高强钢炼钢生产的工艺研究与应用
超高强度钢材的合成与应用

超高强度钢材的合成与应用随着科技的不断进步和工业的快速发展,超高强度钢材在各个领域中的应用日益广泛。
本文将探讨超高强度钢材的合成方法以及其在不同领域中的应用。
一、超高强度钢材的合成方法超高强度钢材的合成方法主要包括化学合成和物理合成两种方式。
1. 化学合成化学合成是通过改变原料的成分和比例来合成超高强度钢材。
其中最常用的方法是通过合金化来提高钢材的强度。
例如,添加铬、镍、钼等合金元素可以增强钢材的耐腐蚀性能和机械性能。
此外,控制冷却速度和热处理工艺也是合成超高强度钢材的重要步骤。
2. 物理合成物理合成是利用物理手段来制备超高强度钢材。
其中最常用的方法是调整钢材的晶体结构。
通过控制冷却速度和热处理工艺,可以使钢材中的晶体变为细小且均匀分布,从而提高钢材的强度。
此外,采用高压大变形、热机械处理等技术也可以制备出高强度的钢材。
二、超高强度钢材在汽车行业中的应用超高强度钢材在汽车行业中具有广泛的应用前景。
它可以用于制造汽车的车身、车架以及其他结构件,从而提高汽车的整体安全性和节能性能。
1. 车身制造超高强度钢材的应用可以使汽车的车身更加坚固耐用。
相比传统的钢材,超高强度钢材具有更高的强度和硬度,能够有效抵挡外界的冲击和变形。
此外,使用超高强度钢材还可以减少车身的重量,提高汽车的燃油经济性。
2. 车架制造超高强度钢材的应用可以增加汽车的整体刚性和稳定性。
车架是汽车的骨架,对汽车的操控性和舒适性有着重要影响。
采用超高强度钢材制造车架,可以提高车架的强度和刚度,从而提高汽车的操控性能和行驶稳定性。
三、超高强度钢材在航空航天领域中的应用超高强度钢材在航空航天领域中具有重要的应用价值。
它可以用于制造航空器的骨架和结构件,提高航空器的载荷能力和飞行安全性。
1. 飞机制造超高强度钢材的应用可以降低飞机的结构重量,提高飞机的载荷能力。
在制造飞机的翼梁、机身等结构件时,采用超高强度钢材可以减少材料使用量,从而减轻飞机的整体重量。
高强度钢材研究报告

高强度钢材研究报告研究报告:高强度钢材摘要:本研究报告旨在对高强度钢材进行深入研究,包括其性能特点、制备工艺、应用领域以及未来发展趋势。
通过对高强度钢材的研究,我们可以更好地了解其在工程领域的应用潜力,为相关领域的工程师和研究人员提供参考和指导。
1. 引言高强度钢材是一类具有优异力学性能的金属材料,其抗拉强度和屈服强度高于传统结构钢材。
随着工程领域对材料强度和轻量化要求的不断提高,高强度钢材逐渐成为研究和应用的热点。
2. 高强度钢材的性能特点高强度钢材具有以下几个主要性能特点:- 高强度:高强度钢材的抗拉强度通常超过800MPa,屈服强度超过700MPa,较传统结构钢材提高了30%以上。
- 良好的塑性和韧性:高强度钢材在高强度的同时,能够保持较好的塑性和韧性,能够承受较大的变形和冲击载荷。
- 良好的焊接性能:高强度钢材具有良好的焊接性能,适用于各种焊接工艺。
- 良好的耐腐蚀性:高强度钢材通过合理的合金设计和表面处理,能够提高其耐腐蚀性能。
3. 高强度钢材的制备工艺高强度钢材的制备主要包括以下几种工艺:- 热轧工艺:通过热轧工艺可以获得具有较高强度的钢材,其中包括控制轧制温度、控制轧制变形量等关键参数。
- 热处理工艺:通过热处理工艺可以改变高强度钢材的组织结构,提高其强度和硬度。
- 控制轧制工艺:通过控制轧制工艺可以实现高强度钢材的定向凝固和织构控制,进一步改善其力学性能。
4. 高强度钢材的应用领域高强度钢材的应用领域广泛,主要包括以下几个方面:- 结构工程:高强度钢材可以用于桥梁、建筑、海洋平台等结构工程中,提高结构的承载能力。
- 汽车工程:高强度钢材可以用于汽车车身、底盘等部件,实现汽车的轻量化和提高碰撞安全性能。
- 航空航天工程:高强度钢材可以用于飞机、火箭等航空航天器的结构件,提高其载荷能力和耐久性。
- 能源工程:高强度钢材可以用于核电站、风电塔等能源工程中,提高设备的安全性和可靠性。
5. 高强度钢材的未来发展趋势高强度钢材在未来的发展中还存在一些挑战和机遇:- 材料设计:通过合金设计和微观组织控制,进一步提高高强度钢材的力学性能和耐腐蚀性。
高强钢高效精益生产工艺技术研究与应用

2019年第1期 LYS Science-Technology& Management ·36·但对于那些象脚部位侵蚀严重的高炉,则可能需要慎用钒钛矿进行护炉。
对于炉底亦需保护的高炉而言,采用钛矿护炉时不能只看铁水钛含量,亦须兼顾铁水钒含量及其它元素含量。
b. 从涟钢7号高炉的实际生产作业数据分析中可知,在高炉的不同部位存在一些对碳砖温度影响强度远超铁水钒钛的其它影响因素,比如铁水S 含量对炉缸侧壁碳砖温度构成最大影响;铁水P 含量则对炉底炉缸均构成重要影响;在炉内铁水难于流动的区域,铁水V 含量、高炉碱负荷等具有较大影响;炉渣碱度对铁口区及以下炉缸侧壁温度具有较大的影响;高炉冷却水参数对铁口区及以上的炉缸侧壁温度亦具有较大的影响。
实际护炉效果更多地受这些关键影响因子的影响,因此护炉时不能只考虑铁水钛含量,而必须根据炉缸炉底风险区域的位置与特点,综合采取相应的措施才能达成良好的效果。
对于炉缸侧壁风险较高的高炉,控制好铁水中硫、磷元素含量、提高炉渣碱度、改善冷却参数等须与添加钒钛矿护炉同时考虑。
而对于炉底及象脚区风险较高的高炉,则应慎用钒钛矿护炉,重点控制好入炉碱负荷、提高炉渣四元碱度、控制好铁水中的Cr 、P 、V 、Si 、Mn 等元素含量。
c. 从涟钢7号高炉的实践看,除炉底上层外其它炉底部位长期休风后的降温速度在添加钒钛矿护炉后出现了明显减缓的迹象,炉底炉缸整体散热能力变差,这可能意味着炉底炉缸内凝铁层的导热能力变差。
这一方面将会产生水冷系统带走热流强度降低的表观效果,但另一方面也会带来冷却效果降低的结果,有可能对局部碳砖的保护不利。
因此不主张长期不间断添加钒钛矿进行护炉,而应根据炉底炉缸砖衬温度的变化适时调整。
在长期休风前以较大剂量添加钒钛矿将是更好的选择。
参考文献1 车玉满,郭天永,孙鹏,等. 鞍钢高炉钒钛矿护炉效果调查分析[J[. 炼铁,2014,33(4):45-48.2 徐万仁,朱仁良,张龙来,等. 宝钢2号高炉炉缸侧壁侵蚀原因及控制实践[J]. 钢铁,2007,42(1):8-11,16.3 宋木森,邹明金,詹晓明,等. 武钢4号高炉炉底炉缸破损调査分析[J]. 炼铁,1997,16(6):14-17.4 蔡皓宇,程树森,马金芳. 高炉钛矿护炉规律的研究[J]. 钢铁,2012,47(11):16-20,26.5 顾均南. 高炉加入含钛物料护炉的方法探讨[J]. 炼铁,1997,16(4):10-13.6 刘金海,赵雪勃,王磊,等. 高强度灰铸铁生产中不可忽视的问题[J]. 铸造设备研究,2008(6):12-14.7 陆文华主编. 铸铁及其熔炼[M]. 北京:机械工业出版社,1986: 144~147.8 薛亦渝,张幼陵,陈信,等. 锰、硫及保温时间对灰铸铁组织及力学性能的影响[J]. 武汉汽车工业大学学报,1996,18(1):54-57.高强钢高效精益生产工艺技术研究与应用项目依托涟钢210-2250生产线,从2013年开始开发一种新型高强钢,通过工艺设计和产品试用验证,并对质量问题与生产工艺技术进行不断的研究与改进,包括热轧卷扁卷缺陷的发生机理和控制措施、中心偏析控制技术、精益高效炼钢连铸技术、热装热送工艺技术、轧后冷却对带状组织影响、宽薄规格轧制技术、冷轧边裂发生原因与改进措施、冷轧头尾厚度波动发生原因与改进措施等的研究,形成了高效、优质、低成本生产关键技术,创造了显著的经济与社会效益。
高强度钢材的开发和应用

高强度钢材的开发和应用一、引言高强度钢材是一种具有高强度、高韧性和耐疲劳等性能的新型材料。
随着现代工业的发展,对材料强度和韧性的要求越来越高,高强度钢材的开发和应用越来越受到人们的关注。
本文将从高强度钢材的发展历程、高强度钢材的种类及特性、高强度钢材的应用等方面进行分析和探讨。
二、高强度钢材的发展历程早在20世纪60年代,高强度钢材已经开始应用于航天、航空、造船等领域。
随着高强度钢材的不断研究和发展,各类高强度钢材相继问世,广泛应用于桥梁、船舶、汽车、建筑等领域。
20世纪70年代初,瑞典钢铁有限公司成功研制出了强度为690MPa以上的高强度钢板,并开始进行应用研究。
20世纪80年代,美国波音公司研制了强度高达1400MPa的超高强度钢,用于制造航空发动机、导弹、普通飞机零部件等。
21世纪以来,随着科技水平的不断提高,高强度钢材逐渐进入普通民用领域,被广泛应用于汽车、家具制造等领域。
三、高强度钢材的种类及特性高强度钢材种类繁多,按材料分类可以分为碳素钢、合金钢、不锈钢等。
其中碳素钢广泛应用于桥梁、车架等结构件中,合金钢和不锈钢主要用于船舶、汽车等制造领域。
高强度钢材的特性主要表现在以下几个方面:1.高强度相比较于传统钢材,高强度钢材的屈服强度和抗拉强度均高于600MPa,甚至达到1000MPa以上。
这种高强度的特性使高强度钢材可以充分发挥其优势,使用相对更薄的钢板可以达到同等强度的效果,能够实现轻量化和节能的要求。
2.高韧性高韧性是高强度钢材的重要特性之一,能够保证高强度钢材在承受大变形的情况下不会产生断裂。
这种特性是高强度钢材得以广泛应用的关键之一。
3.耐疲劳性能强高强度钢材相比于低强度钢材,具有更好的耐疲劳性能,可以在复杂的工作环境下长期稳定工作。
4.加工性能良好高强度钢材虽然特性较为优越,但其材料较硬,需要使用高效的加工技术进行加工,在此前提下,高强度钢材在加工过程中存在一定的难度。
不过随着加工技术的不断提高,现在的高强度钢材已经广泛应用,并成为很多制造业的首选材料。
高强度钢材钢结构的工程应用及研究进展

高强度钢材钢结构的工程应用及研究进展一、本文概述随着现代工业与建筑技术的飞速发展,高强度钢材钢结构在各类工程项目中的应用越来越广泛。
本文旨在全面综述高强度钢材钢结构的工程应用现状及其研究进展,为相关领域的理论研究和实践应用提供参考。
文章首先简要介绍了高强度钢材的基本特性,包括其高强度、高韧性、良好焊接性和优良的耐腐蚀性等特点。
随后,文章重点分析了高强度钢材在桥梁、高层建筑、海洋工程、石油化工、能源电力等关键工程领域的应用实例,展示了其在提高工程结构性能、节约材料成本、缩短建设周期等方面的显著优势。
本文还综述了高强度钢材钢结构在材料制备、结构设计、施工工艺、耐久性评估等方面的最新研究进展,包括新型高强度钢材的研发、高性能焊接技术的创新、复杂结构体系的分析与设计方法的发展等。
文章最后展望了高强度钢材钢结构未来的发展趋势,包括环保型材料的研发、智能化设计与施工技术的应用、结构健康监测与维护技术的提升等,以期为相关领域的持续发展和创新提供借鉴和指导。
二、高强度钢材钢结构的工程应用随着材料科学技术的不断进步,高强度钢材以其出色的力学性能和优越的经济性,在各类工程结构中得到了广泛的应用。
高强度钢材钢结构的工程应用主要集中在大型桥梁、高层建筑、工业厂房、海洋工程以及能源交通等领域。
在桥梁工程中,高强度钢材因其轻质高强、耐疲劳、耐腐蚀等特点,被广泛应用于大型悬索桥、斜拉桥和拱桥等关键受力部位。
其应用不仅减轻了结构自重,提高了桥梁的跨越能力,而且有效延长了桥梁的使用寿命。
在高层建筑领域,高强度钢材钢结构的应用同样显著。
由于其良好的可塑性和焊接性,可以实现建筑结构的快速安装和灵活设计。
同时,高强度钢材钢结构还具有优良的抗震性能,能够有效抵抗地震等自然灾害的影响,保障建筑的安全性。
在工业厂房的建设中,高强度钢材钢结构以其高效、经济、环保的优势,成为首选的结构形式。
其快速的施工速度和灵活的空间布局,为工业生产的快速部署提供了有力支撑。
高强度钢铁材料的研究与应用

高强度钢铁材料的研究与应用近年来,高强度钢铁材料广泛应用于工业生产中,成为了制造业领域的重要发展趋势。
随着科技不断发展,高强度钢铁材料的技术也在不断升级,具有更高的强度、更好的延展性和造型性,优点明显,受到越来越多企业和厂家的青睐。
一、高强度钢铁材料的概述高强度钢铁材料是一种高性能高强度钢材,这种材料的拉伸强度可以达到一定的数值,具有优良的塑性、韧性、耐疲劳和延展性能,可以广泛应用于制造业的各个领域。
而采用该材料的产品,可以比传统材料更轻薄好用,所以得到了越来越多用户的认可和使用。
高强度钢铁材料在制造业领域有着广泛的应用,特别是在汽车、航空、船舶、机械等领域具有重要的地位。
汽车使用的高强度钢材,可以降低车身的整体重量和制造成本,并提高电池实现的效率;飞机使用高强度钢材,则可以降低燃料成本,提高载重能力;而船舶使用该材料,则可以提高安全性和防止孔眼腐蚀等问题。
二、高强度钢铁材料的发展历程高强度钢铁材料是经过多年不断的研究和改进,才逐渐成为当今制造业领域的先进材料。
20世纪60年代,美国开始研究和生产高强度钢材,建立了相应的生产体系;1970年代,日本开始生产高强度钢材,并逐渐成为了高强度钢铁材料的研究领袖;1980年代,欧洲和亚洲国家也开始进行高强度钢材的研究和生产,推动了这个领域的全球化。
目前,高强度钢铁材料已经进入了一个新的发展阶段,在提高材料性能的同时,更加注重环境和可持续性,推动了制造业向更加绿色、环保的方向发展。
三、高强度钢铁材料的技术特点高强度钢铁材料的技术特点包括以下几个方面:1、具有高强度和良好的韧性:高强度钢铁材料可以保证产品的高强度,同时也能较好地承受冲击、抗疲劳、延展等性能。
2、低的材料成本:由于高强度钢铁材料制造技术的发展,在成本控制方面优于其他材料,并且可以减少生产的能源和资源消耗。
3、优异的加工性能:高强度钢铁材料的成形性能较高,因此可以实现较为复杂的设计,能够满足多种设计需求。
高强度钢材的研究与应用进展

高强度钢材的研究与应用进展摘要:高强度钢材在社会经济效益、结构性能和建筑使用功能等方面具有显著的优势,在众多实际工程中得到良好的应用,高强度钢材的工程应用也促进了科学技术的发展,是钢结构进步和发展的必然趋势。
本文简要介绍了国内外几个高强度钢材的工程应用,总结了国内学者对高强度钢材的研究成果,为此类高强度钢材进一步的研究、工程应用和设计方法的制定提供参考。
关键词:高强度钢材;钢结构;研究现状0 引言近几年,随着钢材新的生产及加工工艺的改进,多种新型材料逐渐被生产加工,如钢材通过热机械和微合金化技术等处理可以使C元素含量及S、P、O、H、N等元素杂质的含量降低,达到提高钢材洁净度的目的;将传统的C元素强化方法用Ti、V及Nb为主的元素代替,不仅改善了钢材的韧性和塑性,还提高了钢材的屈服强度,降低了C元素的含量。
通过此种工艺生产的高强度钢材(一般指屈服强度不小于460MPa)越来越被人们重视,并且逐渐应用于实际的工程中,与常见的钢材相比,高强钢有以下优点:1):高强度钢材的使用减小了整个结构的自重,降低钢材的用量,创造出更大的使用空间。
2):高强度钢材的使用降低了工程总成本,降低不可再生资源的消耗量和能耗以及碳的排放量。
3):高强度钢材的使用缩短了施工工期,延长了建筑结构的使用寿命。
正因为具有如此的优点,高强度钢材逐渐成为国内外研究的重点。
美国荷载抗力系数设计规范中提到几种高强度结构钢材的设计要求。
欧洲钢结构规范中对强度在460MPa~700MPa 钢材的设计基础上提出了补充内容。
由于高强度钢材在焊接材料和焊接技术方面都使用了新的加工和生产工艺,故我国钢结构规范中对高强度钢材的设计条文最高强度仅为Q420,没有涉及更高强度的钢材。
1 高强度钢材的工程应用1.1国外的应用高强度钢材已在国内外很多实际建筑中得到成功的使用,并且获得了不错的效果。
德国柏林的Sony Center中心大楼的屋顶桁架使用了S690和S460的高强度钢材。
高强度钢材的研发与应用

高强度钢材的研发与应用在现代社会中,钢材作为一种重要的材料,被广泛应用于航天、汽车、建筑等多个领域。
近年来,随着科技的发展和需求的增加,高强度钢材逐渐成为研发的重点和市场的新宠。
一、高强度钢材的定义和特点高强度钢材是指具有极高强度和耐久性的钢材,它的强度大于普通结构钢的2倍以上。
高强度钢材的主要特点是强度高、韧性好、重量轻、耐蚀性强,可以减轻产品自重、增加安全保障、提高经济效益。
二、高强度钢材的研发技术高强度钢材的研发技术不断更新,如化学合成法、冶金工艺、微结构调控、镍钴加入等。
其中,化学合成法通过改变合金元素含量和化学计量比,以改善钢材的性能和特性;冶金工艺则是通过精细加工、热处理、淬火等程序,调节钢材的组织和性能。
微结构调控是通过控制晶粒和相成分大小、构形等微观结构形态的变化,以达到强度和耐久度的提高。
而镍钴加入则是通过向钢材中添加特殊元素,使其性能得到升级。
三、高强度钢材的应用高强度钢材的应用领域十分广泛,包括航空、航天、交通、军事、环保、建筑等。
一方面,在汽车工业中,高强度钢材可以用于车身结构和动力系统的重量降低和强度提升;另一方面,在建筑、航空和航天等领域,高强度钢材可以用于强度和刚度要求高、重量轻、高稳定性和高温耐磨性等方面。
四、高强度钢材的市场前景随着社会的变化和需求的增加,高强度钢材市场前景广阔。
特别是随着汽车和航空工业的快速发展,高强度钢材更是成为市场的中心。
根据统计数据显示,全球高强度钢材市场年均增长率将达到13.5%,其中中国市场增长最快。
总之,在未来的发展中,高强度钢材将继续成为材料领域的研发和应用重点,市场前景也十分乐观。
以高强度钢材的发展为依托,相应领域的科研人员和企业也必将继续努力,不断推动高强度钢材的创新和进步。
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高强钢炼钢生产的工艺研究与应用丁中刁承民张海民刘国刘建伟(济南钢铁集团公司炼钢厂,济南 250101)摘 要 本文研究了高强钢的生产工艺路线和关键控制因素,以及对操作进行的优化和改进。
同时对生产过程的控制参数进行了研究和分析,优化了生产工艺流程,实现了低合金高强钢单线稳定、批量生产的目的。
关键词 高强钢夹杂物软吹氩脱氢The Studies and Applications of High Strength Steel inthe Steelmaking PlantDing Zhong Diao Chengmin Zhang Haimin Liu Guo Liu Jianwei(Steelmaking Plant of Jinan Iron and Steel Group Corp, Jinan, 250101)Abstract The article introduced the high strength steel production process , key controlling factor , optimized and ameliorated of the operation. And studied and analyzed the parameters process controlling, optimizing the routing, realizing to producting stabile and in a large scale the high strength steel.Key words high strength steel, inclusion, soft bubbling, dehydrogenation随着社会经济的发展,工程机械和煤机行业用高强钢向着高参数化、轻量化、大型化的方向发展,因此提高低合金产品强度和质量是钢铁企业发展的趋势,也是提高市场竞争力的必要手段。
济钢210t转炉作业区充分利用现有装备的有利条件,在低合金高强钢的生产过程中通过工艺优化和技术改进获得了丰富的生产经验,并掌握了高强钢生产的关键技术,完善了设备的冶金功能,逐步实现了一系列低合金高强度钢批量生产的能力。
1 生产工艺1.1生产设备状况简介济钢炼钢厂210t转炉作业区于2009年12月26日建成投产,现有KR铁水脱硫、210t转炉、LF精炼炉、RH精炼炉各一座、DANIELI板坯连铸机一台,主要生产250mm厚度的铸坯,钢种包含船板钢、高强度钢、容器钢、管线钢以及其他一些特殊用钢,年产量150万吨左右。
目前该区域已经实现了100%钢水精炼处理工艺,其中RH处理比率平均达到58%左右1.2低合金高强钢的生产工艺根据低合金高强度钢的轧制以及用户使用要求,实际生产中制定了相应的工艺路线,按照KR-转炉-LF-RH-CCM的生产工艺路线进行生产。
丁中,男,本科,工程师,从事炼钢、炉外精炼技术研究和管理工作,tinsion8888@高强钢炼钢生产的工艺研究与应用2 生产实践及数据分析由于低合金高强钢要求有较高的强度和韧性,因此要求钢水的纯净度高,夹杂物含量低,铸坯的表面质量和内部质量良好。
因此需要对钢水中的P、S、N、O、H等有害元素及夹杂物进行合理控制,从而达到产品性能和用户的要求。
低合金高强钢的化学成分见表1。
表1低合金高强钢的化学成分(%)C Si Mn P S Alt Bt0.05~0.09 0.15~0.30 1.58~-1.70 ≤0.015 ≤0.010 0.020~0.050 0.0010~0.0020Ti Nb V Cr Mo Ni0.010~0.030 0.050~0.060 0.035~0.045 0.10~0.30 0.10~0.18 0.015~0.0252.1S的控制该钢种生产时要求入炉铁水经过KR铁水预处理,铁水的硫含量控制在0.010%以下,并要求KR处理前、后进行扒渣确保处理过程中脱硫效果好以及避免将脱硫产物带入转炉。
同时全部采用 C 类(板边、废坯等)废钢冶炼,不使用铁块。
另外,严格控制冶炼过程使用的石灰以及其他原料中的S含量。
虽然进行了严格控制,但转炉冶炼终点平均的S含量在0.135%,增硫情况比较明显,说明石灰和原料中硫含不稳定,有一定的波动,其中量还是比较高。
为了进一步进行深脱硫,通过转炉出钢过程钢渣改质以及LF造渣白渣脱硫处理。
首先在合金加入后加入顶渣起到钢渣的初步改质,提高钢渣的碱度,提前化渣为LF精炼造渣创造良好的条件。
同时在出钢结束后,向钢渣表面加入一定量的脱硫促进剂,主要起到钢渣脱氧和调整钢渣成分的作用。
其次,钢水到站后先进钢渣搅拌,然后根据钢渣脱氧情况加入少量的Al粒在钢渣界面进一步脱除渣中的氧含量。
然后根据到站S含量再加入300~500kg石灰进行第二次造渣,主要为脱硫创造良好还原渣和高碱度渣。
然后通过大流量Ar搅拌保证钢渣充分接触,吹氩流量600~1000L/min,时间4~8min。
实践表明,钢渣成分在合适的范围可以得到最大的脱图1 脱硫与钢渣氧含量的关系硫率,其中影响较大的主要是钢渣的氧含量(图1),其次是钢渣的碱度,而钢渣的Al2O3含量达到一定程度后对于脱硫的影响较小。
同时,发现在生产出现异常情况由于LF处理周期延长也会对脱硫产生一定的影响(图2)。
图2 脱硫与精炼时间的关系通过以上措施高强钢成品的平均硫含量可以控制在0.0018%(图3),基本在20ppm以下,通过对比处理前后钢水的S含量可以看出,钢水出钢后精炼过程脱硫率在90%左右,完全能满足目前钢水脱硫的要求。
第八届(2011)中国钢铁年会论文集图3 高强钢成品S含量2.2P的控制从转炉终点P控制的情况来看,关键通过过程温度的合理控制,并降低终点温度,适当采用高碱度大渣量的办法,出钢P含量平均控制在0.0086%(图4),能满足高强钢成分要求,但从成品P含量的控制来看,平均P含量在0.0102%,最高0.0145%,已经接近成分要求的上线,说明转炉终点P控制上还有一定的波动。
同时从回P的情况看虽然平均回P量很低,但最大回P量已经达到0.0067%,说明出钢过程转炉下渣量的控制有一定的波动,但可以满足该钢种的基本要求。
图4 钢水P控制情况2.3N的控制由于高强钢合金加入量较大,经过的生产工序较多,因此给钢水处理过程N的控制带来了一定的难度,而且波动较大,不稳定。
现场统计数据表明(见表2):最容易增氮的环节主要是转炉出钢过程,其次主要在钢水的精炼处理过程以及浇注过程的增氮比较明显。
因此要减少钢水初始的氮含量需要在出钢工艺个环节进行把握和控制,其次在精炼处理过程中减少或避免增氮环节的影响,同时搞好钢水浇注过程中的保护浇注。
转炉生产过程中,发现钢水二次吹炼的炉次、出钢散流、二次合金投入的炉次增氮量相对较大,同时终点氧量稍高的炉次增氮量也较少。
在LF处理过程中,通过取样分析比较,发现增氮主要发生在造渣阶段,当造渣时间长成渣晚时,钢渣埋弧效果差,加热和吹氩过程中容易导致钢液裸露,导致增氮。
因此LF精炼炉处理过程中尽可能的快速成渣,减少加热过程电弧埋弧不良导致的增氮,同时调整除尘风机的开度,确保钢包内为微正压状态(一般来说风机开度在35%左右就能满足),避免空气与钢水接触,从而有效的减少了LF 精炼过程的增氮了。
另外在RH处理过程中基本不增氮,当初始氮含量在40ppm以上后,RH精炼炉可适量的脱氮,但一般最高不会超过30%。
钢水上机浇注过程中除了中包第一炉、保护浇注不良等因素增氮量偏大以外,正常情况下增氮量在5ppm以下。
表2高强钢生产过程中各工序增氮情况(ppm)工序转炉出钢增氮 LF精炼增氮 RH精炼增氮 CCM浇注增氮成品平均氮含量5~15 0~10 0~3 0~10 422.4T[O]的控制研究表明,当 w (T[O]) ≤15 ×10-6时,可有效防止大于 50μm氧化物夹杂的出现[1]。
因此合理控制高强高强钢炼钢生产的工艺研究与应用钢的全氧含量是提高其强度和性能的重要手段,也是纯净钢生产的关键。
根据生产高强钢现场测定的自由氧含量与钢水中Als含量关系(图5)可以看到当钢水中Als含量在0.020%~0.030%时,图5 铝镇静钢中Als与自由氧的关系钢水中的自由氧含量可降低至2ppm左右,而实际上钢中的氧含量比该测量值高,此时分析的w (T[O])含量为(25~52)×10-6,主要由于钢中的大量氧化夹杂物,主要是Al2O3没有上浮存留在钢水中所致。
当LF精炼结束后,分析的w (T[O])含量为(20~30)×10-6说明有大部分的氧化夹杂物已经上浮去除,致使钢水中的w (T[O])含量显著降低。
然后通过RH真空处理,真空时间20min左右,真空结束后钢水中的w (T[O])含量为17~25×10-6,说明钢水经过RH处理后部分氧化夹杂物进一步上浮去除。
但RH处理过程中发现,随着RH 处理时间的延长,当处理时间超过20min后,钢水中的w (T[O])含量下降不明显,而且还有上升的趋势,这是由于在低真空下钢水的剧烈搅拌产生钢渣混卷便可向钢液中增氧,会发生如下反应[2]::[Al ] + (SiO2 ) = (Al2O3 ) + [ Si ]。
为了进一步降低钢中的氧含量,RH处理结束进行喂钙处理使钢液中的夹杂物变性为铝酸钙夹杂物,降低钢中氧含量。
处理完后进行10~15min软吹氩促进夹杂物的上浮去除。
通过以上措施高强钢精炼后的氧含量平均控制在20ppm左右。
2.5H的控制图6 真空处理时间与钢水中[H]含量关系由于高强度钢焊接接头的氢致裂纹一直是人们关注的重要焊接性问题,随着钢强度级别的提高,如屈服强度超过590MPa的高强度钢,为避免焊接接头的抗氢致裂纹,对焊缝金属扩散氢含量的控制尤其重要[3],因此需要进行适当的脱氢处理。
根据我厂210tRH真空脱气理论计算结果表明(图6),当真空度在2mbar 以下时,随着真空时间的延长钢水中的H含量会逐渐降低,到14min以后H含量可达到2ppm以下。
生产高强钢过程中,RH真空处理时间为18min以上,确保真空度在100Pa以下,处理终了测定的实际氢含量平均为1.2ppm,最低达到了0.9ppm。
同时由于进行了深脱氢处理,在夏季避免由于钢水H含量高引起的粘结报警现象。
第八届(2011)中国钢铁年会论文集2.6夹杂物的控制从取样的金相分析结果表明A+C≤1.0,对于高强钢来说由于钢水的硫含量实际都控制在0.005%以下,因此A类夹杂物几乎没有。
同时由于采用的先强后弱的脱氧方式,主要用Al脱氧,因此C类夹杂物也极少。
所以生产过程中主要控制了钢水中B类和D类夹杂物的数量和形态,从而提高其纯净度以及钢材的性能。