鋼水夾雜物的控制措施及對鋼材的影響

　　鋼材是現在工業的基礎，也是現在使用的主要結構材料，對于現代經濟發展具有劇組輕重的作用，如今現代工業不斷發展，對于鋼材的質量要求也越來越高。在冶煉鋼材的過程中，鋼水中的夾雜物會嚴重影響鋼材的質量，所以在冶煉中要采取鋼水夾雜物的控制措施來提高鋼材的質量。下面尼森小編就來和大家說說關于夾雜物的控制措施。
　　

　　一、鋼水夾雜物的控制措施

　　

　　1、過濾工藝

　　過濾工藝主要采用鋼水專用的鋼水過濾網來實現，過濾網主要通過機械攔截、表面吸附的作用去除夾雜物。夾雜物的去除率與過濾器的材質、過濾器孔徑和鋼水流速有關。剛水過濾網的制作工藝簡單，且生產成本低，可滿足鋼水連續過濾的要求，是有效控制鋼水夾雜物的措施。尼森過濾是一家鋼水過濾網的生產廠家，濾網穩定性好，過濾效率高，如果您有需要，歡迎聯系尼森。
　　

　　2、鋼包吹氫

　　
　　為了去除鋼中的細小夾雜物顆粒，必須鋼液中制造直徑更小的氣泡。將氫氣引人到足夠湍流強度的鋼液中，依靠湍流波動速度梯度產生的剪切力將氣泡擊碎，可將大氣泡擊碎成小氣泡。細小的氣泡捕獲夾雜物的概率很高。這種方法可提高氫氣泡去除夾雜物的效率。
　　

　　3、中間包氣幕擋墻

　　
　　通過埋設于中間包底部的透氣管或透氣梁向鋼液中吹人的氣泡，與流經此處的鋼液中的夾雜物顆粒相互碰撞聚合吸附，同時也增加了夾雜物的垂直向上運動，從而達到凈化鋼液的目的。
　　

　　4、鋼包電磁攪拌

　　
　　電磁攪拌在降低尺寸在20μm以下的非金屬夾雜物與吹氨攪拌相比有一定優點，非金屬夾雜物不論顆粒大小，都能以較快速度從鋼液中排除。此外，電磁攪拌能量分布均勻，流場基本無死角。一般來說，電磁攪拌比氣體攪拌更容易準確掌握，和氣體攪拌相比，對鋼渣界面的攪動強度還不夠大。電磁攪拌使鋼液的流動比較穩定、均衡，避免鋼水流速過大導致的卷渣。但電磁攪拌不能提供促使夾雜物上浮的氣泡。
　　

　　5、中間包離心分離

　　
　　利用夾雜物與鋼液的密度差，可以用離心場中分離夾雜物。在旋轉的鋼液中，由于夾雜物密度比鋼液小，夾雜物會向心運動，在鋼液中心聚集長大、上浮。鋼液的旋轉可以通過旋轉磁場產生。
　　

　　6、合理的冶煉措施

　　
　　為了減少生成夾雜物，在轉爐出鋼過程中，采取以下合理的冶煉措施也可以控制鋼水夾雜物。減少補吹并盡量減少下渣量，以降低轉爐終點的氧含量；提高轉爐終渣MgO含量和堿度，減少下渣；采取出鋼擋渣、扒渣和爐渣變性；轉爐出鋼過程中渣洗脫硫，降低鋼水硫含量，抑制硫化物央雜危害。
　　

　　二、鋼水夾雜物對鋼材的影響

　　

　　1、對強度的影響

　　
　　當夾雜物顆粒比較大(>10μm)，特別是夾雜物含量較低時。明顯降低鋼的屈服強度，且同時降低鋼的抗拉強度;當夾雜物顆粒小到一定尺寸(<0.3μm)時，鋼的屈服強度和抗拉強度都將提高。當鋼中彌散的小顆粒的夾雜物數量增加時。鋼的屈服強度和抗拉強度都有所提高，但延伸率有很小的下降。
　　

　　2、對延伸性的影響

　　
　　通常夾雜物對鋼材的縱向延伸性的影響不大，而對橫向延伸性的影響很明顯。橫向斷面收縮率隨夾雜物總量和帶狀夾雜物數量的增加而顯著降低，而帶狀夾雜物多為硫化物。
　　

　　3、對韌性的影響

　　
　　隨硫化物夾雜數量和長度的增加，鋼材的縱向、橫向沖擊韌性、斷裂韌性都明顯下降。由于鋼材中夾雜物在截面上的分布不均，且硫化物夾雜多為帶狀，因此夾雜物明顯降低了鋼材的韌性。
　　

　　4、使用性能的影響

　　
　　鋼水夾雜物對鋼材使用性能的影響表現在其疲勞性能、沖擊韌性、塑性均有所下降。當非金屬夾雜物尺寸大于50μm時，降低了鋼的塑性、韌性和疲勞壽命，使鋼的冷熱加工性能乃至某些物理性能變壞。一般我們鋼水中夾雜物尺寸都為大于50μm。大型夾雜物不利用鋼板韌性、塑性以及強度指標。除了這些性能外，還有降低抗酸性能、疲勞性能、表面光潔度以及焊接性能。
　　

　　5、對疲勞性能的影響

　　
　　一般認為夾雜物是鋼疲勞破壞的起源。結合力弱、尺寸大的脆性夾雜物和球狀不變形夾雜物對疲勞性能影響大，而且強度越高，危害性越大。對于高強鋼，如果構件表面加工狀態良好，裂紋萌生于夾雜物成為主要的疲勞開裂方式。小尺寸的夾雜物可能對裂紋形核影響不大，但是有利于疲勞裂紋擴展。
　　

　　6、對耐腐蝕性能的影響

　　
　　鋼中非金屬夾雜物是導致鋼耐腐蝕性能降低的重要原因。非金屬夾雜物與基體鋼之間有不同的化學位，與基體鋼之間易形成微電池，一旦有環境腐蝕介質存在，就會產生電化學腐蝕，形成腐蝕坑和裂紋，嚴重者會導致破裂失效。
　　

　　7、夾雜物對切削性能的影響

　　
　　球狀的硫化物夾雜能顯著提高鋼材的切削性能，且硫化物顆粒愈大，鋼材切削性愈好。鈣鋁酸鹽類氧化物夾雜在很大程度上降低了鋼材的切削性，但某些成分范圍內的夾雜物卻能提高鋼材的切削性。
　　

　　8、對表面光潔度的影響

　　
　　夾雜物都使鋼的表面光潔度下降，氧化物夾雜是主要的，鋼的表面光潔度隨夾雜物數量的增加而下降，夾雜物的本性影響不是很大。夾雜物熔點較高、硬度大屬于D類點狀不變形夾雜物，這類夾雜物容易沉積在浸入式水口內部造成水口堵塞，還會造成鋼鐵產品的表面缺陷。
　　

　　9、對氫致延遲斷裂的影響

　　
　　侵入材料內部的氫或是介質與材料表面電化學作用產生的氫，在一定條件下將不斷擴散，較易在陷阱例如夾雜物等缺陷處聚集結合成氫分子，當陷阱處氫分子壓力超過材料的強度極限時，形成裂紋核，隨著氫的繼續擴散、聚集，導致材料的宏觀斷裂。影響氫致開裂的因素很多，但是對某一特定鋼種來說，除去工藝因素的影響外，夾雜物的影響是主要的。夾雜物是氫的強陷阱，非金屬夾雜物（特別是長條狀的MnS）周圍氫壓很高，夾雜物與基體界面的結合強度相對較弱，隨著氫壓增大會在夾雜與基體界面萌生裂紋。氫致裂紋在夾雜物處形核概率較大。夾雜物級別越多，數量越高時，導致氫致開裂的敏感性越大。
　　

　　三、鋼水夾雜物的來源

　　

　　1、轉爐出鋼下渣

　　
　　擋渣出鋼效果相對較差，出鋼時帶入鋼包中的爐渣較多，再加上使用過的鋼包有的不太干凈，出鋼時很多剩渣夾裹在鋼水中，污染了鋼水。有的爐次吹氣精煉不好，直接澆注，脫氧產物及鋼水中懸浮的爐渣不能充分上浮，也造成鋼水的污染。
　　

　　2、包襯侵蝕物

　　
　　在生產過程中如果鋼包包襯侵蝕物進入鋼水，尤其是精煉爐升溫時對鋼包上部打結料的侵蝕嚴重，會造成包襯侵蝕污染鋼水。大量的中間包填充料(粘土磚粉)和絕熱板殘塊進入鋼水也會造成污染，而被中間包填充料污染的鋼水易通過浸入式水口進入結晶器，所形成的夾雜物的尺寸也很大，對鋼板性能的破壞明顯。另外，澆注后期涂料侵蝕透后，中間包打結料侵蝕進入鋼水也造成污染。
　　

　　3、鋼水二次氧化

　　
　　鋼水由大包到中間包應采用全程密封保護，但在實際使用中，上部鋼流往往暴露與空氣中造成二次氧化。還有澆注過程中用氧氣燒高壓保護箱內壁上的鋼瘤等時形成的氧化物易進入結晶器凝入坯殼。精煉爐吹氬時，如果片面追求快速降溫或縮短精煉時間，會使氬氣壓力過高，使大包液面翻動過大，一方面造成鋼水面裸露二次氧化，另一方面，液面過度翻動使表面渣層裹入鋼水，污染鋼水。
　　

　　4、中間包污染

　　
　　澆注過程中，上下爐鋼水連接時，往往由于生產組織或其它方面的原因，造成連接不好，下爐鋼水不能及時再澆，中間包液面過低，上層 的渣子隨水口渦旋進入結晶器。中間包不干凈，雜物及耐火材料碎塊也污染鋼水。
　　

　　5、結晶器液面波動

　　
　　如果中間包塞棒開閉和拉速調整是由人工控制，結晶器有時液面波動較大，并且前一時期浸入式水口側孔角度偏小，插入深度經常變化以改變水口渣線的位置，都加劇了結晶器液面的波動，保護渣被鋼流沖至水口到側弧板二分之一的位置聚集，并被鋼流卷入鋼水中。
　　
　　綜上，鋼水夾雜物的控制措施有采取過濾工藝，鋼包吹氫等，鋼水中一旦含有夾雜物，對鋼材的性能影響很大，所以一定要采取控制措施來控制夾雜物的產生，盡可能減少有害夾雜物的含量，提高產品質量。