钢水精炼资料

LF精炼知识

1.炉外精炼发展历程

?20世纪３0－40年代,合成渣洗、真空模铸.1９３3年,法国佩兰（R、Ｐerｒin）应用高碱度合成渣，对钢液进行“渣洗脱硫”—现代炉外精练技术得萌芽；

?５０年代，大功率蒸汽喷射泵技术得突破,发明了钢包提升脱气法（DH)及循环脱气法（RH)

?1935年H、Ｓchenｃk 确定大型钢锻件中得白点缺陷就是由氢引起得-氢脆.

?1９50年，德国Ｂocｈumer Verｅin (伯施莫尔-威林）真空铸锭。

?19５3年以来,美国得1０万千瓦以上得发电厂中，都发现了电机轴或叶片折损得事故。1954年,钢包真空脱气。

?195６年,真空循环脱气(DＨ、RH）。

?6０－70年代，高质量钢种得要求，产生了各种精炼方法

?6０、70年代就是炉外精炼多种方法分明得繁荣时期

?与6０年代起纯净钢生产概念得提出、连铸生产工艺稳定与连铸品种扩大得强烈要求密切相关

?此时,炉外精炼正式形成了真空与非真空两大系列不同功能得系统技术，同时铁水预处理技术也得到迅速发展，它与钢水精炼技术前后呼应，经济分工，形成系统得炉外处理技术体系，使钢铁生产流程得优化重组基本完成。

?这个时期，还基本奠定了吹氩技术作为各种炉外精炼技术基础得地位与作用。

?这一时期发展得技术:VOD—VAD、AＳEA—SKF、RH-OB、LF、喷射冶金技术（SL、TN、KTS、ＫＩP）、合金包芯线技术、加盖与加浸渍罩得吹氩技术(SAＢ、CAB、CAS) ?8０—9０年代，连铸得发展，连铸坯对质量得要求及炼钢炉与连铸得衔接，RＨ-KTB、RＨ－MＦP、RH－OB；ＲH—IJ（真空深脱磷），RＨ—PB、WＰB(真空深脱硫）、Ｖ－KＩP、SRＰ脱磷

?２1世纪,更高节奏及超级钢得生产。

2.炉外精炼作用与地位

?提高冶金产品质量，扩大钢铁生产品种不可缺少得手段；

?就是优化冶金生产工艺流程,进一步提高生产效率、节能强耗、降低生产成本得有力手段。

?保证炼钢－连铸—连铸坯热送热装与直接轧制高温连接优化得必要工艺手段

?优化重组得钢铁生产工艺流程中独立得,不可替代得生产工序

图1 取样器示意图

3. LF 精炼工艺优点

● 精炼功能强,适宜生产超低硫、超低氧钢;

● 具备电弧加热功能,热效率高,升温幅度大，温度控制精度高；

● 具备搅拌与合金化功能，易于实现窄成分控制，提高产品得稳定性；

● 采用渣钢精炼工艺,精炼成本较低;

● 设备简单,投资较少。

4. 计算合金加入量调整钢液成分

4、1 技能实施与操作步骤

● 根据钢种得特点与工艺要求，首先了解初钢液中合金元素配加情况并预测在加热

前期、中途、后期、结束分别配加合金得种类并作好准备。

● 精炼钢包进入L Ｆ工位后,按要求取样进行化学元素全分析。

● 根据全分析结果,计算出精炼期应配加得各种合金得补加量，并进行称量。

● 精炼钢水加热到预定温度后，把上述称量好得合金通过料仓或人工分批加入。 ● 凡钢水经过造白渣处理后，一般应再取样进行全分析。

● 根据全分析结果及该钢种成分控制要求，计算出需要补加得合金数量，进行称量，

并在进入软吹前5分钟加入完毕

● 取样操作：

取样器(见图1）取样操作过程:

A 、完好取样器插入取样棒。

B 、检查头部保护套就是否完好.

C 、打开工作门。

D 、快速插入钢水深约300mm 左右，

位置靠近吹氩搅拌区.

E 、保持３s —５ｓ左右后迅速提起

取样棒，拉出钢液面。

F 、拆卸纸管，打破壳取出试样。

4、2 注意事项

● 在进行合金补加前,必须掌握准确得钢水量及各种合金得成分液中已经配加得合金

量。

● 合金加入量得计算必须要经过复核,以保证准确无误.

● 要能准确识别各类常用合金,防止误用。

●称量合金要准确,并经过复核才能加入钢包内。

●合金加入钢包内时,注意勿碰击电极，必要时应停止加热.

●精炼钢包内合金熔化得条件较差,因此不宜加入块状较大得合金,一般控制在10mm—

３0mm。

●为了确保合金元素有较稳定得回收率。加合金前钢包中得渣应脱氧良好，渣应呈白色

为好.

●加合金毕要继续保持炉渣良好得还原性,在渣面要适量补加粉状脱氧剂.

●全部合金加毕到开始软吹必须有足够得时间使合金充分熔化。

●加入较多数量得合金必须考虑合金熔化吸热造成得钢液温度下降，及足够得温度弥

补。

●在加入合金时要考虑合金中除主元素外得其它元素对钢液成分得影响。如加入高碳

铬、高碳锰要计算增碳量,喂Cａ—Si丝时考虑增硅量，喂Fe—Ti丝时要考虑Ａ１、Si增量喂A1丝时注意有增硅得可能性。

4、３知识点

●各种合金加入量得计算计算公式

铁合金:合金加入量（公斤)＝

喂丝：喂丝长度＝喂丝总量／单位重量(Si含量）

●各种合金元素得回收率

在精炼炉内脱氧条件较好得情况下加入合金得回收率比较高，在钢包内顶渣氧化铁小于 0、５％得条件下各元素得回收率分别为:

（１)100％回收率得元素有Ni、Mo、Mn、Cr、Si、C、V、Nb。

(2)S、A1、Ti直接加包中回收率30%～50％。

(3)喂丝法加入得回收率，Ｓ、A1、Ti为70%～80％,B为４0％～50％.

5、成分异常得处理

５、1 技能实施与操作步骤

●在精炼过程中通过取样发现钢水成分同预测成分(合金配加成分)比较有较大差异。

●重新取样进行验证.

●对照工艺卡检查执行情况,及时发现问题,寻找原因。可按以下几个方面检查，以下１

4项原因就是易造成成分异常得主要原因。

（1）钢水量就是否有误。

（2)前期合金加入就是否有误。

（3）搅拌系统工作就是否正常。

(４）就是否有设备漏水情况，电极就是否有增碳现象。

（5)取样就是否有代表性。

（6)炉渣就是否还原良好，上工序氧化渣就是否带入过多.

（7)温度就是否过低.

(８）已加入合金就是否熔化均匀。

(９）发送样就是否有误。

（１0)分析试样就是否符合要求.

（１1）就是否采用全新未烘烤良好得钢包。

（12）合金元素成分就是否正确无误。

（13）合金配加量计算就是否正确。

（14）料仓及输送系统就是否工作正常。

●根据重取样分析结果与工艺执行情况得分析，采取相应措施。

●如合金元素（C、Ｓi、Ｍｎ、Cr、Ni等)低于下限要求,补加合金至成分中下限。

●如合金元素（C、Si、Mn、Cr、P、Ni等）确认高于上限,则回炉重氧化或改钢号、改

相应标准.

●如有害元素S不符合进入下一工序要求必须进一步采取脱硫操作。

（１)增加渣量。

（2）加强钢液搅拌。

(3)加强渣脱氧。

５、2注意事项

●取样符合操作规范，具有代表性.要做到:

（1）添加合金、还原剂后不能马上取样。

（２）渣况不好出现灰色、褐色、棕黄色，要等渣转白再取样,不然会引起取样无代表性。（3）温度过低会引起取样无代表性，不宜取样.

●发现钢水成分异常应尽早处理。

●补加合金量应考虑炉渣还原性。

●钢水量必须正确.

●合金成分必须确认无误。

●要杜绝合金元素配加过量。

５、3 知识点

●成分异常产生得原因分析

（１)取样无代表性

A、取样位置、方式不符合要求，如靠近渣面得试样易受炉渣影响造成成分波动

Ｂ、合金未全部熔化造成成分偏析.

Ｃ、搅拌效果差,造成钢水成分不均匀,同时钢渣反应差影响脱硫得正常。

（2)合金料未加入

由于合金加料系统故障，应加入合金料部分留在料仓内或撒落在钢包外。也有人为因素造成漏加、计算错误等。

（3）操作工艺执行不规范

A、还原精炼渣未达到脱氧良好得要求，渣量不足。在上工序氧化渣带人过多时尤其要注意。

B、加热过程电极插入钢液增碳。

Ｃ、钢水量不准。秤量系统故障以及对造成损失得钢水估计不足。

D、钢液温度不符合要求.尤其就是温度低造成化学成分均匀性差.

●防止措施

（1）取样操作熟练工具完好.

(2）保证加料系统正常。

（３）严格执行操作工艺。

●处理方法

(1）成分高于上限要求,不能改钢号作回炉或原料钢处理。应尽量避免出现这类事故。

（２)成分低于下限要求,补加合金至成分要求范围。

6、常见典型成分异常情况

炼钢生产过程中，钢液中[C］得异常情况最常见,以此作为典型分析。

（1）造成[C］得异常得原因：

A、初钢液出钢过程增碳，因电极粒密度较钢液、炉渣轻，如果操作不当部分电极粒将浮在渣面,而未进入钢液，同时吹氩搅拌不充分,造成[C］偏低。在增碳量较大得钢种中易发生。

Ｂ、电极粒中固定碳含量不稳定，引起增碳量误差.

C、加热电极熔损，引起增碳。特别就是当炉渣较稀薄时,加热操作中电极容易与钢液接触造成增碳.炉渣结块不导电,电极下降插入钢液造成增碳。

D、炉渣脱氧不良，含碳脱氧剂(电石）使用过量造成增碳。

E、取样无代表性。

F、含碳质耐火材料得钢包内衬烘烤不符合要求,造成在精炼过程中剥落进入钢液增碳。

（２)防止措施：

A、电极粒加入时要直接与钢液接触，尽量避免通过炉渣再进入钢液。必要时可用喂丝机喂碳粉包芯线增碳。

B、电极粒中固定碳含量要定期检验，并在实际操作中进行验证。

Ｃ、加热操作时做到电极严禁与钢液接触。

D、造好还原精炼渣，保证碳得吸收率。

E、增碳操作结束要经充分搅拌后取样。

（３）［C］成分异常处理方法:

A、[C］成分高于上限要求时，可考虑改钢号.如45钢改5０钢.

B、[C]成分低于上限要求时,可用电极粒或喂碳粉包芯线增碳至要求成分中下限。

7、钢包精炼炉脱硫操作

7、１技能实施

①准备好符合工艺要求数量得造渣材料（石灰、萤石、)、脱氧剂(Ｓi—Ｆe粉、铝粒）及发泡剂等渣料.

②造渣得二种形式

（1）在出钢过程加入预制或配比好得造渣材料。

（2)氧化渣出钢在排除氧化渣后加入渣料.

③渣量控制

渣量按钢包容量确定:一般控制钢渣比为1、5～２、5%,大容量钢包取下限，小容量钢包取中下限(结合脱硫要求).

④渣成分控制

(1）碱度一般控制2～４，碱度过高造成熔点过高易结壳影响钢渣反应，碱度过低

造成对包衬侵蚀,一般可适当提高渣中A１

２O

3

含量。

(2）精炼过程包中渣得氧化铁控制≤１、0％，通过渣面加入Ｃ、Fe—Ｓi粉、铝粒等脱氧剂控制.

(３）为防止包衬侵蚀可加入发泡剂，发泡剂一般可含碳质或CａCO

3

质得材料。⑤钢渣搅拌方式

运用钢渣得接触,实现脱硫反应,钢渣搅拌方式共有二种：

(1）钢包底吹氩搅拌(较普遍)。

（2)钢包外有电磁搅拌装置(国内较少）。

⑥脱硫量与脱硫率工艺要求

(1）了解该钢种初炼钢液得含硫量与精炼过程进入下一工序得含硫量要求。

（2）掌握常规精炼过程得脱硫率.

7、２操作步骤

●加入造渣材料

按工艺要求加入准备好配比正确得造渣材料或按工艺要求对精炼钢包中已经加入得渣料作适当补充与调整。

●吹氩搅拌,要求可见渣面有翻滚现象。

●钢包进入加热工位三相电极通电加热。

●分批散加适量（０、2～0.3ｋg/t)脱氧剂，种类一般为铝粒、Fe－Si粉、碳化硅。

●造白渣后每次打开工作门（间隔５～８min)用铁杆粘渣观察渣况一次。

粘渣均匀且厚度3ｍm～４mm说明化渣均匀流动性良好,冷却后炉渣颜色呈乳白色说明渣中∑(FeＯ)在0、5％左右,炉渣脱氧良好.发现下述情况将影响脱硫效果应作处理,粘渣厚度〈１.5mｍ说明渣稀应补加石灰；粘渣厚度＞5mm说明渣稠应补加萤石或Fe-Si 粉；炉渣呈玻璃状说明碱度偏低应补加石灰；炉渣黑灰说明脱氧剂过少。

●根据加热过程得成分分析得硫含量决定下一步得操作。

（1）已符合成品得要求（工艺规程)，保持氩气均匀搅拌，补加少量脱氧剂保持渣况至钢包离开加热工位。

(2）接近成品得要求（工艺规程）。补加少量石灰与脱氧剂。如吹氩强度过小可适当提高,增加钢渣反应面。

（3）距成品要求有效大差距（例超过0、005％），应分析脱硫效果差得原因，并采取对应措施。

7、3 注意事项

●各种渣料应合理堆放、标识清楚。

●各种渣料保持干燥，避免粉化、受潮，影响脱硫效果。

●加料时应对准加料窗口，切勿将渣料撒落于钢包外。

●加入量大得渣料如石灰可通过上位料仓加入，要注意渣料结块堵塞,影响正常加料操

作。

●人工加料时应尽量避开从加料孔飞溅出得炉渣.

●在造渣脱硫过程中，应随时取渣样观察渣况,并不断调整以获得最佳脱硫效果。

●注意观察吹氩搅拌情况，不得断流。

7、４知识点

●钢包精炼炉脱硫得几个过程

(1)初炼钢液出钢过程钢渣混冲脱硫.

(２）精炼加热过程钢渣反应脱硫。

●钢中硫得危害

硫，一般认为它就是残存在钢中得有害元素之一。在绝大多数钢中都加以严格控制，普通碳素钢硫含量不得大于0、０45％,优质钢硫含量不得大于0、0３5％,高级优质钢硫含量不得大于０、025％，特级优质钢硫含量不得大于0、０1５％。钢中硫得危害主要表现在以下几个方面：

（１）对力学性能得影响

硫对钢得强度影响不大，但由于硫化物夹杂得存在，使其延伸性及韧性降低,特别就是冲击韧性.

(2）对热加工得影响

由于硫化铁得熔点较低,在热加工过程中容易沿晶界析出，轧制时产生表面裂纹,造成废品。俗称“热脆”现象。

（3)对焊接性能得影响

硫易导致焊缝得热裂，同时在焊接过程中,硫易于氧化生成SO

2

气体而逸出，导致在焊接金属中产生很多气孔与疏松.因此硫对钢得焊接性不利。

但就是钢中得硫也有利用之处。如易切削钢中,就就是提高其硫与锰得含量，形成较多得硫化锰（ＭnS）微粒，以改善钢得切削加工性。

●炉渣状况

(1）氧化渣与还原渣

判别依据主要就是渣中（ＦeO)量，（FeO)低为还原渣，(FeＯ）高为氧化渣，渣中(FｅO)低渣子呈白色，渣中(FeO）高渣子发黑。

（２)碱性渣与酸性渣

判别依据主要就是渣中得碱度R，Ｒ高为碱性渣，R低为酸性渣。碱性渣渣子发粘，酸性渣渣子透明。

钢包精炼炉通常应用得就是碱性还原渣,呈白色俗称“白渣”。其主要成分控制碱度

（CａＣ／ＳiＯ

２)为２～4,∑FｅO≤1、0％，A1

2

O

3

为15～２0%。

8、吹氩

8、１知识点

吹氩精炼钢水工艺，即通过向钢包内得钢液吹入氩气得方法，达到类似真空处理得作用，它包括脱氧、脱气、脱碳、搅拌钢液及去夹杂物等。尤其在真空条件下吹氩脱气效果大幅度提高,被广泛地运用到钢包精炼炉中。

8、2钢包吹氩脱气得原理

氩气就是惰性气体,通常在制氧时作为副产品分离出来被利用。氩气吹入钢液既不参与化学反应，也不溶解在钢液内.所以氩气刚进入钢液时,可以认为氩气泡对钢液中溶解得气体来说像一个小得“真空室”,这一小得“真空室”内其它气体得分压几乎等于零。根据西瓦特定律，钢液中氢、氮不断向氩气泡扩散，在氮气泡内形成一定得分压,氢与氮在氩气泡中得分压会随着气泡得上浮时受热体积膨胀,因而氢、氮得分压仍能保持较低得水平，故继续吸收氢与氮，最后随氩气泡溢出钢液而被去除。

此外钢液中吹氩时，氩气上浮推动钢液运动，从而起到搅拌钢液得作用，促进钢液成分均匀与温度均匀。由于钢液得搅拌运动有利于夹杂物得去除，同时对钢液进一步脱气更为有利。

９、钙处理

●意义：用铝脱氧后在钢中形成大量得AＬ2Ｏ3，且很难从钢中去除干净，在浇铸时很

容易粘附在水口壁上引起水口堵塞.为此采用对钢水进行Ca处理，通过对钢中加入适

量得钙,使高熔点得AＬ

2Ｏ

3

与氧化钙结合形成低熔点得铝酸钙，从而提高钢液得浇铸

性能;

●对于钙处理钢,造成水口堵塞得因素有两个：①钙加入量不够，在向钢水中加钙得过

程中，随着钢水中钙含量得不断增加，夹杂物中钙得含量也在增加，形成得复合夹杂

物依次为ＣＡ

6、ＣA

２

、ＣA、Ｃ

12

Ａ

7

、C

３

A（C与A分别代表ＣaO与Ａｌ

2

O

３

），其中前

两个得熔点均在1700℃以上，在实际大生产中必须加以避免，钢中钙含量达１5×10—6左右时,相应夹杂物中钙得含量在15%左右，此时形成得主要就是高熔点得ＣaO·２

Al

2O

3

夹杂物，因此钙处理必须确保向钢中加入足够量得钙，才不会导致钢水浇铸性

能得恶化。②钙得加入量过多,从而形成高熔点得CaＳ（熔点为２450℃)，此时同样会恶化钢水得浇铸性能.随着钢中铝含量得增加,氧得活度降低，有利于硫化物得形成；随着钢中硫含量得增加,有利于形成高熔点得CaS；钢水温度降低时，氧得活度降低，也有利于CaＳ得形成.显然在1550℃得中间包浇铸温度条件下，当钢中铝含量为0、0３0%时,为了防止生成CａS夹杂物,钢中硫含量不得超过0、0１５%.

为了改善连铸钢水得浇铸性能，并不就是任何钢种都可以采用钙处理得方法，对于成形性要求较高得钢种如汽车板就不适宜采用钙处理得工艺来改善浇铸性能,因为经钙处理后形成得铝酸钙夹杂较硬.对于这类钢种一般采用提高钢水纯净度得方法来改善浇铸性能,通过控制转炉下渣、钢包渣得变性处理、中间包冶金、保护浇注等措施来确保钢得纯净度,降低钢中得全氧含量。

１0、非金属夹杂物来源分类

根据非金属夹杂物得不同来源,通常可分为内生夹杂物与外来夹杂物两大类。这种分类方法有很大得局限性，因为实际形成得非金属夹杂物很少为单纯得内生夹杂或外来夹杂,通常钢水与卷入得炉渣(包括保护渣)或耐火材料接触时，总会或多或少地起反应，所以这种分类方法就有不严谨之嫌,但这种分类方法指出了非金属夹杂物得可能来源。

纯粹得内生夹杂与外来夹杂有明显得差别。内生夹杂得典型特征就是尺寸小,数目多,与外来夹杂相比,均匀地分布在钢中(非镇静钢除外)，非金属夹杂物得成分与钢水成分有很强得依存关系.而外来夹杂则不同,往往尺寸较大，形状不规则，位置不确定，成分与结构复杂，与钢水成分没有直接关系.

11、按非金属夹杂物尺寸分类

其实在很早以前就提出了按尺寸得大小将非金属夹杂物分为微观夹杂与宏观夹杂，然而至今对非金属夹杂物尺寸大小得划分,不同得学者们都各自采用自己认为合理得分法.有一种方法就是,把非金属夹杂物大致分成三类：第一类就是亚显微夹杂，它得尺寸为直径小于1μm；第二类就是显微夹杂，它得尺寸为直径为1≤1０0μm；第三类就是大型非金属夹杂物，它得尺寸为直径10０μｍ以上。

根据研究得结果可以知道，亚显微、显微夹杂主要就是脱氧产物,而大型夹杂则多为外来夹杂，但就是这种分法不能把显微夹杂与宏观夹杂与内生夹杂与外来夹杂混为一谈，因为也有一些大型夹杂通过检验证实就是来自于脱氧产物。

12、按非金属夹杂物组成与结构分类

这种分类方法得优点就是比较直观方便。一般分为简单金属氧化物夹杂、各种类型得硅酸盐夹杂、尖晶石类夹杂物与各种铝酸盐夹杂等。因为这种分类方法应用广泛,所以有必要详细说明。

简单金属氧化物包括铁锰氧化物固溶体,氧化硅与氧化铝等单体非金属夹杂物。一般炼钢中经常遇到得氧化硅夹杂就是树枝状得或梅花状得方石英,这种氧化硅夹杂可能就是外来得，也可能就是生产高硅钢时得氧化反应产物。而结晶形得氧化

铝即刚玉就是炼钢中最常见得非金属夹杂物之一,它可以有很多种形态，有不规则形与圆球形，并且容易结合成一种比较稳定得微粒群体得聚集物。

分类—钢中得硅酸盐类非金属夹杂物

（１）铁锰硅酸盐可观察到（Fe·Mｎ）O与橄榄石固溶体2(Fe·Mｎ）O·SiO2共晶，或板条状铁橄榄石与锰橄榄石２MnO·SiO2，当硅酸盐中得SｉO２组分含量很高时，有时可见到由分层区两个平衡组分决定得玻璃相,随着冷却速度得减慢,它也呈晶体.

（2）铝硅酸盐莫来石就是唯一得铝硅酸盐，由于钢中总要存在相当量得锰,所以钢中很少观察到单纯得铝硅酸盐，最有可能碰到得物相就是铁锰硅酸盐与钢中溶解铝反应后得产物或纯粹来自具有莫来石相得耐火材料.

（3）复杂硅酸盐钢中往往含有多种氧化物如SiO2,FeO,MnO，Al2O３，CaＯ与MgＯ等共存得复杂硅酸盐。随着冷却速率得不同或再加热时间得不同，这些硅酸盐既可以就是玻璃态,也可以就是各个相组合起来得晶体。

钙铝酸盐就是钙处理过程中普遍出现得非金属夹杂物之一.实际上钙铝酸盐化合物组成就是在较宽得范围内变化得，并且各种铝酸钙中得CaO还能被MｎO，FeO 与ＭgO等部分替代，Al２O３可被Fe２O３,Cｒ2Ｏ３部分替代,所以这些氧化物常溶解在铝酸钙非金属夹杂物中，此外铝酸钙也可以溶解钛、锆、钒与其她金属氧化物。铝酸盐有时还与MｇO·Ａl2Ｏ3尖晶石一起伴生。

尖晶石类非金属夹杂物就是常见得非金属夹杂物之一，它可用通式ＭO·R２O3表示。在用少量铝脱氧得硅镇静钢中就可以找到MnO·Aｌ2O３,这种非金属夹杂物在铸态下往往表现为树枝晶状,在钢材中其外貌与Al2O3十分相似，硬度很高，变形性能差。另一种尖晶石夹杂即MｇＯ·Al2O3通常来自碱性电炉渣或镁处理铝脱氧钢中。

13、按其变形能力得大小分类

根据钢在加工变形中，各类非金属夹杂物得变形性不同，按其变形能力得大小可分为三类:

脆性非金属夹杂物。一般指那些不具有塑性变形能力得简单氧化物（如：Ａl2O3、Cr2O3、ZrO2等）、复合氧化物（如:FeＯ·Al２Ｏ3、MgＯ·Al2O3、CaＯ·6Ａl2Ｏ3等）、氮化物（如:TiN、Ti(CN)、AｌN、VN等）与不变形得球状（或点状)非金属夹杂物。对于变形率较低得脆性非金属夹杂物，在钢加工变形得过程中与钢基体相比变形甚小,差异显著，势必造成非金属夹杂物与钢基体交界面处产生应力集中，导致裂纹产生或非金属夹杂物本身开裂.

塑性非金属夹杂物。这类非金属夹杂物在钢经受加工变形时具有良好得塑性，沿着钢得流变方向延伸成条带状，属于这类得非金属夹杂物有：含SｉO2量较低得铁锰硅酸盐、硫化锰、（Fe,Mn）S等。当钢加工变形时，这类非金属夹杂物与钢基体变形相等，从室温一直到很宽得温度范围内均保持良好得变形性,与钢基体之间得交界面处结合很好，但其条带状分布使钢产生各向异性。

半塑性变形得非金属夹杂物：半塑性变形得非金属夹杂物一般指各种复合得铝硅酸盐非金属夹杂物，其中夹杂物得基体在热加工变形过程中塑性变形,但分布在基体中得高凝固点夹杂物（如铝酸钙、尖晶石型得夹杂物等）不变形，仍保持原来得形状,因此阻碍了周围基体得自由延伸.

14、钢中非金属夹杂物对钢得疲劳性能得影响

非金属夹杂物与钢得性能关系最密切得方面，应该就是钢得疲劳性能.非金属夹杂物得尺寸越大,疲劳裂纹越容易在其周围区域形成。大得非金属夹杂物得存在虽然使形成疲劳裂纹得几率最大，但它在材料中得个数少，因此从统计学观点来瞧，出现疲劳区得仍就是大量含有得中等尺寸非金属夹杂物得材料。一个非金属夹杂物可以被瞧成就是一个形状相当得孔洞（机械切口)

硫化物对材料得疲劳寿命危害小就是因为其在钢得变形温度下加工时,与钢基体间不产生裂缝。而且不少研究结果认为硫化物不但对轴承钢得疲劳寿命无害反而有利。其原因有两点：一就是硫化物包围在氧化物得外面,从而降低了氧化物得危害作用，二就是硫化物在转动处起润滑作用，由此使接触部位得应力分布与应力集中发生变化，同时也降低摩擦.

非金属夹杂物对材料强度产生危害得临界尺寸决定于它在钢件表面下得深度,位于钢件表面下得非金属夹杂物临界尺寸为10 μm，在钢件表面下深度为100μm处时,则临界尺寸可增到30μm，当非金属夹杂物尺寸小于临界值时，未观察到它对疲劳寿命有影响。

1５、钢中非金属夹杂物对钢得塑性得影响

非金属夹杂物破坏了钢基体得连续性，引起应力集中,导致提前产生微裂纹。一般非金属夹杂物在钢中都能发生变形,变形会引起组织与结构得变化，这种变化必然会反映到性能上来，其具体得表现形式为加工硬化，各向异性等。尖晶石型非金属夹杂物在钢得热变形温度范围内不变形，但大于1250℃温度时，稍有变形.这说明在一定范围内调整非金属夹杂物成分，有可能减少这类夹杂对钢制品危害得程度;硫化锰夹杂在１000℃以下具有很高得塑性,超过1０00℃以后，随着温度得上升,塑性逐渐减少，因此通过高温轧制改变硫化物形态，改善钢材各向异性就是有利得.

1６、钢中非金属夹杂物对钢得热脆性得影响

所谓热脆性，就就是指钢在热加工时开裂得可能性。在各种非金属夹杂物当中,最容易产生热脆得非金属夹杂物就就是硫化物夹杂，造成热脆得原因就是由于硫得严重偏析。在瞧来即使不算很高得平均含硫量下，也会出现（Fe+ＦeS)共晶。钢在凝固时，共晶中得铁附着在先前得共晶铁晶体上生长，只把FeＳ剩留在晶界呈薄膜状（即所谓得离异共晶）。由于该共晶得熔点很低,热加工时该共晶处于熔融状态，从而导致了加工时开裂。在生产中，通过加入锰来避免FeS生成，以防止热脆。因为锰比铁对硫有更大得亲与力,可以使钢水中得硫与锰优先形成MnS.

17、钢中非金属夹杂物对钢得其她得性能得影响

一般来说,钢中非金属夹杂物对钢性能得影响都就是不好得,但它们其中也有对钢得性能起好得作用。如钢中得氮化物,当氮与钢中得铝结合形成ＡlＮ时,可以消除氮得时效现象，高度弥散得AlN可以阻止钢在加热时奥氏体晶粒得长大,从而使铁素体基体强化并细化晶粒,钢得强度与韧性可以显著提高。在这种情况下，氮化物便从有害变成有益了。其她得还有硫,对钢得性能也有好得一面,因为它能提高钢材得易切削性,减少热轧薄板得粘结等功能。

18、非金属夹杂物得类型与物理性质对钢性能得影响

钢中非金属夹杂物得变形行为比较复杂,不仅取决于非金属夹杂物得类型,而且与非金属夹杂物得成分及变形温度密切相关,如下图所示.由图可知：1) FｅO，MnO，（Fe、M ｎ）O在室温下容易变形,但随着温度升高，其塑性逐渐降低。2)Ａl２Ｏ3与铝酸钙在整个炼钢与轧钢温度范围内都不变形。3)尖晶石型氧化物在钢得成型温度以下都不变形，但在１200－１600℃变形性开始增高。4）硅酸盐在室温不变形，但在800—1３0０℃随其成分不同,变形能力迅速提高。5）MnS从室温至10０0℃以上,随着温度得升高，变形性则逐渐降低。

19、非金属夹杂物得尺寸与分布对钢性能得影响

1)非金属夹杂物得尺寸:对钢得某些性能而言，只有那些尺寸大于“临界值”得非金属夹杂物才有重要影响，而尺寸得“临界值”与其在钢中得位置有关,通常越靠近表面，“临界值"越小.只存在尺寸小于“临界值”得钢，就可以认为就是洁净钢。因此，分析钢中非金属夹杂物，不仅要明确钢中非金属夹杂物得平均含量,还要确定临界尺寸以上得非金属夹杂物得数量。非金属夹杂物与应力场得关系表明，应力场随着非金属夹杂物尺寸得增大而增加，所以较大得非金属夹杂物容易较早得产生疲劳裂纹，并沿着非金属夹杂物周边发展，造成其与钢基体脱开。

2）非金属夹杂物得分布得影响:由于非金属夹杂物具有较高得应力集中作用，因此随着非金属夹杂物分布密度得增加,产生裂纹得可能性也随之增大。如果两个非金属夹杂物紧挨在一起,它得作用相当于具有这两个夹杂物直径之与得大夹杂物得作用，钢中聚集刚玉与铝酸钙等非金属夹杂物之处往往产生裂纹。通常非金属夹杂物对钢得纵向延性影响不大,而对横向延性得影响却很显著，横向断面收缩率随非金属夹杂物总量得增加而降低。随着带状非金属夹杂物得延长，断面收缩率得各向异性也相应得增加,横向断面收缩率明显地下降，这种带状非金属夹杂物主要就是硫化物。

钢中非金属夹杂物得碰撞理论

在流动得钢水中，非金属夹杂物颗粒容易碰撞而凝聚成大颗粒.液态得非金属夹杂物凝聚后成为较大得液滴;固态得Al2O3夹杂与钢水间得润湿角大于9０°，碰撞后也能互相粘附，在钢水静压力与高温作用下，很快烧结成珊瑚状得群落。所以颗粒得碰撞凝聚对非金属夹杂物得上浮去除，起着重要得作用.

颗粒碰撞有以下四种方式:

（１）布朗碰撞;(２）斯托克斯碰撞；（3)速度梯度碰撞;(４)湍流碰撞.

(１）布朗碰撞非金属夹杂物在钢水中作无规则得热运动（布朗运动）而产生得碰撞；

（2)斯托克斯碰撞大颗粒上浮速度大，在上浮时可能追上较小得颗粒而与之碰撞成为更大得颗粒；

(３）速度梯度碰撞颗粒沿流线轨迹运动,高速流线上得颗粒会从侧面碰撞低速流线上得颗粒。

4）湍流碰撞湍流中由于速度得大小与方向都不确定，作用于颗粒促使它们相互碰撞。

碰撞本身不能去除非金属夹杂物,但可促进非金属夹杂物长大上浮与粘附去除。

RＨ精炼知识

1.ＲＨ真空循环脱气法就是由谁发明得？

RＨ真空循环脱气法就是1957量由德国RHEIＳTＡＨＬHETTWERKE ＡG 与ＨENAＥUS AG共同发明得,1９59年世界上第一台工业生产用RH真空循环设备在德国蒂森公司恒尼西钢厂建成投产,19７4年10月停止运行。

2.RH真空精练技术得工艺流程就是什么？

(１）待处理钢水包由起重机吊运至RH钢包台车上,钢包车开到位于真空槽下方得处理位置,由人工判定钢液面高度,随后顶升钢包至预定高度。

(２)进行测温、取样、定氧及测渣厚等操作。

(3)钢包被液压缸再次顶升，将真空槽得浸渍管浸入钢水并到预定得深度.与此同时，上升浸渍管以预定得流量吹入氩气.随着浸渍管完全浸入钢液,真空泵启动.

（4)各级真空泵根据预先设定得抽气曲线进行工作。

(５）真空脱氢处理:在规定时间及规定低压条件下持续进行循环脱气操作，以达到脱氢得目标值。

(6）真空脱碳处理(低碳或超低碳等级钢水):循环脱气持续一定时间以达到脱碳得目标值。在脱碳过程中,钢水中得碳与氧反应形成一氧化碳并通过真空泵排出。如钢中氧含量不够，可通过顶枪吹氧提供氧气.脱碳结束时,钢水通过加铝进行脱氧。

（7)钢水脱氧后，合金料通过真空料斗加入真空槽。

（8)对钢水进行测温,定氧与确定化学成分。

(9)钢水处理完毕，真空泵系统依次关闭，真空槽复压,重新处于大气压状态,钢包下降至钢包台车。

（１0）上升浸渍管自动由吹氩切换为吹氮。

（11）钢包台车开至加保温剂工位,投入保温剂并吹氩喂丝.

（１2)钢包台车开到钢水接受跨.行车把钢包吊运至连铸大包回转台。

3、RH真空循环脱气法钢水得循环原理就是什么?

钢液真空循环原理类似于“企泡泵”得作用,如图２-1所示。当两个插入管插入钢液一定深度后,启动真空泵，真空室被抽成真空,由于真空室内外压力差,钢液从两个插入管上升到与压差相当得高度,即循环高度B；与此同时上升管输入驱动气体(氩气及其她惰性气体、反应气体），驱动气体由于受热膨胀，以及压力由P1降到P2,而引起等温膨胀,即上升管内钢液与气体混合物比重降低，而驱动钢液上升像喷泉一样涌入真空室内，使真空室内得平衡状态受到破坏，为了保持平衡，一部分钢液从下降管回到钢包中,就这样钢水受压差与驱动气体得作用不断地从上升管涌入真空室内,并经下降管回到钢包内,周而复始钢液循环.

4、什么就是循环因数?

循环因数即循环次数,就是ＲH真空精练过程中，钢液通过真空室地总量与钢包容量之比.可用下式表示:ｕ＝w*１/v

式中?P-真空室内外压差，pa

P-钢液密度

g-重力加速度，ｍ/ｓ２

5、什么就是循环流量，如何计算钢水地循环流量、

循环流量就是指单位时间内通过真空室地钢水量，通常用t/ｍin表示。钢水循环流量与上升管直径、驱动气体流量等有关，计算钢水循环流量地公式很多,通常可用下式计算：

Q=11.４G?D4／3〔1n（P1／P2）〕１／４

式中Q—钢水循环流量，t/ｍiｎ

G—驱动气体流量,m3/min

D—上升管直径，m

P1-大气压力，pa

P2－真空室内压力,pa

6、如何确定插入管地高度?

插入管得高度一般根据精练时插入钢水深度、钢包渣层厚度与渣层表面与连接法兰间要求得安全距离确定，通常在750－1０００mm范围内选取,考虑到精练效果与安全操作,选取插入管高度为９00ｍm得居多。

7、上升管内得供驱动气体小管得布置方式有哪几种?

最原始得供气方法就是上升管法兰与底部循环管法兰之间加一透气砖将驱动气体引入到上升管内得钢液中将钢水驱动至真空室内.

目前采用得方法就是在上升管内得耐火材料中放置不锈钢小管（称之为氩气小管或供气小管)，将驱动气体引入,以驱动钢水进入真空室内。其布局方式多种多样，可以分为单层与多层布置.

一般下层离插入管下端300mm，供气小管内径一般为2、5-4mｍ，同层供气小管水平圆周上均匀分布,上下层得供气小管错开.

8、影响ＲＨ真空循环脱气法钢水循环得因素有哪些？

影响钢水循环得因素有:（1)驱动气体流量得大小。

（2）上升管内径大小.

（3)上升管内表面得粗糙度。

（4）驱动气体小管在上升管得高度。

(5)真空室得真空度。

9、RH真空循环脱气法得冶金功能有哪些？

RH真空精练得冶金功能,早期以脱氢为主要目得得而发展起来，随着RH真空精练得实践与RH真空精练技术得发展,它得冶金功能得到充分得发展,具有以下冶金功能。

（1）脱氢早期利用RH以脱氢为主，开始时能使钢水得氢降到1、5╳1０－6以下。提高钢水得循环速度,延长精练时间,能使钢水中得氢降到1、5╳1０

—６以下。

（2）脱碳ＲH真空脱碳,能使钢中得碳含量降到15╳1０－6以下.

（3）脱氧RＨ真空精练后（有精练渣）,T〔O〕量可≤20╳1０—6，如与LＦ法配合,钢水T〔O〕可降到１０╳１0—６以下。

（4）脱氮RＨ真空精练时脱氮比较难,但在一定得条件下（强脱氧,大Ａr流量，确保真空度)，也能使钢水得含氮量降低２0％左右。

（5）脱硫向真空室内添加脱硫剂，能使钢水得硫含量降到(１2－15)╳10-６,如果用ＲH内喷射法与RH—ＰB法，能保证稳定地冶炼〔Ｓ〕≤10╳10—6

得钢，某些钢种甚至可以降到5╳１0—6左右.

（6）添加钙向RH真空室内添加钙合金，其收得率能达到1６％,钢水中得〔Ca〕可达到10╳10－6左右。

（7）成分控制为改善Ｃ、?Mn、Ｓi对低合金钢淬火均匀性得影响，向ＲH真空室内多次加入合金,可将〔C〕、〔Mn〕、〔Ｓｉ〕得成分精度控制在正负0、

01５％得水平。对低碳钢中得碳含量也可以通过RH得电子计算机综与控制

｛Ｃ｝得偏差达到δ=０、003%得水平。

在弱脱氧钢中, RH进行成分微调,可使钢中铝含量控制在1、５

ppm ; 对于含氮在7０ppm左右得中碳镇静

钢，可通过把驱动气体换成供氧方式，能使〔N〕得精度控制在±1、5ppｍ

范围内.

（8）升温在ＲH真空吹氧时,由于Al得氧化放热，能使钢水获得４摄氏度每分钟得升温效果.

根据某厂得实际试验,RＨ脱氢效果达60％以上,一般成品氢含量小于等于１、5ｐｐｍ;氮含量可以达到40ppｍ,脱氮率0~2５％;成品钢中

得氧含量小于等于60ppm；经RH自然脱碳可以将钢中得碳含量将到０、

0020％以下，最低碳含量可以达到9ｐpm;温度可以满足连铸工艺要求，控制

在±5摄氏度得范围内，并做到温度均匀；成分控制范围可以做到C正负０、

00５％,Ａｌs正负0、0０5%,钢中含硫量小于等于0、０03％，脱硫率达80％，

钢中得夹杂物可以将到５、6mg/10kg以下。

新日铁技术中心得资料介绍,20０0年钢中C、P、S、N、H、O 等元素含量极限值可以达到：

〔Ｃ〕4±０、2ｐpm

〔Ｐ〕3±0、２ppｍ

〔Ｓ〕1±0、2ppm

、〔N〕6±0、1ｐpm

〔H〕０、5±0、1ppｍ

〔O〕２±0、1ppm

∑16、1±０、9ｐpｍ

１0、RH真空精练得工艺模式有哪几种？

ＲＨ真空精练得工艺模式有轻处理与本处理两种。

11、什么就是ＲH轻处理工艺模式，其主要冶金功能有哪些?

RH 轻处理就是利用ＲH搅拌、真空脱碳功能，在低真空度条件下，对未脱氧钢水进行短时间处理，同时将钢水成分、温度调整到适于连续铸钢得工艺要求.其处理时间较短，一般为１５—2０min。

RH轻处理工艺模式主要冶金功能有：

（1）可以提高转炉终点碳含量,将低渣中（Feo）得含量,减轻渣对转炉炉衬得侵蚀，而且可提高钢水得收得率与钢水质量；

（2）RH真空脱碳后，钢水中〔Ｏ〕相应降低,从而将低脱氧剂得消耗量；

（3）调整钢液成分与温度。

12、什么就是RH本处理工艺模式，其主要冶金功能有哪些？

ＲH本处理就是在高真空度下完成脱气(H2、N2）、脱氧、合金化等作业,提高钢液质量为主要目得得一种RH真空精练模式，其处理时间较长,一般为20～3０min。

RＨ本处理工艺模式得主要冶金功能有：

（1）脱气;

（2）去夹杂；

（3）脱碳;

（4）脱氧；

（5）脱硫；

（6）调整钢液成分；

（7）调整钢液温度。

１3、RH真空脱碳时控制真空泵应当注意哪些问题？

真空泵系统控制得好环直接影响ＲH真空脱碳时钢水得喷溅程度，因此控制真空泵得原则就是即要保证一定脱碳速度，又要抑制过分喷溅;在脱碳前期要避免快速启动真空泵，抑制严重得喷溅,在脱碳后期，要快速降压，提高脱碳速度。另外，在每一级泵启动时,除了应根据真空度就是否达到该级泵得工作范围外，还应注意废气量得大小，只有废气量达到并稳定在一定值后方可启动下一级泵.

14、RH真空脱碳时对设备有什么要求?

RH真空脱碳时对设备得要求有：

（1）真空系统漏气量要尽可能小;

（2）上升管氩气小管保持通畅,且分布均匀;

（3）真空室温度大于等于1２00摄氏度，且残钢残渣少;

（4）驱动气体系统各种仪表正常;

（5）插入管内径、形状正常；

（6）蒸汽喷射泵工作正常。

１5、循环高度得含义就是什么,如何确定钢水得钢水得循环高度？

RH真空精练时,当两个插入管插入钢液一定深度后，启动真空泵，真空室被抽成真空,由于真空室内外压力差得作用，钢液从两个插入管上升到与压差相当得高度,即循环高度h。

h=?Ｐ/（ｐg)

式中?P－真空室内外压差,pa

Ｐ－钢液密度

ｇ-重力加速度，m／s

16、ＲH真空脱碳得效果如何，及其影响因素有那些？

在钢水起始成份，温度满足脱碳要求时，经RH脱碳处理15分钟以上，钢水中得碳可降到1５PPM以下，最低可以降到3ＰPM。其影响因素有：１、钢水起始成份：碳含量，氧含量;2、钢水起始温度３、循环速度与钢水得循环状态；4、驱动气体流量与氩气小管个数及分布状况；5、真空泵得抽气能力与控制方式;6、脱碳时间得长短7、真空室与钢包状态及使用得材质。

17、ＲＨ真空脱碳时对钢水有那些要求?

RＨ真空脱碳就是利用钢水中得氧与碳反应生成CO完成得，因此为保证良好得脱碳效果，应将钢水原始成份控制在以下水平：碳：0、02５－0、045％硅：不大于0、020%锰：不大于０、２0% 酸溶铝：不大于０、0０3%。如果RH真空精炼炉有真空吹氧设备，钢水原始碳含量可以适当提高。

１８、如何控制ＲＨ真空脱碳时得钢水喷溅?

真空脱碳时，由于碳氧反应激烈,喷溅高度可达５－1０米。由于钢水喷溅，容易造成真空室中部得烘烤孔,合金加料孔，电加热孔等部位结冷钢，影响连续性作业，且在疏通冷钢过程中需要付出繁重体力劳动、对于真空室高度在10米左右得真空室，可考虑将合金加料孔，摄像孔设置于真空室顶部，减轻喷溅对其得影响、控制脱碳时钢水喷溅应注意以下问题：

a)转炉钢水到RH初始条件:转炉钢水到RH时含碳量越接近要求得上限，脱碳时喷

溅越激烈,因此，当到ＲＨ钢水含碳量接近要求得上限时,应当控制真空泵得启动速度；

b)驱动气体量得控制:脱碳期应控制好驱动气体流量,特别就是脱碳初期;

c)控制真空泵得启动速度，当真空度达到下一?级泵启动要求，而且废气流量呈下

降趋势时，才可以启动下一级泵、

19、如何防止RＨ真空脱碳后钢水增碳?

为了防止RＨ真空脱碳后钢水增碳,应从使用得原材料与操作两方面进行控制，具体措