粘度。 3． 调整措施：包括脱碳和增碳两个方面。 （1） 吹氧脱碳：氧化脱除多余的碳，达到规定的要求。转炉脱碳量大，一般≥3%。 （2） 铁矿石脱碳：在电炉中采用铁矿石氧化脱碳。 · 吹炼结束后，钢水中的碳并不一定符合钢种的要求。可能需要进一步的真空脱碳或加增碳剂增碳。 （3） 真空脱碳：在炉外精炼过程，真空促进C、O反应脱碳。用于生产超低碳钢和不锈钢。 （4） 加增碳剂：①转炉钢包内加增碳剂；②电炉还原期增碳；③精炼过程中的喂丝调整。 （5） 合金增碳：合金化中加入的合金带入的碳，如高碳FeMn。 4． 钢中的碳含量：决定于钢种，由国家标准规定具体含量，不能随意改动（但可以缩小范围，如企业标准比国家标准严格）。 钢 种 Q235 08Al HRB335 45钢 ％C 0.14~0.22 0.05~0.12 0.17~0.25 0.42~0.50 2． 钢中锰 五大元素之一 1． 来源：①铁水：终点余锰；②合金料：含锰的合金料。 2． 作用 （1） 消除S的热脆：在凝固过程中形成MnS。 （2） 脱氧剂：应用最广的脱氧剂；弱脱氧剂，可以与Si和Al形成复合脱氧，提高Si和Al的脱氧能力。Mn常被制成复合脱氧剂（或合金），如MnSi、FeMnAl。 （3） 合金元素：应用最广的合金元素。①提高强度；②稳定奥氏体区；③增加淬透性（如高碳钢）；④增加耐磨性；⑤提高耐热性。 3． 含量和调整 （1） 含量：①由国家标准来确定。常见钢种的Mn含量如P21表2-14。 ②在钢种允许的范围内，尽量提高％Mn，以提高Mn/S。 （2） 调整：冶炼时铁水中的Mn部分被氧化，终点钢水中Mn，一般不能满足标准要求。其中不足部分采用含Mn合金调整，如FeMn、MnSi等。 · Mn合金价格便宜 3． 钢中硅 五大元素之一 1． 来源 （1） 铁水：在转炉和电炉冶炼过程中，铁水中的Si几乎完全被氧化，在转炉终点时或氧化期结束时〔％Si〕接近0。 · 铁水中Si含量对钢水中％Si没有任何影响 （2） 合金料：钢水中的〔Si〕主要来自加入的合金料。（与Mn不同） （3） 炉渣回硅：在造还原渣的精炼过程中（如LF），渣中（SiO2）被Al还原，使钢水增硅。 · 在精炼“低硅铝镇静钢”时比较明显，成为制约转炉流程中LF工艺应用的瓶颈之一。 2． 作用 （1） 脱氧剂：①最基本的脱氧剂；②脱氧能力在Mn和Al之间；③复合脱氧剂（如FeAlSi、BaCaSi）。 （2） 合金元素：①提高强度（0.1%Si增加9Mpa）；②增加电阻和导磁性（生产硅钢）。 （3） 对钢液影响：P22内容 （1） 降低C的溶解度：铁水中Si高，则C低；硅含量高的合金，含碳量低，如FeSi含C≤0.07%，MnSi含C≤2.5%，高碳FeMn≤7%。如P25表2-16。②降低熔点； ③扩大凝固区间；④提高钢水凝固收缩率；⑤降低密度；⑥降低N和H的溶解度。 3． 含量和调整 （1） 含量：硅含量决定于钢种，由国家标准规定具体含量范围。 （1） 对于“硅锰镇静钢”（如Q235、45钢），一般〔％Si〕在0.17~0.37%范围内。 · 在此范围内Si可以抑制凝固过程中的C、O反应 （2） 常见钢种的％Si的范围，如P21表2-15。 （2） 调整：在脱氧合金化时，通过加入含Si合金（MnSi、FeSi、SiC等）调整到要求范围。 4． 钢中铝 1． 来源：钢中的铝来源于合金料 （1） 铝合金料：如FeAlSi、FeAl、FeMnAl等Al含量高的合金。 （2） 其它合金：在某些合金中，Al作为杂质存在。如FeSi（2%左右） 2． 作用 （1） 脱氧剂：①常用脱氧剂中脱氧能力最强；②硅锰镇静钢的终脱氧；③铝镇静钢脱氧。 （2） 合金元素：铝镇静钢的合金元素，如08Al、SS400等。 （1） 细化晶粒：促使AlN的析出、提高晶粒长大开始温度。P22图2-21、图2-22 （2） 提高强度：沉淀强化和细晶强化两种作用效果。是生产高强度钢的手段之一。 3． 危害 （1） 水口堵塞：Al较高时产生Al2O3夹杂。Al2O3熔点高（2050℃），引起水口堵塞。 （2） 影响铸坯质量：Al2O3聚集上浮，影响保护渣性质而引起表面夹渣。 （3） 侵蚀耐火材料：〔％Al〕较高时，容易还原耐火材料中氧化物，使耐火材料受到侵蚀。 4． 存在形式 （1） 存在形式：①钢水：溶解铝和Al2O3夹杂； ②固态钢：溶解铝、AlN等化合物、Al2O3夹杂三种形式。 （2） 分类：按存在形式，一般把钢中Al分为两类。 ①酸溶铝：在化学分析时溶解于HCl中的铝， 用表示，包括溶解Al和AlN，不包括Al2O3中的Al。因为Al2O3不溶解于HCl。 ②全铝：钢中所有Al元素。用 表示。 是 与Al2O3中的铝之和。 · － 表示以Al2O3形式存在的Al含量，可以直接反应钢中Al2O3夹杂物的数量。对于Al镇静钢，O大多形成了Al2O3，也可以用来反映钢中全氧 和洁净度。 5． 含量和调整 （1） 含量：①在〔％Al〕无规定要求时，一般控制 ，如小方坯连铸钢水（Q215等）。即防止水口堵塞，又可降低钢中氧含量。 2 在Al镇静钢中， 。SS400要求 （2） 调整：转炉终点和电炉氧化期钢水中Al为0，在脱氧合金化时采用含铝合金料。 合金的加入方式有：①人工插铝；②投铝；③喂丝工艺。 第3节 浇注铸坯 钢水必须浇注成具有一定形状的铸坯或钢锭，才能进行压力加工。这也是冶炼工艺的最后一个环节。 1． 重要性 （1）浇注是炼钢的最后一个工艺过程，铸坯也是炼钢的最终成品。 （2）当钢水一旦凝固成铸坯后，轧钢不能对钢质量有本质的改进。 · 90年代发展生产口号：“以连铸为中心、炼钢为基础、设备为保证” 2． 浇注方式：连铸和模注两种方式。模注基本被淘汰，我国连铸比已经达到95%以上。 · 铸坯：是指由连铸工艺生产的钢坯，或称为“连铸坯” · 钢锭：是指由模注工艺生产的钢坯 3． 浇注要求 （1） 形状和长度：铸坯的形状和长度必须符合轧钢工艺要求。 · 定尺：按轧钢工艺要求切割的铸坯的长度。单位m （2） 质量：①纯净度：夹杂物； ②内部质量：偏析、裂纹、缩孔； ③表面质量：裂纹和夹渣；. ④外观形状：鼓肚、脱方 （3） 生产匹配：生产流程流畅，生产率高。 4． 工艺因素：如浇注温度、拉速、冷却强度等，以后专门讲解。 _1185533989.unknown _1185721043.unknown _1269024814.unknown _1269024815.unknown _1185723541.unknown _1185723921.unknown _1185723922.unknown _1185723920.unknown _1185721485.unknown _1185720959.unknown _1185721002.unknown _1185539542.unknown _1185533775.unknown _1185533913.unknown _1185342827.unknown