纯净钢绪论
洁净钢与纯净钢
洁净关钢于一纯般净是钢指(对pu钢ri中ty非st金ee属l)夹或杂洁物净(钢主(要c是lea氧n化st物ee、l) 硫的化概物念), 进目行前严国格内控外制尚的无钢统种一, 这的主定要义包。括: 钢中总氧含量低, 非金属夹 杂物数量少、尺寸小、分布均匀、脆性夹杂物少以及合适的夹 杂物形状。
纯净钢除了要考虑[S]+[P]+[N]+[O]+[H]五大元素外，随废钢
量的增加，还要关注Cu、Zr、Sn、Bi、Pb等伴生元素。
研究发现，即Байду номын сангаас将钢中总氧降到10ppm以下，钢液中仍 然存在15微米尺度的夹杂物，因此洁净钢的研究目前沿 着两种发展方向进行： 一种是控制钢中总氧量来降低夹杂物含量； 另一种是控制夹杂物成分以减小其对钢性能的影响。
洁净钢是一个相对概念
当1.2某钢0世中一纪的杂杂6质0质年含元代量素：降或[S]非低+[金P到]属+什[N夹么]杂+[水O物]平直+[H接决]或<定9间0于0接p钢p影m种响；和产产品的品生用产途； 性金么不程能属这同度或夹种的决使杂钢年定用物就78代 于性的可00年年， 装能数以代代对 备时量认：：，、为洁 和[[SS该尺是净工]]++钢寸洁[[钢艺PP就或净]]++有现不分钢[[NN不代是布。]]++同化洁对可[[OO净产见的水]]++钢品，[[平要HH；的“]]。求<<而性洁8600；如能净00pp有果都钢ppmm害杂没”；；质有不元元影同素素响于降或，“低非那纯 净念地<22钢不生.0高p”是产p附的为出m加概了可；9值念一以0年夹，味稳产代杂“追定品：物洁求地对[S净纯满数]洁+钢净足量[P净”用,]而要+度并户[是N少不加的]为+；指工[要了O夹越和]能求+纯使杂[够H是越用物]高<：好要1效尺0。求0T率寸p[所的p、O要m以优]低；要小质,成洁低商<本净5品0、钢μ钢成的m材批概；。 这夹2样杂1世的物纪“形洁态净要钢合”概适[S念。]+不[P仅]+具[N有]+质[O量]+含[H义]<,5而0p且pm具。有经济含义。
高纯净IF钢冶金工艺开发研究
粉末冶金高速钢是一种具有高硬度、高耐磨性和高耐腐蚀性的高速钢材料，广 泛应用于制造高性能的刀具、模具和机械零件。本次演示将粉末冶金高速钢生 产工艺的发展历程、工艺流程、技术要点、现状和前景等方面进行详细阐述。
粉末冶金高速钢生产工艺是将高速钢粉末通过压制和烧结的过程，制成具有一 定形状和性能的高速钢制品。这种生产工艺具有生产效率高、材料利用率高、 制造成本低等优点，成为现代制造业中备受的技术之一。
2、硬度：铁素体区热轧工艺还可以提高IF钢的硬度。这是因为细化晶粒和析 出强化增加了位错密度和碳氮化物数量，从而提高了材料的硬化程度。
3、冲击韧性：冲击韧性是衡量材料韧性的重要指标。通过铁素体区热轧工艺， 可以优化材料的织构，提高其冲击韧性。冲击试验结果表明，经过铁素体区热 轧处理的IF钢具有更好的冲击韧性。
在本研究中，我们采用电炉+炉外精炼的工艺路线，具体流程如下：
1、电炉熔炼：将废钢、生铁、合金等原材料加入电炉中进行熔炼，通过电能 转化为热能，使原材料熔化混合。
2、炉外精炼：将电炉熔炼得到的钢水倒入精炼炉中进行进一步处理。通过控 制炉内气氛、温度、成分等条件，对钢水中的杂质、气体、夹杂物等进行去除， 达到高纯净度的要求。
粉末冶金高速钢生产工艺的技术要点包括粉末的制备技术、处理技术、成型技 术等。粉末的制备技术包括气相法、液相法和固相法等，应根据不同的应用场 景选择合适的制备方法。处理技术主要包括热处理、表面处理等，以提高材料 的性能。成型技术主要包括压制和烧结等，应选择合适的成型方式，以保证产 品的质量和性能。
目前，粉末冶金高速钢生产工艺在国内外得到了广泛应用。国内外的生产现状 表明，粉末冶金高速钢生产工艺具有广阔的市场前景。特别是在制造高性能刀 具和模具等领域，粉末冶金高速钢具有很大的竞争优势。随着技术的不断进步 和应用领域的不断拓展，粉末冶金高速钢生产工艺将会得到更加广泛的应用。
纯净钢生产技术
≤15
≤10 ≤2
厚 板
低温 9% 抗低 用钢 Nb钢 温脆
抗撕 裂钢 高强 度钢 抗撕 裂性
≤30
≤10≤10 Leabharlann 2纯净钢质量要求及纯净水平要求
产品 用途 钢种
轴承 钢 不锈 钢 轴承 钢
要求
疲劳 寿命 电蚀 性能 疲劳 性能 疲劳 性能 断裂 疲劳
C
N
≤50
T.O
≤10 ≤20 ≤10 ≤15 ≤30
X100 0.02~0.04 1.6~1.8 ≤0.001 ≤0.005 0.05 0.08 0.015 0.15~0.3 任选
国外钢中杂质元素单体控制水平的发展趋势（极限值）
年份 C 1960 1970 1980 1990 1996 2000 200 80 30 10 5 4 S 200 40 10 4 5 0.6 P 200 100 40 10 10 3 元素/10-6 N 40 30 20 10 10 6 H 3 2 1 0．8 <1 0.5 T．O 40 30 10 7 5 2
钢中T[O]量与产品质量关系： （1）轴承钢T[O]由30³10-6降到5³10-6，疲劳寿命提高100倍。 （2）钢中T[O]与冷轧板表面质量存在明显的对应关系。
美国Weirton公司生产0.15mm厚薄板，在DTR生产线上检查120 个板卷发现：
T[O]/10-6 质量指数
15～20
21～25 26～30 >30
66
83-119 82-187
本钢纯净钢的纯净水平
钢种 C/ppm P/ppm S/ppm O/ppm N/ppm ∑/ppm
IF
X70
14-28
30-60
纯净钢的冶炼原理是
纯净钢的冶炼原理是纯净钢，是指在没有任何杂质的情况下，钢中存在的元素只有铁和不超过0.03%的碳，因此，纯净钢的制备是一个非常复杂和精细的过程。
纯净钢的冶炼原理主要包括三个方面：炉料制备、还原反应和净化处理。
一、炉料制备炉料制备是纯净钢的冶炼过程中的首要环节。
炉料的质量和配比直接影响到纯净钢的质量和数量。
合理的配料和制备方法能够极大地提高炉料的质量并减少浪费。
制备炉料的过程一般包括如下步骤：1. 烧结矿制备：将铁矿石和其他原料通过高温烧结成为块状物，这样可以大大提高炉料的效率。
2. 生铁制备：生铁是指由铁矿石还原制备而成的铁合金，生铁的质量直接影响到钢的质量。
生铁的制备一般采用高炉炼铁的方法。
3. 废钢制备：废钢是指工业废料中的钢材物料，包括废旧钢材、废钢毛坯等。
废钢经过回收和分选处理后，可用于制备炉料。
二、还原反应还原反应是制备纯净钢的关键步骤之一，纯净钢的制备主要依赖于还原反应。
还原反应是指将炉料中的氧化铁还原成为金属铁的化学反应。
纯净钢的还原反应一般分为两个阶段：1. 固相还原：将氧化铁中的氧还原成为气态的二氧化碳和一氧化碳。
固相还原主要发生在反应物的颗粒表面。
2. 液相还原：氧化铁中剩余的氧进一步与一氧化碳反应，产生二氧化碳和金属铁。
液相还原反应主要发生在液态金属铁与固相矿石之间的交界处。
在还原反应中，炉壁和炉底、炉顶都会对还原有一定的影响。
因此，在还原反应的制备中，还需要考虑炉壁和炉底、炉顶的防护措施。
三、净化处理净化处理是指对钢中的杂质进行处理，最终获得纯净钢。
钢的净化处理通常包括：1. 液体净化：液体净化是指在液态状态下将二氧化碳、氧气、氩气等气体通入钢中，以吹去钢液中的杂质和氧化物。
这种方法可以大大提高钢的纯度。
2. 真空处理：真空处理是指在真空条件下将钢液和钢坯中的气体吸出，从而减少气体对钢中的影响。
3. 气氛保护技术：在钢冶炼过程中，钢液和钢坯会受到氧化和氧化剂的影响，因此，气氛保护技术可以保证钢在高温状态下不受氧化，从而提高纯度。
简述纯净钢生产技术的特点
简述纯净钢生产技术的特点一、引言纯净钢是一种高品质的特种钢，具有高强度、高韧性、高耐腐蚀性等优点，被广泛应用于航空航天、汽车制造、机械制造等领域。
本文将从纯净钢的生产技术入手，详细介绍纯净钢生产技术的特点。
二、纯净钢生产技术的概述纯净钢生产技术是指通过对原料进行精细控制，使得最终产品中不含任何杂质和夹杂物的一种特殊生产工艺。
其主要包括冶炼、铸造和加工三个环节。
1. 冶炼：冶炼是指将原料进行加热和化学反应，使其转化为所需成分的过程。
在纯净钢冶炼过程中，需要控制原料成分和温度等参数，并采用真空冶炼或气体保护等技术，以保证产品质量。
2. 铸造：铸造是指将液态金属注入模具中，在模具中形成所需形状的过程。
在纯净钢铸造过程中，需要控制铸造温度、铸造速度和模具设计等参数，以保证产品质量。
3. 加工：加工是指对铸造好的产品进行机械或热处理等工艺，以达到所需性能的过程。
在纯净钢加工过程中，需要控制加工温度、加工压力和加工速度等参数，以保证产品质量。
三、纯净钢生产技术的特点1. 精细控制：纯净钢生产技术需要对原料成分、温度、压力等参数进行精细控制，以保证产品质量。
因此，该技术具有高要求的人员素质和设备条件。
2. 高成本：纯净钢生产技术需要采用真空冶炼或气体保护等高端技术，同时还需要使用高品质原材料和优质设备。
因此，该技术的生产成本较高。
3. 高品质：纯净钢生产技术可以去除杂质和夹杂物等不良物质，并得到均匀细致的组织结构。
因此，该技术所生产的产品具有高强度、高韧性、高耐腐蚀性等优点。
4. 应用广泛：纯净钢所具有的高品质特性，使得其在航空航天、汽车制造、机械制造等领域得到广泛应用。
同时，随着技术的不断进步，纯净钢的应用范围还将不断扩大。
四、结论纯净钢生产技术是一种高端的特种钢生产工艺，具有精细控制、高成本、高品质和广泛应用等特点。
在未来的发展中，随着技术的不断进步和市场需求的不断扩大，纯净钢生产技术将会得到更加广泛的应用和推广。
钢水纯净度控制PPT课件
连铸坯质量控制
优化连铸工艺参数，减少 铸坯内部缺陷；采用电磁 搅拌等技术，改善铸坯质 量。
04
夹杂物形态控制与变性处理
夹杂物分类及来源
夹杂物分类
根据夹杂物的性质、形态和来源，可分为内生夹杂物和外来 夹杂物两大类。内生夹杂物是在钢液凝固过程中由于溶解度 降低、偏析等原因析出的，而外来夹杂物则是由于原料不纯 、炉衬侵蚀等原因引入的。
电炉冶炼工艺
优化供电制度，提高电效率；采用泡沫渣 技术，减少钢液吸气。
炉外精炼工艺
采用真空处理、吹氩搅拌等技术，进一步 去除钢中夹杂物和气体。
二次精炼技术
钢包精炼
在钢包内对钢液进行加热 、搅拌、真空处理等操作 ，提高钢液纯净度。
中间包冶金
在中间包内采用过滤器、 加热器等设备，对钢液进 行净化处理。
高锰硫比可以控制硫化物的形态。
02
精炼处理
采用真空脱气、炉外精炼等技术手段，可以进一步降低钢液中的气体和
杂质含量，提高钢液的纯净度。例如，通过真空脱气处理可以降低钢液
中的氢含量，减少白点等缺陷的产生。
03
过滤技术
在钢液凝固前，采用过滤技术可以去除钢液中的大尺寸夹杂物，提高铸
坯的质量。常用的过滤技术包括陶瓷过滤器、金属网过滤器等。
影响因素及危害
影响因素
炼钢原料、冶炼工艺、炉渣性能、耐火材料、钢包处理等都是影响钢水纯净度的 重要因素。
危害
非金属夹杂物和有害元素的存在会降低钢的力学性能、耐蚀性能和加工性能，严 重影响钢材的使用寿命和安全性。如：降低钢的韧性、塑性和疲劳强度；造成应 力集中，促进钢的脆化；影响钢的耐蚀性和耐磨性等。
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浅议纯净钢的生产技术
浅议纯净钢的生产技术文章简要探讨了纯净钢的概念，分析了宣钢近几年纯净钢的冶炼工艺技术情况，为后续纯净钢产品的生产提供有益的借鉴。
标签：纯净钢；炼钢；连铸前言近二十年来，随着转炉炼钢技术的日益成熟和连铸技术、炉外处理技术的推广和发展，钢材纯净度明显提高，进而改善了钢材的加工性能和使用性能，适应了高强度、长寿命、耐腐蚀、在恶劣条件下工作的需要，就必须进行纯净钢的炼制。
文章将对纯净钢的概念进行解释，分析宣钢近几年纯净钢的冶炼工艺技术情况，为后续纯净钢产品的生产提供有借鉴。
1 纯净钢的概念纯净钢是一个相对的概念。
纯净钢对钢中的杂质元素含量要求非常严格，其中，硫、磷两种元素的含量应控制在万分之一以内，同时，对氢、氧和其它低熔点金属元素含量的要求要远远高于普通钢。
纯净钢标准下氧、硫、磷、氢、氮这五种元素含量非常低。
2 纯净钢的生产技术宣钢纯净钢冶炼技术以铁水预处理、转炉过程控制、终点控制、LF精炼以及连铸过程防止卷渣和二次氧化为主线展开。
2.1 铁水预处理上世紀八十年代以来，生产优质低磷、低硫钢必须注重铁水的预处理工艺，通过铁水预处理可以讲转炉中铁水的杂质元素含量降低至成品钢水平。
采用固体脱硫剂进行铁水脱硫，是纯净钢生产平台的重要环节。
不同温度下（1500-1600℃），脱硫能力最强的是镁，而CaO/CaC2是成本最低的，所以应用最广泛的是Mg/CaO和CaO/CaC2。
铁水预处理脱硫生产超低硫钢的工艺关键是要及时去除脱硫渣，以防止在炼钢过程中回硫。
2.2 转炉过程控制2.2.1 转炉过程双渣冶炼工艺与终点高拉碳操作采用双渣冶炼工艺去磷，在冶炼3分钟后倒前期渣，倒渣量为总渣量的1/2-3/5。
冶炼前期脱磷率为70-80%，可将铁水磷含量降到0.030%以下。
为降低转炉钢水含氧量，并同时获得良好的去磷效果，转炉终点钢水碳含量控制在0.35-0.45%。
转炉终点钢水成分见表1。
表1 宣钢转炉终点钢水化学成分2.2.2 出钢操作出钢时间不小于4分钟；由于转炉内流出的氧化性炉渣会增加氧化物夹杂，故采用挡渣锥挡渣出钢操作，钢包内渣层厚度控制在70mm以下，保证挡渣成功率在90%以上，避免出钢下渣，解决了回磷问题同时提高合金吸收水平，实现转炉出钢至成品过程中控制磷含量在0.008%以内。
纯净钢
纯净钢目前，国内外对汽车板、管线钢、深冲板等高端钢铁产品按纯净钢要求进行生产。
炼钢生产中对纯净钢质量控制的基本要求，一是要求钢的洁净度高、成分控制准确、稳定；二是要求铸坯质量好铸坯的表面及内部缺陷要尽可能少。
因此，通常在炼钢前工序进行铁水预处理脱硫、脱磷，以减轻精炼负荷；在精炼后期要求进行ca处理，以保证连铸的可浇性。
连铸全过程实行保护浇注和采用合理的中间包冶金技术，以降低钢中n、h、o和夹杂物的含量；应用结晶器电磁技术，为夹杂物的排除创造条件。
钢中杂质元素控制水平纯净钢不仅要求对钢中非金属夹杂物进行严格控制，而且要求一切钢中其他。
杂质元素含量也尽可能少。
钢中的杂质元素一般是指c、s、p、n、h、o，现在也把钢中微量元素(pb、as、sb、bi、cu、sn)包括在杂质元素之列。
这主要针对电炉炼钢过程中上述微量元素难以去除，且随着废钢的不断返回利用，这些微量元素在钢中不断富集，其有害作用日益突出。
对于不同钢种，其中的杂质元素种类也不尽相同。
如硫在易切削钢中为有益元素；磷在含磷钢中是强化元素；氮在不锈钢中可以代替一部分镍等合金元素，发挥强化作用并提高钢的强度。
由于炼钢技术的进步，铁水预处理、炉外精炼以及板坯连铸连轧相关技术发展较快，对钢中各杂质元素单体控制水平也逐年提高，其发展趋势如下表所示。
钢中杂质元素单体控制水平发展趋势(单位：ppm)元素1960年1970年1980年1990年1996年2000年2004年c 200 80 30 10 5 4 4s 200 40 10 4 5 0.6 0.5p 200 100 40 10 10 3 3n 40 30 20 10 10 6 5h 3 2 1 0.8 ＜1 0.5 0.3t[o] 40 30 10 7 5 2 1钢水纯净度的要求一般来说，纯净钢是以氧化物夹杂(以总氧t[o]表示)和夹杂物尺寸来衡量的。
对钢纯净度的要求一是钢水中夹杂物要少，总氧t[o]要低。
纯净钢的冶炼基本原理是
纯净钢的冶炼基本原理是纯净钢是指含碳量低于1.5%的低合金钢，其冶炼基本原理涉及多个方面，如原料的选择、炼钢工艺以及冶炼过程中的温度、压力等因素。
下面将详细介绍纯净钢的冶炼基本原理。
一、原料的选择纯净钢的冶炼需要优质的铁矿石作为主要原料，同时还需要加入适量的合金元素、提高炉渣的碱度等。
常用的铁矿石有磁铁矿、赤铁矿等，主要为了提供足够的铁和一定的矿物质含量。
合金元素通常选用锰、铬、钒等合金元素，以增强钢的特性。
二、炼钢工艺纯净钢的冶炼工艺通常采用电弧炉冶炼或转炉炼钢，这两种方法能够提供高温、高压的环境，有利于加快冶炼反应速度和提高炉渣的流动性。
1. 电弧炉冶炼：电弧炉是通过电弧加热材料，使其达到高温熔化，然后进行冶炼的炉子。
用于纯净钢冶炼的电弧炉通常分为直流电弧炉和交流电弧炉两种。
在电弧炉内，通过控制电流和电压，使炉内的原料得到足够高的温度，以便将铁矿石和其他合金元素熔化后进行反应。
同时，通过炉内的电弧和电流，还能够促进杂质和气体的脱除，提高钢的纯净度。
2. 转炉炼钢：转炉是一种倾转圆筒状的装置，使用转炉炼钢法，可以将铁矿石内的铁和其他合金元素完全熔化，实现冶炼和炉渣脱除的目标。
转炉分为氧气转炉和气体燃料转炉两种。
在炼钢过程中，通过喷吹氧气或其他气体使炉内氧气含量增加，从而提高炉内的热效应，促进炉渣中杂质的氧化和脱除。
三、冶炼过程中的温度、压力、气氛控制纯净钢的冶炼过程中，对温度、压力、气氛进行控制非常重要，直接影响到冶炼反应和最终钢材的质量。
1. 温度控制：纯净钢的冶炼需要高温环境，通常冶炼温度在1500以上。
通过控制电弧炉的电流和电压，或者通过喷吹氧气的方式，提高炉内的温度，使原料快速熔化并达到冶炼反应所需的温度。
2. 压力控制：在炼钢过程中，炉内的压力、流动速度等也会影响到冶炼反应和炉渣的脱除。
适当的压力可以促进炉渣的流动性，使炉渣中的杂质更容易脱离，提高钢的纯净度。
3. 气氛控制：炉内的气氛对于冶炼反应和钢材质量也有很大影响。
品种钢与洁净钢冶炼
1 纯净钢生产工艺的基础理念
镇
硅镇静钢： Si+Mn;
静
钢 的
硅铝镇静钢： Si+Mn+
脱
Байду номын сангаас
少量 Al;
氧
方
铝镇静钢：用过剩铝脱氧，
法
[Al]S>0.01%.
1 纯净钢生产工艺的基础理念
硅镇静钢
❖ 对于硅镇静钢， 控制Mn/Si，使其生成液态的MnO·SiO2,钢 水可浇性好，但与Si、Mn相平衡的[O]D高，约为（40-60） ppm,在结晶器内钢水凝固时易产生皮下针孔和气泡，影响 铸坯质量。
加铝较多，[Al]s较高，采用重钙处理
溶解钙与钢水中固相氧化铝生成不同组成的 钙铝酸盐夹杂。 应控制钢中钙含量，避免生成中间相CA6等 而生成液相的12CaO·7Al2O3，有利于夹杂物 上浮，也能够防止水口堵塞。
1 纯净钢生产工艺的基础理念
❖ 生成的铝酸钙夹杂中富集CaO, 具有高的硫容量, 能吸收足够的硫, 当 钢水凝固时, 夹杂物中硫的溶解度降低, 硫化物沉淀形成中心为铝酸钙, 外壳为CaS的双相夹杂。
由于钢包精炼能够精确控制钢液成 分、钢液洁净度和温度，因此成为二次 精炼中最常用的设备。
1 纯净钢生产工艺的基础理念
④ 真空电弧加热脱气
真空电弧加热脱气法最初于20世纪60年代开始应用。它 包括真空室内石墨电极加热，钢包底部吹氩搅拌。
真空、搅拌、加热和合成渣精炼为脱 氢、去除夹杂物和脱硫提供了充足的条件。 在真空下加入合金能够准确的调节钢液成分 并提高合金的收得率，在处理末期喂入钙丝 对夹杂物进行变性处理。真空电弧加热脱气 能够在连铸前对每炉钢水温度进行准确的控 制。利用钢包脱气装置，VAD可以促进钢渣 间的反应，在处理过程产生并去除夹杂物。
论纯净钢及其生产技术
论纯净钢及其生产技术一、引言纯净钢是一种特殊的钢材，它具有非常低的杂质含量和高度的纯度。
由于其优异的物理和化学性能，纯净钢被广泛应用于高端领域，如航空航天、汽车制造和电子设备等。
本文将深入探讨纯净钢的背景、生产技术和应用领域等方面内容。
二、背景纯净钢是通过去除钢材中的杂质和不纯物来获得的，其主要成分是铁和碳。
相比普通钢材，纯净钢的含碳量更低，其中的杂质元素也更少。
这些杂质元素可能会对钢材的强度、韧性和耐蚀性等性能造成负面影响，因此去除它们可以提高钢材的整体质量和性能。
三、纯净钢的生产技术1. 高纯度原料的选择生产纯净钢的第一步是选择高纯度的原料。
优质的生铁和高纯度的铁合金是制备纯净钢的理想原料。
生铁中的杂质元素可以通过冶炼和脱硫等过程进行去除，而铁合金则可以根据需要调整合金成分，以满足不同纯净钢的要求。
2. 熔炼选择好原料后，下一步是进行熔炼过程。
熔炼可以通过电弧炉、感应炉或氧气顶吹转炉等设备进行。
在熔炼过程中，原料中的杂质和不纯物将逐渐被溶解、氧化或挥发掉，从而得到高度纯净的熔体。
3. 净化熔炼后的熔体尚存在一些微量杂质，净化过程可以通过氧化、还原、淬火等方法来去除。
常用的净化方法包括LF法、VOD法和RH法等。
这些方法可以有效地去除熔体中的氧化物、硫、氢等杂质，从而提高钢材的纯度。
4. 结晶和热处理净化后的熔体通过结晶和热处理过程得到成品钢材。
结晶过程采用连铸技术，通过模具使熔体逐渐凝固，并形成连续的钢坯。
然后，钢坯经过进一步的加热、轧制和热处理等工艺步骤，得到最终的纯净钢材。
四、纯净钢的应用领域由于其卓越的性能，纯净钢在众多领域都有广泛的应用。
1.航空航天：纯净钢被广泛应用于航空发动机、飞机构件和航空航天设备中。
其高强度和低重量使得飞行器更加节能高效。
2.汽车制造：纯净钢在汽车制造中有着重要的应用。
它可以用于制造车身和安全构件，提高汽车的碰撞安全性和燃油效率。
3.电子设备：纯净钢在电子设备的制造中也有应用。
纯净钢
纯净钢(clean steel) 含非金属夹杂物和气体很少的钢，或者说含氧、硫、磷、氢、氮5种有害元素很少的钢。
非金属夹杂物对钢质量有很大害处，含有夹杂物可说是钢不清洁，非金属夹杂物的大小和形态是评吹chuj价钢的洁净度的标志。
氧、硫、磷、氢、氮是钢中的杂质，含量多的钢被认为是不纯的。
研究证明，钢材中发现的非金属夹杂物大多是在钢液凝固时有害杂质元素偏析浓缩而与金属元素结合形成的。
当然有些有害元素除生成夹杂物之外还有其他危害作用。
但总的看来，非金属夹杂物的数量或5种有害元素的含量水平都可以代表钢的纯净度。
20世纪80年代初期，钢的纯净度水平在100t熔炼炉规模上已达到氧、硫、磷、氢、氮5元素的浓度总和为0．005％(5010-6)，其中[H]≤0．710-6，[N]≤1510-6，[O]≤1010-6，[P]≤1510-6，[s]≤510-6。
对于低碳的软钢，碳含量可达到2010-6以下。
钢中非金属夹杂物的形态和尺寸分布比含量多少更为重要。
随着炼钢工艺过程使用废钢比例的增大，钢中混入的有色金属元素也增多起来，特别是铅、铋、砷、锑、锡5种痕量元素也成为生产纯净钢应该注意的问题。
由于它们含量都是10-6级，凝固后多偏聚在晶界上，往往对钢的性能有很大危害。
但分析这样微小浓度的仪器缺乏，在经常生产中很少去分析它们，还难以对它们的影响作出定量判断，因而也还没有一个纯净与不纯净的明确界限。
纯净钢是一个相对的概念，它的确切定义一直是变动的。
纯净与否往往取决于观察者的判断。
有些钢在50年代算纯净的，到了80年代就不算纯净了。
对于一般用途的钢，50μm大小的夹杂物可允许存在，而对于精密轴承就不允许了。
因此需根据对钢材性能的不同要求，订出钢的纯净度的合理指标，以便经济合理地生产和使用优质钢材。
纯净钢生产是通过各种设备和工艺手段不断净化、提纯优化的过程。
目前在大规模生产纯净钢的生产流程上采用了许多先进技术，包括铁水预处理、转炉炼钢、挡渣出钢、炉外精炼和连铸等工艺环节。
炼钢新技术之纯净钢冶炼
炼钢新技术之纯净钢冶炼摘要：建设高效低成本洁净钢平台是市场和时代发展的要求，是洁净钢生产领域的重大技术革命。
其目标是实现转炉直接冶炼洁净钢，并使转炉生产效率提高1倍，洁净钢生产成本低于传统转炉普通钢。
本文旨在简单介绍纯净钢的工艺流程，是大家都纯净钢冶炼有一个全面的认识！关键字：纯净钢脱磷脱硫脱碳预处理一、前言钢的洁净度是反映钢的总体质量水平的重要标志，是钢的内在质量的保证指标。
钢的洁净度通常由钢中有害元素含量以及非金属夹杂物的数量、形态和尺寸来评价。
为了获得“清洁和纯净”的钢，常常要降低和控制钢的C、P、S、N、H和T.O，因为这些元素的单一或综合作用的结果，可以大大地影响钢的性能，如抗拉强度、成型性、韧性、可焊性、抗裂纹和抗腐蚀性、各向异性、疲劳性能等。
因此，为了改善钢的性能，当今钢铁冶金技术特别注意降低钢中的P、S、N、H、T.O，并根据钢种需要降低和控制钢中C的含量。
近半个世纪以来，特别是钢铁产品面临被新型工程材料如铝、塑料、玻璃等取代的巨大压力和挑战的今天，提高钢的洁净度越来越成为钢铁冶金技术研究的重要课题，也可以说提高钢的洁净度已成为每一个钢铁产品的任务。
生产纯净钢，一是要提高钢的纯净度，二是严格控制钢中非金属夹杂物的数量和形态。
不同钢种对纯净度的要求和对夹杂物的敏感性不同。
表1是典型钢种的洁净度的要求。
因此，在激烈的市场竞争条件下，提高钢的洁净度，进一步减少钢中夹杂物的含量，是冶金企业提高产品竞争力的主要途径之一。
上述原因使纯净钢及其生产技术迅速发展。
目前国内外许多钢厂已建立起大规模生产超纯净钢(钢中杂质总量：S+P+N+H+T.O≤100ppm)生产体制。
本文力图对纯净钢及其生产工艺的发展进行综述，以及分析洁净钢发展的前景。
二、纯净钢种简介１超低硫钢生产技术铁水脱硫是一种经济、有效的脱硫方法，在工业生产终得到了广泛的应用。
宝钢曾先后采用了混铁车（ＣａＯ系、ＣａＣ２系脱硫剂）和铁水包（Ｍｇ系脱硫剂）两种脱硫方式。
浅谈纯净钢生产技术
浅谈纯净钢生产技术纯净钢是一种优质的金属材料，具有高强度、耐腐蚀和耐磨损等特点，广泛应用于船舶、桥梁、汽车、机械等行业。
纯净钢生产技术是指生产这种优质钢材的过程和方法。
本文将从原料选择、冶炼、净化和制造等方面，浅谈纯净钢生产技术。
首先，原料选择是纯净钢生产的首要环节。
优质钢材中所含的不合格元素如硫、磷、砷等都会对钢材的性能产生不利影响。
因此，在纯净钢生产中，原料选择十分重要。
通常采用高纯度的铁矿石、废钢和合金等作为原料，对原料进行严格的检测和筛选，确保原料的质量和纯度。
其次，冶炼是纯净钢生产的关键步骤。
常见的冶炼方法有转炉法、电炉法和方法等。
转炉法是最常用的冶炼方法之一，其优点是适用于各种不同种类的铁矿石和废钢，同时能够较好地控制冶炼过程中的氧化还原反应。
电炉法是采用电能作为热源，通过将电能转化为热能，使原料溶解并产生所需的反应。
而方法则是采用特殊设备，将原料加热至高温，利用物料间的扩散作用，使有害杂质从钢中分离出来。
净化是纯净钢生产的重要环节。
钢水净化是指去除钢液中的非金属杂质和有害元素，提高钢材的纯净度。
净化方法包括真空处理、氧气气泡除杂、注氢脱气等。
真空处理是通过将钢水置于真空环境中，借助真空度的高低和物相转变的特点，使得钢水中的氧、氮等气体和有害杂质得以去除。
氧气气泡除杂是通过引入氧气气泡，促使钢中的气泡沿气体侧向迅速上浮，带走气体和有害杂质。
注氢脱气则是通过向钢水中注入氢气，促使有害元素在氢气的作用下发生氢化反应，从而达到去除有害元素的目的。
最后，制造是纯净钢生产的最后一步。
制造过程中，主要包括热处理、轧制和加工。
热处理是将钢材加热至一定温度，然后通过快速冷却的方法，使钢材获得理想的力学性能。
轧制是将钢坯通过轧机进行塑性变形，使得钢材在尺寸和形状上得到满足需求的改变。
加工是将轧制后的钢材进行切割、焊接、打孔等工艺，制成最终的产品。
综上所述，纯净钢生产技术是一个复杂而严谨的过程。
原料选择、冶炼、净化和制造都是非常重要的环节，需要严格按照标准进行操作。
论纯净钢及其生产技术
制 ， 后 阐述 我 国纯净 钢的生 产现状 及趋 势 。 最
Ｃｌａ ｔ ｅ ｎｄ ＩｓＰｒ ｄ ｃｉ ｎ Ｔｅ ｈ ｉ ｕ ｓ ｅ ｎ Ｓ ｅ ｌａ ｔ ｏ ｕ ｔｏ ｃ ｎ ｑ ｅ
Ｉ ＡＵ Ｃｈｕ ｎ
（ ｇ ｎ ｔ ｆ ａ ｅ ｅ ｓＣｏ ｌｇ Ａｎ ａ ｇ Ｓ ａｆ ｎｄ Ｍ ｍｂ ｒ ｌｅ ｅ）
以赋予钢 新 的性能 ， 提 高耐磨 、 腐蚀 性等 ， 如 耐 因 此纯净钢 已成 为生产各 种高 附加 值产 品的基 础 ， 在 日益 激 烈 的 市 场 竞 争 中必 将 成 为 企 业 生 死 存 亡
的 决 定 因素 之 一 。表 １ 目前 典 型 的 纯 净 钢对 钢 是 中杂 质 元 素 和 非 金 属夹 杂 物 的 要 求 。
０ ０ ３ 降 低 到 ０ ０ ０ 时 ， 承 寿 命 可 提 高 ３ ． ０ ． ０５ 轴 ０ 倍 ； 轧 宽 带 硫 含 量 从 ０ ０ 降低 到 ０ ０ １ 时 ， 热 ．２ ． ０ 钢 的横 向 冲击 值 可提 高 ｌ ～ ｌ ２ ５倍 等 。此 外 ， 高 提
钢 的 纯 净 度 不 仅 提 高 了 钢 的 原 有 性 能 ， 且 还 可 而
其 害 处 日益 突 出 。
不 同钢 种 对 杂 质 元 素 的 含 量 要 求 不 同 的 ， 这
３ 纯 净 钢 生 产 技 术
维普资讯
刘春
论 纯 净 钢 及 其 生 产 技 术
表 １ 典 型 纯 净 钢 对 纯 度 和 洁 净 度 要 求 ［ ２ ］
Ｈ、 １ ６ ｏ， ９ ２年 Ｋ ｓ ｉｇ把 钢 中 微 量 元 素 （ ｂ Ａ 、 ｂ ｉｌ ｓｎ Ｐ 、 ｓＳ 、
Ｂ 、 ｕ Ｓ ） 包 括 在 杂 质 元 素 之 列 ［ ， 主要 是 因 ｉＣ 、 ｎ 也 １ 这 ］ 为 炼 钢 过 程 中 难 以 去 除 上 述 微 量 元 素 ， 着 废 钢 随 的 不 断返 回 利 用 ， 中 的 微 量 元 素 不 断 富集 ， 钢 因而
纯净钢简介及使用
•
4 行业对纯净钢的要求
• • • • 目前齿轮行业标准已将汽车用齿轮钢的氧含量规定为≤20ppm，而很多采用 LF+VD或LF+RH精炼处理的特殊钢厂家，已可以将齿轮钢的氧含量控制在 15ppm以下（国外一般水平）。 非金属夹杂物中B、D类夹杂对齿轮的疲劳寿命影响非常大，这两类夹杂物也 与氧含量有关，同时与非金属夹杂物的尺寸及分布有很大关系。 目前要求B类夹杂不大于2级，D类夹杂不大于l级。 A类夹杂对齿轮钢的疲劳寿命影响不大，并且随着易切削齿轮的发展，钢中对 硫含量的上、下限都提出了要求，因此齿轮钢今后对A类夹杂的数量、形态及 分布提出要求。 c类夹杂为硅酸盐类夹杂，由于冶炼装备的变化，目前国内大多数特钢厂都可 以达到1级以下的水平。
4 行业对纯净钢的要求
铃木加普腾 OTEVA70SC:在中等高温环境下具有高的抗扑来性能和抗松弛性能
4 行业对纯净钢的要求
4.2 轴承钢
•
轴承钢质量的优劣主要从三个方面来衡量：一是纯净度，即钢中夹杂物的含 量，主要是氧化物的含量;二是轴承钢的均匀性，一般指夹杂物的形态和分布; 三是钢材的表面质量，包括尺寸精度和表面裂纹等。
4 行业对纯净钢的要求
• • 日本大同特钢减少钛系夹杂减轻“疲劳度” 大同特钢生产采用MRAC-SSS工艺生产的高质量轴承钢，其钢中氧含量≤5ppm， 可以低到3.4ppm;钛含量≤5ppm;氮含量≤30ppm，并且可以得到极细小的氧化物 夹杂和钛系夹杂物。采用MARC工艺后，钢中未发现≥7.5μm的Al2O3氧化物夹 杂，并且钢中几乎不存在CaO-Al2O3系夹杂物。钢中钛的夹杂物含量少，尺寸 细小。 采用MRAC-SSS工艺生产的超纯净轴承钢的接触疲劳寿命得到延长，较传统精 炼工艺生产的轴承钢长25%以上！
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●轴承钢中总氧量每低1ppm，其寿命可提高10倍，目前轴
承钢中总氧量最好水平为平均4～6ppm，国内5～9ppm
●优质宽厚板和管线钢连铸坯总氧量要求小于10ppm，MnS
夹杂全部转化为球形CaS
● 用 于 易拉 罐 的 镀锡 板 要 求总 氧 含 量小 于 10ppm ， 钢 中
Al2O3夹杂物小于10μm
◆“clean steel” is defined as steel[1]
(1)low levels of the impurity elements such as sulfur， phosphorus， nitrogen， oxygen and hydrogen；
(2)controlled levels of the residual elements like copper， lead， zinc， nickel， chromium， bismuth， tin， antimony and magnesium；
•A.W.Cramb.Impurities in engineering materials， edited by C.L.Briant， Chapter 4， 1999， Marcel dekker， inc， 49-90
“The cleanliness of steel， like beauty， is very much in the eye of the beholder”
•纯净钢简介
（1）纯净钢的概念
•洁净钢( clean steel) ：指对钢中非金属夹杂物 (主要是氧化物、硫化物) 进行严格控制的钢种， 这主要包括: 钢中总氧含量低， 非金属夹杂物 数量少、尺寸小、分布均匀、脆性夹杂物少以 及合适的夹杂物形状。
•纯净钢(purity steel)：是指除对钢中非金属夹 杂物进行严格控制以外， 钢中其它杂质元素含 量也少的钢种。
• 日本神户制钢的Nishi和Ogawa等用真空感应炉(VIF)熔炼出航空工业用 的250马氏体时效钢时，将T.O、S和N分别降低到(2-5)×10-6、(2-3)×10-6和 (6-9)×10-6，钢中的夹杂物尺寸最大为6～8μm，主要分布在2～4μm之间。
• Fukumoto和Mitchell用电子束冷坩埚熔炼法(EBCHM)熔炼适用于电子 元件的奥氏体不锈钢时，将钢的[T.O]降低到(2-3)×10-6，钢中的氧化物夹杂 主要来自原始合金中的CaO夹杂。
1980 30 10 40 20
1990 10 4 10 10
1996 5 5 10 10
2000 4 0.6 3 6
H T.O 3 40 2 30 1 10 0.8 7 <1 5 0.5 2
实际冶炼过程成分变化情况
C/% Si/% Mn/% P/% S/% N/% T.O/% T/℃
铁水 4.0~4.5 0.25~0.7 0.2~0.4 <0.25 <0.04
• 因此,所谓的“零夹杂”钢实质上是指“零氧化物夹杂”钢。要获得真 正的“零夹杂”钢,除了控制钢中的氧含量以及脱氧元素含量及偏析,使它 们的溶度积低于固相线温度时的平衡溶度积,以防止在固相线温度以前析出 氧化物夹杂以外,还在于如何使原始合金带来的氧化物夹杂从钢中气化去除, 即:
（4）零氧化物夹杂钢
通常纯净钢生产工艺包括以下几部分： 铁水预处理， 转 炉复吹， 出钢挡渣、扒渣、对炉渣改性，二次精炼(真空、吹 气、加热、造渣)、全程保护浇铸、中间包冶金、结晶器冶金及 采取各种促使夹杂物去除的措施等。
一位网友：
“我认为洁净钢的定义应如下:当钢中的非金属夹杂物 直接或间接地影响产品的生产性能或使用性能时，该钢就 不是洁净钢;而如果非金属夹杂物的数量、尺寸或分布对产 品的性能都没有影响，那么这种钢就可以认为是洁净钢。
脱氧产物锰铝榴石(3MnO·Al2O3·3SiO2)在加工后钢材中呈细小 分散夹杂，对性能影响不大。
◆ 夹杂物过滤器 一种是ZrO2过滤器可过滤液态及固态夹杂，一种是多孔隙泡沫筛
可以将[O]降低42%;还有一种MgO、Al2O3及ZrO2粉末填塞过滤层，使不 锈 钢 中 Al2O3 夹 杂 物 降 低 20% ～ 70% ， 用 于 Ni 基 合 金 过 滤 夹 杂 物 降 低 44%～55%。
•自李正邦《超洁净钢和零非金属夹杂钢 》
生产显微夹杂钢关键技术
◆深脱氧技术 在真空处理设备中(RH-KTB、VODC、LF-VD)钢水进行真空碳脱氧，
只要降低PCO就可以达到降[O]的目的，由于氧的传质是反应限制性环 节，深脱氧需要足够时间。随后进行沉淀脱氧，使用复合脱氧剂SiMn-Al，脱氧产物熔点低，在钢液中碰撞易于聚合成大颗粒夹杂而浮 出钢液表面。
气泡上一同浮出钢液。
（4）零氧化物夹杂钢
• 目前国内外大规模生产的IF洁净钢中C、S、P、N、H、T.O之和不大 于100×10-6，不少冶金学家将超洁净钢界定为C、S、P、N、H、T.O质量 分数之和不大于40×10-6，作者认为，针对不同钢种及要求，采用不同 精炼手段，各个突破，可以达到上述洁净要求。 • Kiedssling提出夹杂物“临界尺寸”的概念，根据断裂韧性KIC的 要求，夹杂物“临界尺寸”为5～8μm。当夹杂物小于5μm时，钢材在 负荷条件下，不再发生裂纹扩展，可将此界定为超洁净钢标准之一。 • 近年来，加拿大Mitchell教授和新日铁Fukumoto博士提出“零氧化 物夹杂钢”的概念。
用于高层建筑、重载桥梁、海洋设施等重要用途钢板目前 硫控制在80ppm以下，将来会降到50ppm以下
用于含H2S等酸性介质油气输送用管线钢硫含量目前已降 低到（5-1）ppm
对于新一代汽车 用超深冲 IF 钢冷轧钢板 ，氮要 求低于 25ppm
用于轮胎的钢帘线要求钢中总氧含量小于10ppm，夹杂 物尺寸小于5μm
高到109。
纯净钢的生产主要集中在两方面： （1） 尽量减少钢中杂质元素的含量；
减少钢中溶质元素的含量主要在各种铁水预处理以及二次 精炼设备中营造最佳去除的热力学和动力学条件来实现， 钢中 夹杂物的控制主要是减少其生成、对其进行改性、促其上浮。 （2） 严格控制钢中的夹杂物，包括夹杂物的数量、尺寸、分 布、形状、类型。
减少钢中的杂质含量，可以显著地改善钢材的延展性、韧 性、加工、焊接、抗腐蚀等性能。
对于钢性能要求不同，纯净度所要求的控制因素也不同。
如：
IF钢：要获得成品钢材的高延展性、高r值以及优良的表面 性能，要求钢中碳、氮、氧含量尽可能低；
管线钢：为了提高钢的冲击韧性及抗HIC的能力则要求钢 中硫、磷含量尽可能低。
(3)a low frequency of product defects associated with the presence of nonmetallic inclusions created during
steelmaking， ladle metallurgy， casting and rolling.
应该说，洁净钢的概念不是为了制备样品，也不是一 味追求纯净，而是为了高效率、低成本地生产出成批可满 足用户要求的优质商品钢材。”
国外钢中杂质元素单体控制水平的发 展趋势（20世纪预测的极限值）
年份 C
元 素 /1 0 -6 SPN
1960 200 200 200 40
1970 80 40 100 30
●生产汽车外板（O5板）要求钢中总氧含量小于20ppm，且
Al2O3杂物尺寸小于20μm
（3）显微夹杂钢
◆早年瑞典将尺寸为1～100μm夹杂划为“显微夹杂物”。近年较多著作将1～ 20μm定为显微夹杂。
要求显微级夹杂的几种典型超纯净钢 ◆深冲汽车板及易拉罐薄板
IF钢要求：[T.O]≤20×10-6，夹杂物尺寸≤20μm; DI钢要求：[T.O]≤30×10-6。 ◆子午线轮胎冷拉钢丝：要求钢液中酸溶铝[Al]sol=(2-5)×10-6，[T.O]≤20×106、夹杂物尺寸≤20μm，夹杂物成分中Al2O3尽量少，呈典型塑性夹杂物。 ◆阀门弹簧钢：夹杂物尺寸≤20μm，夹杂物为硅酸盐(CaO·Al2O3·SiO2)，夹杂 物成分中(Al2O3)≤20%。 ◆轴承钢：超低氧，日本山阳特钢、瑞典SKF轴承钢[T.O]<5×10-6。
•零夹杂超级纯净钢精炼工艺原则 根据热力学计算,精炼零夹杂超级纯净钢的关键是:(1)控制钢中的酸溶
铝含量低于10×10-6;(2)避免原材料中存在含CaO的夹杂物;(3)避免炉衬污 染;(4)高真空度精炼。工艺流程见表1。
•冶炼效果 42CrMo钢: T.O=(2～4)×10-6,σ-1在720MPa,疲劳寿命由原商业产品107提
煤气 800~1000万吨钢铁厂
高
转
连
炉
炉
铸
热
冷
连
连
轧
轧
14~28万吨废塑料
废渣
烧结
120万吨废钢
300万吨
水泥厂
产品
21世纪流程制造业面临的问题：
传统流程制造业的结构缺陷： — 不少制造流程往往停留在工序的简单叠加和堆砌， 缺乏合理的结构，效率低，质量不稳定，能耗高，排放 量大。 冶金流程制造业的改造方向： — 以资源与能源最佳转化效率为核心的制造流程优化 和产品优化，解决产品制造功能、能源转换功能和社会 大宗废弃物的资源化功能。
• 因此，可能存在的亚微米夹杂物来自两部分，一部分是由原始合金或初 炼炉带来的含Al2O3、SiO2、CaO的夹杂物，另一部分是钢液凝固过程中析 出的氧化物、硫化物和氮化物夹杂。
（4）零氧化物夹杂钢
• 钢液中析出硫化物和氮化物的溶积度远比析出氧化物的溶积度高,在一 般情况下液相中不可能析出硫化物和氮化物。
1300
De-S 4.0~4.5 0.25~0.7 0.2~0.4 <0.25 0.0003