纯净钢的生产与质量控制研究

2019-10-19王立志

汽车世界·车辆工程技术（上） 2019年4期

王立志

摘要：随着现代工业的发展，钢板在各个领域的应用都有了新的要求。如具有高焊接特性的高碳钢、高强度钢、高性能油井、耐H2S和CO2腐蚀的高强度结构钢。

关键词：纯净钢;生产;质量控制

所谓的纯净钢是含有少量非金属夹杂物的钢。大部分钢中含有五种有害物质：氧、硫、磷、氢和氮。纯度高意味着成品钢中杂质元素的含量非常低，显示成品钢中非金属夹杂物的数量非常少，尺寸很小。钢中非金属夹杂物的数量或五种有害元素的数量可以表明钢的纯度，非金属夹杂物的尺寸和形状也可以表明钢的纯度。通常，钢材的夹杂物指数为3至5mg/10kg，夹杂物的尺寸为10至30微米。

1 纯净钢生产

钢铁生产的发展趋势是不断减少钢中夹杂物和有害元素的数量，不断提高钢的纯度。在纯钢生产技术的基础上，引入了“超纯钢”的概念。纯钢的生产是一个基于钢铁冶炼和钢板质量的系统工程，这对钢铁生产（包括高温金属预处理）、精炼、连铸和轧制有很大影响。本文介绍了在接触转炉进行连续铸造后如何清洁钢水，如何去除有害元素O、S、P、H、N等。在精炼过程中可除去的有害元素主要是O、S、H和N，钢中S通常是在高温金属预处理过程中去除。钢中S、O、H、N可在凝固过程中形成沉淀，形成非金属夹杂物，因此这些元素的存在极大地影响钢的性质。对钢铁的纯度提高要求意味着三个好处：避免缺陷、提高可制造性和提高质量。钢材质量改进是一项系统工程，包括冶炼、精炼、连铸和轧制，从冶炼和精炼的角度来看，这意味着掌握控制有害元素的最新技术。

1.1 冶炼纯净钢的工艺路线

纯净钢的冶炼是一个相对复杂的过程。目前，国内外纯净钢的生产工艺主要有两个过程，其中之一是炉内热金属的预处理——转炉——精炼——连铸;另一种是海绵铁或废料预热。热金属预处理可以进行所谓的“三脱操作”操作，即“脱硅、脱硫、脱磷”。在转炉中，进行脱硅、脱碳、脱磷、脱氧操作。在精炼阶段，主要完成脱硫、脱氮、脱氢和非金属夹杂去除等任务。

1.2 当今世界对纯净钢的要求水平

钢铁质量朝着更加发达的方向发展，以满足现代钢铁工业的严格要求。例如，汽车工业需要高强度结构钢和高强度面板钢。汽车工业所用钢的30%至40%要求钢的强度为350MPa或更高，耐用的钢板可以减少车辆重量、节约能源;现代石油工业用钢为适应在深、冷和高强度地区的石油和天然气的发展，要求钢材有高强度和低H、S、P、O含量和高耐腐蚀性。

1.3 我国炉外精炼的技术现状

从20世纪50年代末到60年代中期，我国在冶金行业开发了一种精炼技术，当时真空装置远低于最初的世界平均值。而目前，大型钢厂则是一个接一个地建造了大量板坯连铸机，从而增加炼钢厂的冶炼设备数量，如宝钢、武钢、鞍钢、太钢等主要形成典型的高温金属预处理和复合精炼现代化工艺流程。

2 纯净钢的质量控制

2.1 炉外精炼用耐火材料

由于钢水的类型，原材料的状态和操作水平不同，每种冶炼方法在技术上都有很大差异。虽然方法不同，但精炼过程中钢包用耐材的状态几乎相同，即承受高压强、高温、和急剧的温度变化。因此，钢包的使用寿命比炉子的使用寿命短得多，并且耐火性的消耗和成本要高得多。所有材料特性都在不断优化和改进，并且逐渐开发出一系列耐火产品，以适应各种炉外精炼设备和特定的生产条件。

2.1.1 RH—OB装置用耐火材料

RH—OB装置生产不锈钢的过程中，循环流量的增加以及注入大量气体的方法是密集推进的主题，这使得可以获得稳定的钢产量，且碳含量极低。循环流量增加会增加耐火衬里的磨损并增加结构分层和腐蚀。因此，在现代RH-OB涂层中，与MgO-C10砖的直接结合占主导地位。通常，MgO-CrO增加，砖中的MgO含量会减少磨损。随着辐条吸收的炉渣量增加，MgO-Cr的砖磨损增加。根据多年的研究，优质铬砖（Cr2）不适合在困难条件下直接粘结用于高温烘烤的MgO-Cr20砖石材料。然而，最近的MgO-C磚已应用于相对湿度的淹没窑，并取得了良好的效果。例如，当在下部罐的内表面和HR炉的浸入管上使用MgO-C砖时，使用寿命分别为417次和94次。MgO-C石材用于侧块，其使用寿命从20%增加到30%。事实上，对于具有结构的烤箱，RH耐火炉在高温下具有薄片。由于MgO-C计算略高于MgO-Cr和O石，因此它们是防止侧渣MgO-C进入和热冲击的合适耐火材料。

2.2 加强中间包冶金操作

为了减少钢中的夹杂物数量，鞍钢在连铸工序采取了以下措施：

2.2.1 保护浇注

防止熔体二次氧化，熔融纯钢的注入受到长期粘合和氩气密封的保护，与二次氧化的现象隔离。实际上，它可以被添加到保护层和氧含量中，该层与中间接受体的熔点从5℃降至8℃，也起到热保护作用。

2.2.2 加大中间包容量

金属液体在中间包的平均停留时间为80S，通过中间包的深度增加至1000mm，可提高中间包的容量，使钢水在中间包的平均停留时间延长至100S。

2.2.3 中间包钢液流动的控制

模拟用于乳制品的旋转台，使中间包中钢水的流动性得到改善，党派钢控制器的停留时间增加到成本的80%，距离表面流量为20%。从中间罐占总距离的约90%，其余10%被耐火材料吸附。

2.2.4 改良中间包覆盖渣性能

从炉渣输送到钢水中的氧气量的位移取决于炉渣中的含量（FeO）和钢中的Al（s）线性增加，即随着炉渣有效碱度（MD）的增加，脱氧物含量（FeO）降低，FeO+MnO含量不断降低，碱渣中Al2O3含量相应增加。

3 结语

对于大量技术，需要完美的设备，这是市场的优势。最终，我们需要设计和执行完美的操作，以提高客户满意度。