钢中氢的来源及控制对策

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氢进入钢中的环节

氢进入钢中的环节
1. 吸附：氢气首先要通过吸附作用进入钢材中。

吸附是指气体分子与固体表面之间的相互作用，使气体分子附着在固体表面上。

钢材表面通常具有一定的吸附能力，能够吸附一部分氢气分子。

这种吸附作用主要是物理吸附，即氢气分子通过范德华力与钢材表面相互作用。

吸附过程中，氢气分子会与钢材表面形成一层单分子厚度的吸附层，这有助于后续的扩散过程。

2. 扩散：吸附在钢材表面的氢气分子会进一步通过扩散作用进入钢材内部。

扩散是指气体分子在固体内部的自由移动，使气体分子从高浓度区域向低浓度区域传播。

在钢材中，氢气分子会沿着浓度梯度从钢材表面向内部扩散。

扩散过程受到多种因素的影响，如温度、氢气浓度、钢材组织结构等。

一般来说，高温、高浓度和细小的钢材晶粒会加速氢气的扩散速度。

3. 溶解：在扩散的过程中，一部分氢气分子会溶解到钢材的晶格中。

溶解是指气体分子与固体晶格之间的相互作用，使气体分子与固体形成溶液。

在钢材中，氢气分子与钢材晶格发生相互作用，一部分氢气会进入钢材晶格中，形成固溶体。

溶解过程中，钢材的化学成分、温度和压力等因素都会对氢气的溶解量产生影响。

溶解的氢气在钢材中可以以原子形式存在，也可以以氢离子的形式存在。

氢气进入钢材中主要经过吸附、扩散和溶解这三个环节。

这些环节
相互作用，共同影响着氢气在钢材中的分布和浓度。

了解氢气进入钢材的过程对于研究氢脆性和氢腐蚀等问题具有重要意义，也有助于制定相应的防护措施，保障钢材的使用安全。

氢脆的形成以及防护

科技名词定义中文名称：氢脆英文名称：hydrogen embrittlement其他名称：白点定义1：金属由于吸氢引起韧性或延性下降的现象。

所属学科：船舶工程〔一级学科〕；船舶腐蚀与防护〔二级学科〕定义2：钢材在锻炼、加工和使用中溶化于钢中的原子氢，在重新聚合成分子氢时产生的庞大应力超过钢的强度极限时，可以在钢内产生微裂纹，导致材料的韧性或塑性下降的现象。

氢脆是溶于钢中的氢，聚合为氢分子，造成应力集中，超过钢的强度极限，在钢内部形成细小的裂纹，又称白点。

氢脆只可防，不可治。

氢脆一经产生，就排除不了。

在材料的锻炼过程和零件的制造与装配过程(如电镀、焊接)中进入钢材内部的微量氢(10—6量级)在内部剩余的或外加的应力作用下导致材料脆化甚至开裂。

在尚未出现开裂的情况下可以通过脱氢处理(例如加热到200℃以上数小时，可使内氢减少)恢复钢材的性能。

因此内氢脆是可逆的。

热处理的方法是将工件加热至某一温度，保温一段时间，缓冷，使氢随溶化度逐渐变小，逐渐析出。

但加热会破坏镀层，因此热处理的方法对于经过电镀的工件并不适用。

如何防治首先，尽量缩短酸洗时间；其次加缓蚀剂，减少产氢量。

压力容器的氢脆(或称氢损伤)是指它的器壁受到氢的侵蚀，造成材料塑性和强度降低，并因此而导致的开裂或延迟性的脆性破坏。

高温高压的氢对钢的损伤主要是因为氢以原子状态渗入金属内，并在金属内部再结合成分子，产生很高的压力，严峻时会导致外表鼓包或皱折；氢与钢中的碳结合，使钢脱碳，或使钢中的硫化物与氧化物复原。

造成压力容器氢脆破坏的氢，可以是设备中原来就存在的，例如，炼钢、焊接过程中的湿气在高温下被复原而生成氢，并溶化在液体金属中。

或设备在电镀或酸洗时，钢外表被吸附的氢原子过饱和，使氢渗入钢中；也可以是使用后由介质中汲取进入的，例如在石油、化工容器中，就有许多介质中含氢或含混有硫化氢的杂质。

钢发生氢脆的特征主要表现在微观组织上。

它的腐蚀面常可见到钢的脱碳铁素体，氢脆层有沿着晶界扩展的腐蚀裂纹。

钢中氢的来源及控制

钢中氢的来源及控制对策
2.试验条件
2.1 试验工艺及主要设备参数 80tLD-CB（冶炼周期31min）→80tLF（冶炼周期35—55min）→240×1400mm断面弧形板坯铸机（中包容量15t，浇注周期35min）。 2.2 试验方案为了检测钢液中真实的氢含量，采用浸入式直读测氢仪(Multi—LabHydris System) 对“转炉炼钢+LF炉+连铸”各工位钢液在线测氢及对原辅料进行详细的水分分析，详细的测试方案见表1。
表4 转炉吹炼过程辅料加入时机与钢水[H]含量的关系
项目后吹过程加辅料
辅料水分含量 /%
3.0～5.5
试验炉次 30
辅料加入量/Kg 290
出钢后[H]含量/ppm 3.57
后吹过程未加辅料
/
28
0
2.5
钢中氢的来源及控制对策
4.1.2 耐材的影响转炉补炉后耐材干燥程度对钢液[H]含量有直接影响，2008年因转炉补炉后耐材未彻底干燥导致6炉钢[H]〉8.0ppm引发铸坯皮下气孔判废。 4.1.3 合金的影响试验过程中发现，使用电解法生产的合金对钢液氢含量影响较大，在相同的生产工艺条件下使用金属锰的炉次比未使用的炉次高1ppm，结果如表5。
897..64811~~~32243..4.18602 34544..6.31.9072546485
钢中氢的来源及控制对策
3.2 各工位钢液[H]测试转炉炼钢+LF炉+连铸各工位各工位钢液[H]测试结果见表3，从表3可以看出：转炉冶炼、LF精炼、浇注过程均存在钢液增[H]现象，转炉冶炼过程增[H]量占中间罐总量的 66.4% 、 LF 占 25.95% 、浇注过程占 7.57% 。中间罐 [H]〉 5.0ppm的炉次占44.8%，个别炉次含量高达9.8ppm。

浅谈钢中氢的危害和防止措施

Ａｂｓｒｃ：ｙｍｅｎｓｏｒｒａａｙｉｆｑｌｔｒｂｅ，ｈｒｏｙｒｇｎｔｔｅｒｄｔａｄｄｉｅｅｔｃａａｔｒｓｉｓｔａｔＢａｆｆｍｅｎｌｓｓｏｕａｉｐｏｌｍｏｙａｍｆｈｄｏｅｏｓｅｌｐｏｕｃｎｆｒｎｈｒｃｅｉｔｃｆ
圆点，２为典型的开放型气孔截面形貌。图
钢中自点从发现这种缺陷到现在已有９０多年了，但对其形成机理仍不十分清楚。目前，较为普
遍的观点是，白点的产生与钢中的氢有关，即在由奥
性能；破坏钢材的连续性，钢材易于脆断；使由于白
点严重破坏了金属基本的连续性，且又有成群出而
现的特点，一个炉号的钢中有白点存在时，用该炉号钢锭锻造的大多数工件都有，通常是全炉报废，对钢材危害极大，因此又把白点称为钢材的癌症。
增大，气泡有向薄弱处或者表面移动的趋势。气泡
２１年第４期００
南钢科技与管理
３７
内壁呈现涟漪状，无氧化，也不会出现脱碳现象。这是由于气泡形成于凝固过程中，内壁与外界空气隔绝所致（如图１所示）。即使气泡上浮的速度大于钢水凝固的速度，有时也会产生气孔，因为在结晶器壁钢水弯月面处，气体排除仍然困难，种情况下产生这的气孔大多为开放型。此类气孔截面呈冰糖葫芦
关键词：气泡气孔白点延迟裂纹氢
ＤｉｃｓｏｎＨａｍｆＨｙｏｅｏＳｅｌａｄＰｒｖｎｔｖｅｓｒｓｓｕｓｉｎｏｒｏｄｒｇｎｔｔｅｎｅｅｉｅＭａｕｅ

金属冶炼中的氢对材料性能的影响

02
氢对金属材料性能的影响
氢对金属力学性能的影响
总结词
氢在金属中可以形成氢化物，降低金属的强度和韧性，使金属变脆，力学性能下降。
详细描述
在金属冶炼过程中，氢可以溶解在金属中形成氢化物。这些氢化物在金属晶体中形成空位或位错，阻碍了金属的滑移和攀移，导致金属的强度和韧性降低。因此，氢对金属的力学性能具有显著的负面影响，使金属变脆，容易发生断裂。
分子态氢
在金属熔体表面或气相中，氢可以以分子形式存在，如氢气或水蒸气。
氢与金属的相互作用机制
溶解与扩散
在高温下，氢在金属中的溶解度较高，并随着温度的降低而降低。溶解的氢会通过扩散作用在金属中迁移。
氢与金属元素的反应
在某些条件下，氢与金属元素可以发生化学反应生成氢化物。这些氢化物的形成会对金属的性能产生影响。
氢冶金工艺优化
通过改进工艺流程和设备，提高氢冶金过程的效率和安全性。
降低成本与能耗
通过开发新型催化剂和优化反应条件，降低氢冶金过程的成本和能耗。
基础理论研究
深入研究氢与金属的相互作用机制，为新型氢冶金技术的开发提供理论支持。
环保与可持续发展
结合绿色化学理念，发展环境友好的氢冶金技术，减少对环境的负面影响。
优化冶炼工艺
通过改进熔炼、连铸和轧制等工艺，降低氢的含量和分布。
氢检测与监控
定期对金属材料进行氢含量检测，并实时监控冶炼过程中的氢浓度。
氢对环境的影响与处理
温室效应
氢气是一种温室气体，大量排放会对气候变化产生影响。
爆炸风险
高浓度的氢气可能引发爆炸或火灾，对工业安全构成威胁。
污水处理
金属冶炼过程中产生的含氢废水需要经过处理后才能排放，以避免对环境造成污染。

钢中氢的危害及去除

钢中氢的危害及去除近期我公司由连铸坯生产的中厚板,其探伤合格率较低,其中发现探伤不合的炉次中多数氢含量偏高，在铸坯冷凝析出过程中形成氢致裂纹，从而造成板材内部连续组织的破坏，致使探伤不合。

溶解于钢中的氢在液态钢中溶解度比固态钢中溶解度高，在钢水凝固过程中会析出，由于氢原子半径小，析出的氢原子在晶界或夹杂物界面扩散和聚集成氢分子，易造成缩孔、铸坯裂纹、皮下气泡以及中心疏松、偏析等, 而未来得及析出的氢气会降低钢的强度、断面收缩率、延伸率和冲击韧性等性能。

因此, 把钢中的氢含量降低到最低限度是减少铸坯缺陷, 提高钢的各项性能及探伤合格率的重要手段。

本文结合120tVD脱氢工艺进行了研究，通过考察影响VD精炼脱氢的主要因素，并结合实际，对工艺参数进行了优化，取得了良好的脱氢效果，提高了探伤合格率。

1真空脱氢原理氢在钢液中的溶解服从平方根定律，氢的溶解反应见下式。

[H]/%(wt)=K■P■■（1）因此，降低体系的压力，从而使气体的分压降低，就能减小钢液中的溶解的氢气。

氢在钢液中的溶解度很小，形成气泡的析出压力远小于其所受的外压力，所以溶解在钢液中的氢气就不能依靠形成气泡的形式排出，而是通过向钢液表面吸附转变为气体分子，再向气相中排出[1]。

当钢液中有CO或氩气泡时，溶解的氢气原子也可以向其中扩散，变为气体分子，随气泡排出,从而达到脱氢的目的。

2影响VD炉脱氢的因素VD炉精炼过程中影响脱氢效果的主要因素有：钢液原始始氢含量、吹氩流量、真空度及其保持时间、渣层厚度和黏度等。

2.1原始氢含量的影响从热力学角度来看, 真空前氢含量越高, 越有利于提高脱氢率。

但是初始氢含量太高,将增加VD的脱氢负担, 增加脱氢时间, 因此必须控制钢液的初始氢含量。

原始氢含量主要受炉气和原材料中水分的影响。

钢液中的氢含量主要取决于炉气中水蒸气的分压，并且已脱氧钢液比未脱氧钢液更容易吸氢，所以在炼钢还原期、出钢和精炼过程中，因为钢中氧已很低，如果使用未经烘烤的铁合金或未经充分干燥的钢包，以及炉盖漏水等情况出现时，就不可避免的会增加氢的含量。

氢脆原因机理及常见控制手段

一、氢脆产生的机理因热处理、机加工、电镀、电焊、酸洗、磷化、材料腐蚀等因素导致氢原子渗入钢和其他金属如铝、钛合金中，由于在每一个铁离子的立方晶格中只能容纳一个氢原子，所以它虽自由的移动和扩散，但不可能有二个氢原子相遇形成氢分子，但被吸收的氢原子具有向应力集中的部位扩散和移动的能力，这时，如果在应力集中部位由于位错而产生晶格缺陷时，氢原子进入晶格间隙，相互汇合形成氢分子，从而致使钢的组织破坏，形成钢的氢脆。

而由于氢原子向应力集中的部位扩散和积聚需要时间，这就是为何氢脆主要的表现特征为延迟断裂。

二、造成产品氢脆的几大因素1、原材料钢的强度越高越容易导致氢脆。

高强度钢的韧性会随着其强度的增高而下降，因此这种材料对缺口、氢脆以及应力腐蚀很敏感,尤其是氢脆性会使这些材料在其设计载荷能力以下发生破坏。

也就是说材料在渗氢的情况下，在低于其屈服强度的应力条件下，容易发生早期脆性断裂，而且材料强度级别越高，渗氢程度越严重，所受应力越大，氢脆风险性也越大。

美国对氢脆敏感的SAE4340钢做过实验，当其抗拉强度低于1250MPa 时，吸收了1〜IOPPM的氢而不会发生氢脆，但经过热处理后，强度达到1760MPa〜1920MPa时，仅吸收了0.03〜0.05PPM的氢，就会发生显著的氢脆断裂。

而采用抗拉强度小于780MPa的普通钢，即使吸收了10~30PPM的氢，也未发现有氢脆断裂现象。

2、机械加工在电镀前的加工过程中，如轧制成型、机械加工、钻孔、磨削中，由于润滑剂的选用不当造成分解会导致氢渗入金属中。

硬化热处理后经机械加工、磨削、冷成型冷矫直处理的制件对氢脆损伤特别敏感。

同时如在冷轧、冲裁、压弯、磨削等机加工过程中使得零件表面产生加工裂纹，会导致零件裂纹处渗氢后很难经烘烤将氢析出。

同时裂纹处又是应力集中区，很容易造成零件在裂纹处延时断裂。

下图所示为一款65Mn材料的组合螺母，因表面有严重的机加工裂纹，导致在电镀后采用GBT/3098.17进行氢脆测试过程中发生氢脆断裂。

控制钢中氢含量的工艺措施

３．２钢液温度对钢中氢的影响
１０‘４％；当真空度继续到１００Ｐａ时，中包钢水［Ｈ］比真空度５０Ｐａ时增加了０．８５
ｘ
１０“％。说明提高真
空度，有利于溶解在钢液中的自由氢原子从钢液中排除，当真空度小于６７Ｐａ时，脱氢效果不明显，考虑成本问题，真空度为６７Ｐａ合适。
３．４保持真空时间对钢中氢的影响
表１不同季节ＶＤ炉真空
霹＊苌幂面导
处理前和破空软吹后钢液平均［Ｈ］×１０“％
Ｔａｂ．１
Ａｖｅｒａｇｅ［Ｈ】ｉｎ
ｍｏｌｔｅｎｓｔｅｅｌ
ｂｅｆｏｒｅＶａｃｕｕｍｔｒｅａｔｉｎｇｂｙＶＤ
ｆＩｌｍａｃｅ强ｄａｆｔｅｒ
ｓｅａｓｏｎｓ
真空厦／Ｐａ
ｂｒｅａｋｉｎｇ—ｅｍｐｔｙｓｏｆｔ—ｂｌｏｗｉｎｇｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
总第２２１期２０１４年第５期
ＨＥＢＥＩ
河北冶全
ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ
ＴｏｔａｌＮｏ．２２ｌ２０１４．Ｎｕｍｂｅｒ５
控制钢中氢含量的工艺措施
郝彦英１’２，成国光１，王
０５００３１１
强１’２
（１．北京科技大学冶金与生态学院，北京１０００８３；２．河北钢铁集团石钢公司技术中心，河北石家庄摘要：氢是钢中的有害元素，过高的氢含量可引起钢的氢裂、白点缺陷。分析了季节、钢液温度、真空度、保真空时间、钢包顶渣对钢中氢含量的影响，提出了控制钢中氢的技术措施。实施后，钢中氢含量下降
Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｈｅｂｅｉ
ＳＴＥＥＬ
１一
ＨａｏＹａｎｙｉｎｇ１一，ＣｈｅｎｇＧｕｏｇｕａｎｇ
１，ＷａｎｇＱｉａｎｇ
（１．ＭｅｔａｌｌｕｒｇｙａｎｄＥｃｏｌｏｇｉｃａｌ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

钢中氢、氮、氧的来源及其控制对策

钢中氢、氮、氧的来源及其控制对策高海潮摘要：比较了国内外钢中氢、氮、氧的水平，叙述了国外对纯净钢要求不断提高的过程,分析了钢中氢、氮、氧的来源，讨论了氢和氧的变化规律、吹氧过程中氮的变化以及碳和氧的关系,提出了减少钢污染的有效方法，总结出净化钢液的主要技术措施。

关键词：纯净钢来源钢污染控制措施Sources and Control Measures of Hydrogen,Nitrogen andOxygen in SteelGao Haichao（Ma Anshan Iron & Steel Co.Ltd.）Abstract：The contents of hydrogen, nitrogen and oxygen in steel produced in our country and other countries are compared in this paper. The requirements for clean steel are increased. The analysis on sources of H,N,O in steel have been carried out. The rule of changes in H and O contents, N change in oxygen-blowing process and the relationship between C and O have been discussed herein. The effective measures of decreasing steel pollution are put forward, and the main technology for mloten steel cleaning is then concluded.Keyworks：clean steel source steel pollution control measure1 前言1996年，我国的钢产量突破1亿 t，成为世界第一产钢大国。

钢中氢气体知识问答(3)

1.钢中氢的来源？答：氢气在炉气中的分压力很低，大气中氢的分压力为0.053Pa。

因此钢中的氢主要由炉气中的水蒸汽的分压力来决定的(见图3)。

氢进入钢液的主要途径是：通过废钢表面的铁锈(XFeO.rFe3O4.2H2O)；铁合金中的氢气；增碳剂、脱氧剂、复盖剂、保温剂、造渣剂(Ca(OH)2)、沥青和焦油中的水份；未烤干的钢包、中间包、中注管、汤道；钢锭模的喷涂料；结晶器渗水以及大气中的水份与钢水或炉渣作用而进入钢中。

图1. 冶炼时钢液中氢和氧的变化规律2.一般钢中氢含量？答：氢以原子或离子(质子)的形式溶解于钢中，在一定温度下，钢液中氢的浓度[H]与氢的分压P H的平方根成正比。

即：[H]=K √ P H2当温度为1600 ︒C时K为0.0027，氢在铁中的溶解度随着温度和压力的下降而降低。

氢在固体铁中的溶解度与铁的晶体结构有关，发生相变时，溶解度急剧变化.如铁于1534︒C由液态结晶为固态时氢的溶解度显著下降；在1390︒C由δ－Fe转变为γ－Fe时溶解度重又增加，而在910︒C由γ－Fe转变为α－Fe时溶解度又显著下降。

氢在碱性电炉钢中约4-11个ppm，酸性电炉钢中约为3.5-8个ppm，转炉钢中约为3-6个ppm。

现今较为公认的钢中氢含量详见表1.表1. 一般钢中氢含量3.钢中氢对钢性能的危害？答：氢溶入钢中会降低钢的塑性和韧性。

研究表明，氢含量高不仅会导致钢的伸长率和面缩率急剧降低，还易产生氢致裂纹缺陷。

钢在冷却放置过程中，氢呈过饱和固溶体状态，由于其具有极强的扩散能力，很可能聚集在某些部位，使钢产品的局部压力增高，产生白点，形成内裂，进一步诱发高碳钢的疲劳损伤，严重影响其使用性能。

另一方面，冷却放置时，氢也能扩散到大气中，从而降低钢中的氢含量，减弱其危害。

4. 如何降低钢中氢？答：溶解在钢中的氢和氮以原子状态存在，其溶解反应为：{}[]H H =2%21在一定温度下达到平衡时: []212%H H P H K =[]2%H H P K H ⋅=上式说明氢在钢中的溶解度与作用在钢液面上的氢的分压的平方根成正比，即称西华特定律。

高强度钢零件环境氢脆的成因和预防措施

高强度钢零件环境氢脆的成因和预防措施摘要：氢脆是溶于金属中的氢，聚合为氢分子，造成应力集中，超过金属的强度极限，在金属内部形成细小的裂纹的现象。

氢脆只可防，一但产生，就消除不了。

在材料的冶炼过程和零件的制造与装配过程中进入金属内部的微量氢在内部残余的或外加的应力作用下导致材料脆化甚至开裂。

本文分析了高强度钢零件环境氢脆的成因和预防措施。

关键词：高强度钢零件；环境氢脆；预防措施钢中的氢是影响物理性能和力学性能的有容元素，里与拉应力共同作用时, 在零件加工或使用中存在着氢脆及氢裂的危险性。

在室温环境中, 绝大多数金属间化合物存在由空气中的水汽或其他含氢气氛诱发的脆化现象, 这种由环境中氢原子诱发的合金脆性统称为环境氢脆。

1 概述1.1 碳钢和低合金钢（合金元素总量小于5%的合金钢）。

钢暴露在氢气中，拉伸试验发现塑性降低并早期断裂，同时也出现静载荷下的延滞断裂。

裂纹拓展速率随氢压的增大而增高。

当温度在室温附近时，氢致开裂最敏感。

用稀有气体稀释氢不能防止氢脆。

但在氢气中加入少量氧可完全阻止氢脆，因为氧可以优先吸附在金属表面防止氢的吸附及向内部扩散。

随着钢的强度增高，氢脆敏感性增加。

当应力强度因子高时出现穿晶断裂，应力强度因子低时出现沿晶断裂。

1.2 不锈钢。

奥氏体不锈钢对应力腐蚀开裂很敏感，但对氢脆则几乎不敏感。

其主要原因是，奥氏体钢具有面心立方结构，氢不能在其中扩散渗透，氢含量极低，不致引起塑性降低。

铁素体不锈钢如处于退火态，硬度很低，氢脆抗力较大。

但如果经过冷变形或焊接，则对氢脆很敏感。

当屈服强度增高时，氢脆敏感性增高。

冶金组织是影响氢脆的第二位的因素。

在这种钢中介质的影响是很难预测的。

几乎任何能放出氢的介质都能在这种钢中引起氢脆。

1.3 马氏体时效钢。

马氏体时效钢是以无碳（或微碳）马氏体为基体的，时效时能产生金属间化合物沉淀硬化的超高强度钢。

与传统高强度钢不同，它不用碳而靠金属间化合物的弥散析出来强化。

钢中氢的来源及控制对策 ppt课件

图2 LF渣料水分总量与增[H]量关系图
9
钢中氢的来源及控制对策
4.2.2 大吹氩时间与增氢量的关系随大吹氩时间增加，炉气中的水分分解后进入钢液的氢量增加，结果如图3，该阶段增[H]量占LF总增[H]量的16.66%。 4.2.3 LF加热时间对增氢的影响在其它工艺一致的条件下，随加热时间的延长，钢液[H]增加。该阶段增[H]的主要因素是炉气中的水被电弧电离后溶入钢水。 4.2.4 钙处理工艺与增氢量的关系 (1) 喂SiCa线速度与增氢量的关系 SiCa喂入量相同的前提下，增氢量随喂线速度增加有由大变小，再变大的趋势，结果如图4所示。当喂线速度为180m/min左右时，增氢量最小。
表1 钢液测氢试验方案
名称
检测内容
转炉速补料
水分含量、用量、补炉后烘烤时间
转炉用辅料及合金
水分含量及用量、加入时机
出钢结束
钢液测氢
LF用辅料及合金
水分含量及用量
LF精炼过程
钢液测氢
连铸中间罐、结晶器覆盖剂
水分含量及用量
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
中间罐
钢液测氢
N2、O2、Ar气体
水分含量
钢中氢的来源及控制对策
3.试验结果
3.1 原辅料水分炼钢过程辅料及合金水分含量分析结果见表2，从分析结果可以看出：转炉速补料、化渣剂等部分材料水分较高，部分试样水分接近20%，部分石灰制品水分含量〉1.2%。
钢中氢的来源及控制对策
3.2 各工位钢液[H]测试转炉炼钢+LF炉+连铸各工位各工位钢液[H]测试结果见表3，从表3可以看出：转炉冶炼、LF精炼、浇注过程均存在钢液增[H]现象，转炉冶炼过程增[H]量占中间罐总量的 66.4% 、 LF 占 25.95% 、浇注过程占 7.57% 。中间罐 [H]〉 5.0ppm的炉次占44.8%，个别炉次含量高达9.8ppm。

钢中氢的危害及去除

钢中氢的危害及去除作者：韩永镇来源：《科技视界》2012年第24期近期我公司由连铸坯生产的中厚板,其探伤合格率较低,其中发现探伤不合的炉次中多数氢含量偏高，在铸坯冷凝析出过程中形成氢致裂纹，从而造成板材内部连续组织的破坏，致使探伤不合。

因此, 把钢中的氢含量降低到最低限度是减少铸坯缺陷, 提高钢的各项性能及探伤合格率的重要手段。

1真空脱氢原理氢在钢液中的溶解服从平方根定律，氢的溶解反应见下式。

[H]/%(wt)=K■P■■（1）因此，降低体系的压力，从而使气体的分压降低，就能减小钢液中的溶解的氢气。

当钢液中有CO或氩气泡时，溶解的氢气原子也可以向其中扩散，变为气体分子，随气泡排出,从而达到脱氢的目的。

2影响VD炉脱氢的因素VD炉精炼过程中影响脱氢效果的主要因素有：钢液原始始氢含量、吹氩流量、真空度及其保持时间、渣层厚度和黏度等。

2.1原始氢含量的影响从热力学角度来看, 真空前氢含量越高, 越有利于提高脱氢率。

但是初始氢含量太高,将增加VD的脱氢负担, 增加脱氢时间, 因此必须控制钢液的初始氢含量。

原始氢含量主要受炉气和原材料中水分的影响。

钢中氢气对特殊钢性能影响的研究

钢中氢气对特殊钢性能影响的研究摘要：炼钢过程中，通常会从大气中带入一些气体，或是反应中产生一些气体，这些都会对钢材性能产生有害影响,成为造成钢材显微缺陷的主要因素。

本文主要通过对特殊钢中的H2的来源、氢脆缺陷的研究，来探讨钢中H2对特殊钢性能的影响并提出相应对策。

中国论文网/2/view-12894878.htm关键词：特殊钢，氢气，性能，影响Abstract ：Steelmaking process, usually  mix the some g as fromatmosphere,or produce some gas from the re action, these will prod uce harmful effects on  steel performance and  cause a microscopic defect of t he main factors of&nb sp;steel.This paper mainly research from t he source of the&nbsp ;special steel of  hydrogen and hydrogen&nbs p;brittleness defect to discusses steel of hydrogen influence  on the performance of  the special steel and put forward the corresponding cou ntermeasures.Keywords: Special Steel, hydrogen, performance, research中图分类号：TQ116.2文献标识码：A 文章编号：1特殊钢概述钢铁分为普钢和特钢，与普通钢比较，特殊钢具有更好的强韧性、物理性能、化学性能、生物相容性和工艺性能。

VD钢中[H]和[N]的控制

选用Ｃ，的渣系（ＣＯ—Ａ，ｉ系）既Ｈ低Ｏ如ａＩ一Ｓ渣０Ｏ，
Ｎ、、ｃ、ｉｉｃＰ、ｕｓ等元素减小平衡［含量；Ｎ、ａＮ］Ｖ、ｂＴ、
ｃ、ｒＴ、ＩＭｅｃ、ｉ、ｎ等元素增加平衡［含量；ＡＮ］当钢中合金元素含量较低，可忽略合金元素的影响。因氮
不高，但会对钢的质量带来不利的影响；尤其是管线
［％Ｈ］Ｋ佰＝・
Ｐ
一
：
氢气的分压力
钢等高附加值的钢种，对钢中气体含量要求严格；本
文结合我厂ＶＤ生产工序，Ｖ管线钢中［和对ＤＨ］［］Ｎ的控制予以探讨。
Ｋ一比例系数
维普资讯
２００６年第４期
南钢科技与管理
９
ＶＤ钢中［和［的控制Ｈ］Ｎ］
吴伟勤
（中厚板卷厂）
摘要：介绍了ＶＤ脱气的原理、脱气的控制，以及减少钢液吸收气体的措施。
关键词：Ｄ脱气真空度Ｖ
ＣｎｒｌｎｆＨ］ａｄ［ｏｔｏｉｇｏ［ｌｎＮ］ｉＤＳｅｌｎＶｔｅ
的原子半径较大，经过反应形成氮化物，一表面钢气
又被钢中表面活性元素硫、氧所吸附，以脱氮与钢所中的硫、氧的含量有很大关系；时，同最终含［量Ｎ］与处理前［的浓度及处理时间等因素也有很大关Ｎ］
系。
可使氢从渣到气相的过程加快，又不会吸收大量水分，不至于造成氢从渣到钢的增氢过程。４２２真空脱气时钢水表面上覆了炉渣，．．炉渣的厚

分析冶金化工设备的氢腐蚀及其抑制措施

分析冶金化工设备的氢腐蚀及其抑制措施
氢腐蚀是一种在高温、高压或高酸度条件下，由氢离子和电子的化学反应引起的金属
腐蚀现象。

在冶金化工设备中，一些高温、高压和酸性环境下的工艺液体和气体会导致氢
腐蚀。

为了避免氢腐蚀对设备的损坏，需要采取措施来预防和控制氢腐蚀。

氢腐蚀的机理主要是由于金属表面的氢离子还原，并产生氢气，导致金属表面的脆性
破裂。

这种脆性破裂会导致设备的失效和事故的发生。

所以需要采取一些措施来抑制氢腐蚀。

抑制氢腐蚀的方法有：
1. 选择合适的材料：可以选择不易发生氢腐蚀的材料，如钢铬合金、耐酸不锈钢等。

2. 设计合理的设备：可以采用防腐涂料来覆盖金属表面，或者采用内衬塑料等防腐
材料来保护设备表面，从而防止酸液或者气体直接接触金属表面。

3. 约束酸性环境：控制设备内部的酸性环境，如加入螯合剂等，从而降低酸性环境
下的氢离子浓度。

4. 接地处理：将设备接地可以避免静电等原因导致氢气的累积和腐蚀的发生。

除上述方法外，还可以采用局部放电抑制氢腐蚀。

局部放电会产生氧，从而抑制氢的
生成。

此外，还可以采用防腐剂，如环氧树脂等，来保护设备的表面。

在冶金化工设备的使用过程中，要及时进行检测和维护，及时发现和修复潜在的氢腐
蚀问题。

同时，还应该增强员工的安全意识，加强培训，以避免因操作不当而导致氢腐蚀
的发生。

钢中氢的来源及低成本控制对策

钢中氢的来源及低成本控制对策1钢中氢、氧、氮的来源在常压下进行钢的冶炼，气体除铁水中已溶解的外，还可以通过各种原辅料及炉气进入钢液。

当进入钢中的气体量超过冶炼过程脱碳沸腾、氩气搅拌、真空脱气的脱气量时，钢中气体的含量就增加。

1.1氢的来源氢气在炉气中的分压力很低，大气中氢的分压力为0.053 Pa。

因此钢中的氢主要由炉气中的水蒸汽的分压力来决定的(见图1)。

氢进入钢液的主要途径是：通过废钢表面的铁锈(xFeO·rFe3O4·2H2O)；铁合金中的氢；增碳剂、脱氧剂、覆盖剂、保温剂、造渣剂(Ca(OH)2)、沥青和焦油中的水份；未烤干的钢包、中间包；结晶器保护渣、结晶器渗水以及大气中的水份与钢水（钢包下水口与长水口之间等）或炉渣作用而进入钢中。

图1列出了冶炼时钢液中氢和氧的变化规律。

图1冶炼时钢液中氢和氧的变化规律铁合金中溶解有一定量的氢，其含量取决于其冶炼方法、操作水平、合金成分以及破碎程度等，通常在较宽的范围内波动。

表1列出了资料上介绍的一些铁合金中的氢含量范围。

表1一些铁合金中的氢含量范围1.2氧的来源氧在各种炼钢炉冶炼终点时都以一定量存在于钢水中，氧是我们供给的这是不言而喻的。

因为炼钢过程首先是氧化过程，脱［P］、脱［S］、脱［Si］、脱［C］都需要向铁水供氧。

但随着炼钢过程的进行，尽管工艺操作千变万化，可是炼钢炉内熔池中钢液的［C］、［O］的关系却有着共同的规律性。

即随着［C］的逐步降低，［O］却在逐步增高，［C］和［O］有着相互对应的平衡关系。

1.3氮的来源氮气在炉气中的分压力很高，大气中氮的分压力大体保持在7.8×104 Pa。

因此钢中的氮主要是钢水裸露过程中吸入并溶解的。

电炉炼钢，包括二次精炼的电弧加热，加速了气体的解离，故［N］含量偏高；铁合金、废钢铁和渣料中的氮也会随炉料带入钢水。

2炼钢生产防止氢污染的主要技术措施（节源：基础工作）从管理上降低钢中原始氢含量，既是最经济的、符合降成本需要的，也是企业实现环境友好、资源节约的需要。

钢中氢气体知识问答（3）

钢中氢气体知识问答（3）1.钢中氢的来源？答：氢气在炉气中的分压力很低，大气中氢的分压力为0.053Pa。

因此钢中的氢主要由炉气中的水蒸汽的分压力来决定的(见图3)。

即：[H]=K √ P H2当温度为1600 ?C时K为0.0027，氢在铁中的溶解度随着温度和压力的下降而降低。

氢在固体铁中的溶解度与铁的晶体结构有关，发生相变时，溶解度急剧变化.如铁于1534?C由液态结晶为固态时氢的溶解度显著下降；在1390?C由δ－Fe转变为γ－Fe时溶解度重又增加，而在910?C由γ－Fe转变为α－Fe时溶解度又显著下降。

氢在碱性电炉钢中约4-11个ppm，酸性电炉钢中约为3.5-8个ppm，转炉钢中约为3-6个ppm。

现今较为公认的钢中氢含量详见表1.表1. 一般钢中氢含量3.钢中氢对钢性能的危害？答：氢溶入钢中会降低钢的塑性和韧性。

研究表明，氢含量高不仅会导致钢的伸长率和面缩率急剧降低，还易产生氢致裂纹缺陷。

另一方面，冷却放置时，氢也能扩散到大气中，从而降低钢中的氢含量，减弱其危害。

4. 如何降低钢中氢？答：溶解在钢中的氢和氮以原子状态存在，其溶解反应为：{}[]H H =2%21在一定温度下达到平衡时: []212%H H P H K =[]2%H H P K H ?=上式说明氢在钢中的溶解度与作用在钢液面上的氢的分压的平方根成正比，即称西华特定律。

氢在钢中的溶解度

氢在钢中的溶解度钢是一种由铁和碳组成的合金，具有高强度和耐腐蚀性能。

然而，钢材在生产、加工和使用过程中，常常会与氢接触，导致氢在钢中的溶解。

氢在钢中的溶解度是指单位体积的钢中可以溶解的氢的质量。

了解氢在钢中的溶解度对于预防氢脆性破坏以及钢材的使用寿命具有重要意义。

氢在钢中的溶解度受多种因素的影响，其中包括温度、压力、氢气浓度、钢的化学成分和结构等。

首先，温度是影响氢在钢中溶解度的重要因素之一。

一般来说，随着温度的升高，钢中氢的溶解度会增加，因为高温可以提供更多的能量，促使氢原子从气相迁移到固相中。

但是，在一定范围内，溶解度也受到反应速率的影响，过高的温度可能会导致氢的释放，从而降低溶解度。

压力也会对氢在钢中的溶解度产生影响。

根据亨利定律，气体在液体中的溶解度与压力成正比。

因此，增加氢气的压力可以促使其在钢中的溶解度增加。

这也是为什么在高压氢气环境中，钢材更容易吸收氢气。

氢气浓度是另一个影响氢在钢中溶解度的因素。

当氢气浓度较高时，其分压也相应增大，从而增加了氢在钢中的溶解度。

因此，在与高浓度氢气接触的环境中，钢材更容易吸收氢气。

钢的化学成分和结构也会对氢在钢中的溶解度产生影响。

一些合金元素，如镍和铬，可以降低氢在钢中的溶解度。

这是因为这些元素与氢形成化合物，减少了氢在钢中的自由状态。

对于钢材的生产和使用，了解氢在钢中的溶解度至关重要。

过高的氢含量可能导致氢脆性破坏，使钢材失去原有的强度和韧性。

因此，在生产过程中，需要采取措施减少氢的吸收，如控制温度、压力和氢气浓度。

此外，也可以通过添加合金元素来降低氢在钢中的溶解度。

在使用过程中，应定期检查钢材中的氢含量，并及时采取措施处理含氢问题，以延长钢材的使用寿命。

氢在钢中的溶解度受温度、压力、氢气浓度、钢的化学成分和结构等多种因素的影响。

了解氢在钢中的溶解度对于预防氢脆性破坏以及延长钢材的使用寿命具有重要意义。

在钢材的生产和使用过程中，应注意控制氢的吸收，并采取相应的措施处理含氢问题。

LF炉直上钢水H含量控制

LF炉直上钢水H含量控制一、立项原因氢能使钢的塑性和韧性明显降低，即产生“氢脆”现象。

对于高强度钢来讲，“氢脆”的影响更严重。

钢中的“氢脆”属于滞后破坏。

表现在应力作用下，经过一段时间钢突然发生脆断。

氢还能使钢产生“白点”和石板断口，也使钢的塑性和韧性明显降低。

所谓“白点”是指在钢材断面上呈银白色的斑点。

其实质是一个有锯齿形边缘的微小气泡，又叫发裂。

它的产生与氢脆不同，它是钢从高温冷却到室温时产生的。

氢含量高的地方会出气泡，在气泡的周围易出现C、P、S 和夹杂物的偏析，这些缺陷在钢材热加工时被拉长，但不能焊合，于是形成石板断口。

对于3800轧线生产薄规格低合金结构钢（非专用材），工艺过程和专用材一样，也是LF-RH工艺，大大的增加了生产工艺成本，造成了不必要的浪费，为此，提出LF精炼直上工艺，以解决上述困扰问题。

二、实施过程为解决上述困扰问题，具体方案如下：1、对于LF直上罐次，要求转炉兑脱硫铁水，出钢温度不低于1680℃，确保LF炉升温低于50℃，且出完钢后加白灰对钢渣改质；2、LF炉进站后先预吹氩2分钟，其余大流量搅拌时间不超过5分钟，避免长时间钢水裸露。

3、LF需要升温时，只允许升温一次，时间不超15min，且LF炉纯处理时间控制在35min以内。

三、取得效果上述方案的实施，实现了LF炉直上钢水H含量的合理控制，平均控制在3ppm以内，节省了RH工艺过程，极大的缩短了生产工艺时间。

四、效益分析RH工序成本42.39元/吨，钢水经LF直上成本降低，2019年11月-2020年4月，共实验直上控氢75罐，每月平均13罐，按此标准，则预计年创效：13×260×42.39×12=171.93万元。