控制钢中氢含量的工艺措施
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３．２钢液温度对钢中氢的影响
１０‘４％；当真空度继续到１００ Ｐａ时，中包钢水［Ｈ］比 真空度５０ Ｐａ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６７ Ｐａ时，脱氢效果不明显，考 虑成本问题，真空度为６７ Ｐａ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
ｍｏｌｔｅｎ ｓｔｅｅｌ
ｂｅｆｏｒｅ Ｖａｃｕｕｍ ｔｒｅａｔｉｎｇ ｂｙ ＶＤ
ｆＩｌｍａｃｅ强ｄ ａｆｔｅｒ
ｓｅａｓｏｎｓ
真空厦／Ｐａ
ｂｒｅａｋｉｎｇ—ｅｍｐｔｙ ｓｏｆｔ—ｂｌｏｗｉｎｇ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
总第２２１期 ２０１４年第５期
ＨＥＢＥＩ
河北冶全
ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ
Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．２２ｌ ２０１４．Ｎｕｍｂｅｒ ５
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
Ｈａｏ Ｙａｎｙｉｎｇ １一，Ｃｈｅｎｇ Ｇｕｏｇｕａｎｇ
１，Ｗａｎｇ Ｑｉａｎｇ
（１．Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ ａｎｄ Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ
Ｉｒｏｎ ａｎｄ ｓｔｅｅｌ
ｕｎｉＶｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｉｒｏｎ
所示：
（下转第１２页）
１５
万方数据
总第２２ｌ期
黼黧霆翳黢簿攀鏊！．ｉ塑幽
夹杂物Ｄ类１．０级 图ｌ
Ｆｉｇ．
１
盘条金相组织及夹杂物
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
Ｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃ
ａｎｄ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ ｏｆ ｗｉｒｅ ｂａｒ
３．５气体含量分析
含量控制较好；金相组织为铁素体＋珠光体，有利于 后期使用。
ｃｏｎｔｍｌ ｈｙｄｍｇｅｎ ｃｏｎｔｅｎｔ
ｐｍｐｏｓｅｄ．Ｗｉｔｌｌ山ｏｓｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ
Ｋｅｙ
ｔｌｌｅ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｃｏｎｔｃｎｔ ｒｅｄｕｃｅｄ
ｂｙ ８．１４％．
Ｗｏｌｄｓ：ｍｏｌｔｅｎ
ｓｔｅｅｌ；ｈｙｄｒｏｇｅｎ
ｃｏｎｔｅｎｔ；ｃｏｎｔｆｏｌ；ｍｅａｓｕｒｅｓ
０
引言
设法减少钢中的氢含量。本文对影响钢水中氢含量 的各种因素进行系统的研究分析，根据分析结果，提 出减少钢中氢含量的技术措施并加以实施。
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ， Ｇｍｕｐ，ｓｈｉｊｉ－
１０００８３；２．Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｃｅｎｔｅｒ，ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ
ａｎｄ ｓｔｅｅｌ
ａｚｈｕ柚ｇ，Ｈｅｂｅｉ，０５００３Ｉ） Ａｂ８劬吼：Ｈｙｄｍｇｅｎ
ｉｓ
ａ
ｈａ珊ｆｕｌ ｅｌｅｍｅｎｔ
ｏｎ
ｉｎ ｓｔｅｅｌ，ｔｏｏ ｍｕｃｈ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｉｎ
ｘ
６４ ４５ ４８
４．Ｏ～４ ≤４ ０
１０“％时，真空保持时间＞１５
由表３看出，顶渣碱度Ｒ＝４．０～４．８时，ＶＤ脱 氢效率最高，中包钢液［Ｈ］最低，当碱度＞４．８时， 顶渣返干，ＶＤ脱氢率下降，中包内钢液［Ｈ］显著增 加。当碱度≤４．０，顶渣变稀，软吹钢液容易裸露，造 成钢水增［Ｈ］。
４
４．１
ｍｉｎ；当控制钢中［Ｈ］＜１．２×１０。％时，真空保持时
ｓｔｅｃｌ
ｃａｎ
ｃａｕｓｅ
ｃｒａｃｋｓ ａｎｄ
ｗｈｉｔｅ ｓｐｏｔ
ｄｅｆｅｃｔｓ． Ｉｔ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｍｅ ｉｎｎｕｅｎｃｅ
ｈｙｄｍｇｅｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｓｔｅｅｌ ｏｆ ｓｅａｓｏｎｓ，ｍｏｌｔｅｎ ｓｔｅｅｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，Ｖａｃｕ—
ｔｏ
ｕｍ ｄｅｇｆｅｅ，Ｖａｃｕｕｍ—ｋｅｅｐｉｎｇ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｔｏｐ ｓＩａｇ ｉｎ ｌａｄＩｅ，ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃ“ｍｅａｓｕｒｅｓ
于ｌ ６３５℃，如钢种需要ＶＤ钢液温度高于ｌ
６３５
由表２可以看出，随着渣厚的降低，钢液［Ｈ］逐 渐降低。 （２）顶渣碱度对钢中氢的影响 其他条件相同，分别统计了多炉碱度Ｒ≥４．８、 Ｒ＝４．０～４．８、Ｒ≤４．０的钢液，经ＶＤ处理后中包 钢液［Ｈ］见表３。
表３不同碱度中包钢液［Ｈ］
Ｔａｂ．３
℃，可适当延长真空保持时间。 （４）ＶＤ处理前顶渣厚度ｈ控制在＜８０
（３）严格控制软吹氩时氩气流量，以不裸露钢 水为宜。 （４）适当延长真空保持时间５一１０
４．２
ＶＤ ｆｕ ｒ１１ａｃｅ ｗｌｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｌａｇ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓｅｓ
渣厚／ｍｍ
＞８０ ６０＜ｈ＜８０ ｈ＜６０
中包钢液［Ｈ］／×ｌＯ“％
ｍｉｎ。
ＶＤ顶渣控制技术
（１）优化精炼后期配电、氩气搅拌和ｓｉｃ加入 制度。适当延长精炼终点小电流时间，氩气中等偏 低控制，严格控制精炼终点渣为玻璃渣，保证ＶＤ渣 厚小于８０ ｍｍ，避免ＶＤ炉顶渣返干。 （２）加强过程渣控制，避免ＶＤ炉顶渣返干。 （３）优化温度控制制度，保证ＶＤ钢液温度低
１
氢以离子或原子形式溶入液态或固态钢中。氢 是钢中的有害元素，表现在两个方面：’一是溶入钢中 使钢的塑性和韧性降低，引起所谓氢裂；二是当氢从 钢中析出（变成分子的氢）时，造成内部裂纹性质的 缺陷，白点是这类缺陷中最突出的一种。白点是由 于钢中氢含量过多和内应力共同作用造成的，钢中 氢是产生白点的必要条件。自点的存在对钢的性能 有极为不利的影响。它使钢的力学性能降低，热处 理淬火时使零件开裂，使用时造成零件的断裂。 为了控制白点产生，一方面做好铸坯和钢材的 保温，减少钢材应力并使氢进行扩散。另一方面要
ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ
ｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ
ｒａｔｅ
ｂｅｆｏｒｅ ａｎｄ ａｆｔｅ‘ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ
由图４可知，工艺优化前，顶渣没有化透，有分 层，脱氢率为４２．３％。而优化后，顶渣为玻璃渣，无 分层现象，脱氢率显著提高，为７１．１５％、
５．２工艺优化前后脱氢效果比较
分别在工艺优化前后选取了多炉钢液，经ＶＤ 真空处理后，统计中包钢液［Ｈ］，其平均［Ｈ］如图５
钢液温度对钢液［Ｈ］的影响
ｏｎ［Ｈ］ｉｎ
ｍｎｕｅｎｃｅ ｏｆ ｍｏｌｔｅｎ ｓｔｅｅｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
３．５顶渣对钢中氢的影响
由图１可知，ＶＤ钢中的［Ｈ］随钢液温度的升高 而增加，特别是当钢液温度大于１ ６３５℃时，钢液中
１４
（１）渣量对钢中氢的影响 其他条件相同，经ＶＤ处理后，分别统计了多炉
万方数据
河北冶金
２叭４年第５期
渣厚ｈ＞８０
ｍｍ、６０ ｍｍ＜ｈ＜８０
ｍｍ及ｈ＜６０
ｍｍ
（１）在潮湿季节对物料定期抽查水分含量。 （２）ＬＦ炉使用的ｓｉｃ等物料进行烘烤，时问≥
１０ ｍｉｎ。
的中包钢液［Ｈ］，统计结果见表２。
表２ 不同渣厚ＶＤ处理后钢液［Ｈ］ ［Ｈ］ｉｎ
ｍｏｌｔｅｎ ｓｔｅｅｌ ａｆ【ｅｒ Ｔａｂ．２ ｔｒｅａｔｅｄ ｂｙ
３
的［Ｈ］显著升高。
３．３真空度对钢中氢的影响
其他条件相同，选取多炉钢液，在不同真空度 下，进行ＶＤ脱氢处理，统计中包钢水平均［Ｈ］，结 果如图２所示。
钢中氢含量影响因素分析 在相同工艺条件下，分别选取潮湿和干燥季节
摹
苔
一 × 、
ｒ＿１
３．１季节对钢中氢的影响
墨
Ｌ＿Ｊ
生产的钢种，在ＶＤ炉真空处理前和破空软吹后，进 行定［Ｈ］试验，不同季节ＶＤ炉真空处理前和破空 软吹后钢液平均［Ｈ］见表１。
了８．１４％。
关键词：钢液；氢含量；控制；措施
中图分类号：ＴＦ７０３．５ 文献标识码：Ａ
文章编号：１００６—５００８（２０１４）０５一００１３—０３
ｄｏｉ：１０．１３６３０／ｊ．ｃｎｋｉ．１３—１１７２．２０１４．０５０４
ＰＲＯＣＥＳＳ
ＭＥＡＳＵＲＥＳ ＴＯ
ＣＯＮＴＲＯＬ ＨＹＤＲＯＧＥＮ
ＣＯＮＴ哪ＩＮ
２
脱氢的反应步骤＂１ （１）通过扩散或对流，钢液中溶解的氢原子迁
课题来源：２０１２年河北省钢铁产业技术升级项目（编号：１２２１５１３ｌ Ｄ） 作者简介：郝彦英（１９７ｌ一），女，高级工程师，北京科技大学冶金专 业在读研究生，１９９４年毕业于唐山工程技术学院钢铁冶金专业，现 在河北钢铁集团石钢公司技术中心开发部从事品种研发工作，Ｅ—
间为＞１８
５
５．１
ｍｉｎ。
效果
ＶＤ顶渣改善前后脱氢率对比
经过对精炼后期配电、氩气搅拌和ｓｉｃ加入制 度的优化，ＶＤ脱氢率显著提高。图４为工艺优化 前后精炼终点渣的形貌。
冶炼过程氢的控制
潮湿季节氢的控制
ａ优化简
图４
Ｆｉｇ
４
ｂ优化＾ｊ
工艺优化前后顶渣形貌及脱氢翠对比
ａｎｄ
Ｃｏｎｔｒａｓｔ ｌｎ【ｏｐ
ｓＩａｇ
Ｆｉｇ．３
图３真空时间与钢中［Ｈ］的关系
Ｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｖ∞ｕｕｍ
ｔｉｍｅ柚ｄ［Ｈ】ｉｎ
ｍｏｌｔｅｎ ｓｔｅｅｌ
钢液温度，℃ 图ｌ
Ｆｉｇ．１
由图３看出，在相同的冶炼条件下，适当延长真 空保持时间，会显著提高ＶＤ的脱氢率，当真空时间 大于２５ ｍｉｎ时，ＶＤ脱氢率趋于平缓。
ｍｏｌｔｅｎ ｓｔｅｅｌ
由表４～７及图１可以看出，产品中主要元素 碳、硅、锰成分控制精确，有害元素磷、硫含量大大低 于标准要求，冶炼成分控制波动范围小，保证了盘条 组织与性能的均匀性；强度指标全部符合要求；气体
收稿日期：２０１４—０３一ｌｌ
钢水中氢的主要来源¨。２１ 氢在炉气中的分压力很低，大气中氢的分压力
为０．０５３ Ｐａ，因此钢中氢主要由炉气中水蒸汽的分 压力决定。氢进入钢液的主要途径：通过废钢表面 的铁锈（菇ＦｅＯ．ｒＦｅ，Ｏ。．２Ｈ：Ｏ）；铁合金中的氢；增碳 剂、脱氧剂、覆盖剂、保温剂、造渣剂中水分；未烘烤 干的钢包、中间包及中注管中的水分；结晶器渗水及 大气中的水分与钢液和炉渣作用而进入钢液中。
其他条件相同，分别在ＶＤ处理温度小于１
６１５
统计保持不同真空时间ＶＤ处理后钢液中 ［Ｈ］，可得到图３。
℃、１ ６１５～ｌ ６３５℃、大于１ ６３５℃的情况下，选取多
炉钢液。经ＶＤ处理后，统计中包钢水平均［Ｈ］，结 果如图１所示。
摹
寸
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叶
２
× 、
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导 疑 器
露 争 ＊ 器 圃 岳
ｍａｉｌ：ｃｎｈａｏｌ９９９＠１２６．ｃｏｍ
移到气液相界面上。 （２）氢原子由溶解状态变化为吸附状态。 （３）表面吸附的氢原子相互作用生成氢分子。 （４）氢分子从钢液表面脱离。
１ ３
万方数据
总第２２１期
（５）气体分子扩散进人气相后，被真空泵吸走。 在炼钢温度下，步骤（２）、（３）、（４）、（５）进行速 度是相当快的，在气相压力小于０．０８ ＭＰａ的真空 中，氢分子的扩散速度也是相当迅速的。因此，钢液 真空脱氢的限制性环节是步骤（１），溶解在钢中的 氢原子向气一液界面的迁移。
图２真空度对钢液［Ｈ】的影响
Ｆｉｇ．２ Ｉｎｎｕｅｎｃｅ ｏｆ ｖａｃｕｕｍ ｄｅｇｒｅｅ
ｘｌＯ一４％
ｏｎ【Ｈ１
ｉｎ ｍｏｌｔｅｎ
ｇｔ∞ｌ
由图２可知，真空度由５０ Ｐａ到６７ Ｐａ条件下， 中包钢水［Ｈ］变化不明显；而当真空度到８０ Ｐａ时， 中包钢水［Ｈ］比真空度５０ Ｐａ时增加了０．３９× 由表１看出，因雨季空气湿度大、原料水分偏 高，ＶＤ真空处理前钢液［Ｈ］潮湿季高于干燥季 ２．１９×１０“％，同时由于潮湿季与干燥季节空气的 湿度和钢包覆盖剂水分含量的差异，造成ＶＤ破空 软吹期间增氢量提高３３．３％。
４
×１０“％ ×１０—４％
对ｓＡＥｌ００６、ｓＡＥｌ００８钢的气体含量进行分 析，结果见表７。
表７盘条气体含量分析结果
Ｔａｂ ７ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａｉｒ
ｃｏபைடு நூலகம்ｔｅｎｔ
结语
（１）通过采用全程保护浇铸、ＬＦ精炼、结晶器
ｉｎ ｗｉｒｅ ｂａｒ
电磁搅拌（Ｍ—ＥＭｓ）、稳定拉速等先遴辖制手段可
降低钢中气体含量、夹杂物，提高铸坯低倍质量。 （２）采取窄成分控制、制定合理的加热温度、精 轧入口温度、吐丝温度、风冷参数，可保证产品的力 学性能及组织要求。
４．３
ｍｍ。
［Ｈ］ｉｎ ｍｏｌｔｅｎ ｓｃｅｅｌｉｎ ｔｕｎｄｉｓｈ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｂａｓｉｃｉｔｙ 顶渣碱度
≥４ ８ ８
真空处理工艺控制
中包钢液［Ｈ］／×ｌＯ“％
ｌ ｌ
ｌ
本着节能降耗的原则，根据不同钢种气体含量 的要求，合理选择ＶＤ真空保持时间。当控制钢中 ［Ｈ］＜２．０×１０“％时，真空保持时间＞８ ｍｉｎ；当控 制钢中［Ｈ］＜１．５
１０‘４％；当真空度继续到１００ Ｐａ时，中包钢水［Ｈ］比 真空度５０ Ｐａ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６７ Ｐａ时，脱氢效果不明显，考 虑成本问题，真空度为６７ Ｐａ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
ｍｏｌｔｅｎ ｓｔｅｅｌ
ｂｅｆｏｒｅ Ｖａｃｕｕｍ ｔｒｅａｔｉｎｇ ｂｙ ＶＤ
ｆＩｌｍａｃｅ强ｄ ａｆｔｅｒ
ｓｅａｓｏｎｓ
真空厦／Ｐａ
ｂｒｅａｋｉｎｇ—ｅｍｐｔｙ ｓｏｆｔ—ｂｌｏｗｉｎｇ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
总第２２１期 ２０１４年第５期
ＨＥＢＥＩ
河北冶全
ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ
Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．２２ｌ ２０１４．Ｎｕｍｂｅｒ ５
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
Ｈａｏ Ｙａｎｙｉｎｇ １一，Ｃｈｅｎｇ Ｇｕｏｇｕａｎｇ
１，Ｗａｎｇ Ｑｉａｎｇ
（１．Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ ａｎｄ Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ
Ｉｒｏｎ ａｎｄ ｓｔｅｅｌ
ｕｎｉＶｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｉｒｏｎ
所示：
（下转第１２页）
１５
万方数据
总第２２ｌ期
黼黧霆翳黢簿攀鏊！．ｉ塑幽
夹杂物Ｄ类１．０级 图ｌ
Ｆｉｇ．
１
盘条金相组织及夹杂物
ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
Ｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃ
ａｎｄ ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ ｏｆ ｗｉｒｅ ｂａｒ
３．５气体含量分析
含量控制较好；金相组织为铁素体＋珠光体，有利于 后期使用。
ｃｏｎｔｍｌ ｈｙｄｍｇｅｎ ｃｏｎｔｅｎｔ
ｐｍｐｏｓｅｄ．Ｗｉｔｌｌ山ｏｓｅ ｍｅａｓｕｒｅｓ
Ｋｅｙ
ｔｌｌｅ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｃｏｎｔｃｎｔ ｒｅｄｕｃｅｄ
ｂｙ ８．１４％．
Ｗｏｌｄｓ：ｍｏｌｔｅｎ
ｓｔｅｅｌ；ｈｙｄｒｏｇｅｎ
ｃｏｎｔｅｎｔ；ｃｏｎｔｆｏｌ；ｍｅａｓｕｒｅｓ
０
引言
设法减少钢中的氢含量。本文对影响钢水中氢含量 的各种因素进行系统的研究分析，根据分析结果，提 出减少钢中氢含量的技术措施并加以实施。
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ， Ｇｍｕｐ，ｓｈｉｊｉ－
１０００８３；２．Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｃｅｎｔｅｒ，ｓｈｉｊｉａｚｈｕａｎｇ
ａｎｄ ｓｔｅｅｌ
ａｚｈｕ柚ｇ，Ｈｅｂｅｉ，０５００３Ｉ） Ａｂ８劬吼：Ｈｙｄｍｇｅｎ
ｉｓ
ａ
ｈａ珊ｆｕｌ ｅｌｅｍｅｎｔ
ｏｎ
ｉｎ ｓｔｅｅｌ，ｔｏｏ ｍｕｃｈ ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｉｎ
ｘ
６４ ４５ ４８
４．Ｏ～４ ≤４ ０
１０“％时，真空保持时间＞１５
由表３看出，顶渣碱度Ｒ＝４．０～４．８时，ＶＤ脱 氢效率最高，中包钢液［Ｈ］最低，当碱度＞４．８时， 顶渣返干，ＶＤ脱氢率下降，中包内钢液［Ｈ］显著增 加。当碱度≤４．０，顶渣变稀，软吹钢液容易裸露，造 成钢水增［Ｈ］。
４
４．１
ｍｉｎ；当控制钢中［Ｈ］＜１．２×１０。％时，真空保持时
ｓｔｅｃｌ
ｃａｎ
ｃａｕｓｅ
ｃｒａｃｋｓ ａｎｄ
ｗｈｉｔｅ ｓｐｏｔ
ｄｅｆｅｃｔｓ． Ｉｔ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｍｅ ｉｎｎｕｅｎｃｅ
ｈｙｄｍｇｅｎ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎ ｓｔｅｅｌ ｏｆ ｓｅａｓｏｎｓ，ｍｏｌｔｅｎ ｓｔｅｅｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，Ｖａｃｕ—
ｔｏ
ｕｍ ｄｅｇｆｅｅ，Ｖａｃｕｕｍ—ｋｅｅｐｉｎｇ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｔｏｐ ｓＩａｇ ｉｎ ｌａｄＩｅ，ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｃ“ｍｅａｓｕｒｅｓ
于ｌ ６３５℃，如钢种需要ＶＤ钢液温度高于ｌ
６３５
由表２可以看出，随着渣厚的降低，钢液［Ｈ］逐 渐降低。 （２）顶渣碱度对钢中氢的影响 其他条件相同，分别统计了多炉碱度Ｒ≥４．８、 Ｒ＝４．０～４．８、Ｒ≤４．０的钢液，经ＶＤ处理后中包 钢液［Ｈ］见表３。
表３不同碱度中包钢液［Ｈ］
Ｔａｂ．３
℃，可适当延长真空保持时间。 （４）ＶＤ处理前顶渣厚度ｈ控制在＜８０
（３）严格控制软吹氩时氩气流量，以不裸露钢 水为宜。 （４）适当延长真空保持时间５一１０
４．２
ＶＤ ｆｕ ｒ１１ａｃｅ ｗｌｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｌａｇ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓｅｓ
渣厚／ｍｍ
＞８０ ６０＜ｈ＜８０ ｈ＜６０
中包钢液［Ｈ］／×ｌＯ“％
ｍｉｎ。
ＶＤ顶渣控制技术
（１）优化精炼后期配电、氩气搅拌和ｓｉｃ加入 制度。适当延长精炼终点小电流时间，氩气中等偏 低控制，严格控制精炼终点渣为玻璃渣，保证ＶＤ渣 厚小于８０ ｍｍ，避免ＶＤ炉顶渣返干。 （２）加强过程渣控制，避免ＶＤ炉顶渣返干。 （３）优化温度控制制度，保证ＶＤ钢液温度低
１
氢以离子或原子形式溶入液态或固态钢中。氢 是钢中的有害元素，表现在两个方面：’一是溶入钢中 使钢的塑性和韧性降低，引起所谓氢裂；二是当氢从 钢中析出（变成分子的氢）时，造成内部裂纹性质的 缺陷，白点是这类缺陷中最突出的一种。白点是由 于钢中氢含量过多和内应力共同作用造成的，钢中 氢是产生白点的必要条件。自点的存在对钢的性能 有极为不利的影响。它使钢的力学性能降低，热处 理淬火时使零件开裂，使用时造成零件的断裂。 为了控制白点产生，一方面做好铸坯和钢材的 保温，减少钢材应力并使氢进行扩散。另一方面要
ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ
ｄｅｈｙｄｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ
ｒａｔｅ
ｂｅｆｏｒｅ ａｎｄ ａｆｔｅ‘ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ
由图４可知，工艺优化前，顶渣没有化透，有分 层，脱氢率为４２．３％。而优化后，顶渣为玻璃渣，无 分层现象，脱氢率显著提高，为７１．１５％、
５．２工艺优化前后脱氢效果比较
分别在工艺优化前后选取了多炉钢液，经ＶＤ 真空处理后，统计中包钢液［Ｈ］，其平均［Ｈ］如图５
钢液温度对钢液［Ｈ］的影响
ｏｎ［Ｈ］ｉｎ
ｍｎｕｅｎｃｅ ｏｆ ｍｏｌｔｅｎ ｓｔｅｅｌ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
３．５顶渣对钢中氢的影响
由图１可知，ＶＤ钢中的［Ｈ］随钢液温度的升高 而增加，特别是当钢液温度大于１ ６３５℃时，钢液中
１４
（１）渣量对钢中氢的影响 其他条件相同，经ＶＤ处理后，分别统计了多炉
万方数据
河北冶金
２叭４年第５期
渣厚ｈ＞８０
ｍｍ、６０ ｍｍ＜ｈ＜８０
ｍｍ及ｈ＜６０
ｍｍ
（１）在潮湿季节对物料定期抽查水分含量。 （２）ＬＦ炉使用的ｓｉｃ等物料进行烘烤，时问≥
１０ ｍｉｎ。
的中包钢液［Ｈ］，统计结果见表２。
表２ 不同渣厚ＶＤ处理后钢液［Ｈ］ ［Ｈ］ｉｎ
ｍｏｌｔｅｎ ｓｔｅｅｌ ａｆ【ｅｒ Ｔａｂ．２ ｔｒｅａｔｅｄ ｂｙ
３
的［Ｈ］显著升高。
３．３真空度对钢中氢的影响
其他条件相同，选取多炉钢液，在不同真空度 下，进行ＶＤ脱氢处理，统计中包钢水平均［Ｈ］，结 果如图２所示。
钢中氢含量影响因素分析 在相同工艺条件下，分别选取潮湿和干燥季节
摹
苔
一 × 、
ｒ＿１
３．１季节对钢中氢的影响
墨
Ｌ＿Ｊ
生产的钢种，在ＶＤ炉真空处理前和破空软吹后，进 行定［Ｈ］试验，不同季节ＶＤ炉真空处理前和破空 软吹后钢液平均［Ｈ］见表１。
了８．１４％。
关键词：钢液；氢含量；控制；措施
中图分类号：ＴＦ７０３．５ 文献标识码：Ａ
文章编号：１００６—５００８（２０１４）０５一００１３—０３
ｄｏｉ：１０．１３６３０／ｊ．ｃｎｋｉ．１３—１１７２．２０１４．０５０４
ＰＲＯＣＥＳＳ
ＭＥＡＳＵＲＥＳ ＴＯ
ＣＯＮＴＲＯＬ ＨＹＤＲＯＧＥＮ
ＣＯＮＴ哪ＩＮ
２
脱氢的反应步骤＂１ （１）通过扩散或对流，钢液中溶解的氢原子迁
课题来源：２０１２年河北省钢铁产业技术升级项目（编号：１２２１５１３ｌ Ｄ） 作者简介：郝彦英（１９７ｌ一），女，高级工程师，北京科技大学冶金专 业在读研究生，１９９４年毕业于唐山工程技术学院钢铁冶金专业，现 在河北钢铁集团石钢公司技术中心开发部从事品种研发工作，Ｅ—
间为＞１８
５
５．１
ｍｉｎ。
效果
ＶＤ顶渣改善前后脱氢率对比
经过对精炼后期配电、氩气搅拌和ｓｉｃ加入制 度的优化，ＶＤ脱氢率显著提高。图４为工艺优化 前后精炼终点渣的形貌。
冶炼过程氢的控制
潮湿季节氢的控制
ａ优化简
图４
Ｆｉｇ
４
ｂ优化＾ｊ
工艺优化前后顶渣形貌及脱氢翠对比
ａｎｄ
Ｃｏｎｔｒａｓｔ ｌｎ【ｏｐ
ｓＩａｇ
Ｆｉｇ．３
图３真空时间与钢中［Ｈ］的关系
Ｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｖ∞ｕｕｍ
ｔｉｍｅ柚ｄ［Ｈ】ｉｎ
ｍｏｌｔｅｎ ｓｔｅｅｌ
钢液温度，℃ 图ｌ
Ｆｉｇ．１
由图３看出，在相同的冶炼条件下，适当延长真 空保持时间，会显著提高ＶＤ的脱氢率，当真空时间 大于２５ ｍｉｎ时，ＶＤ脱氢率趋于平缓。
ｍｏｌｔｅｎ ｓｔｅｅｌ
由表４～７及图１可以看出，产品中主要元素 碳、硅、锰成分控制精确，有害元素磷、硫含量大大低 于标准要求，冶炼成分控制波动范围小，保证了盘条 组织与性能的均匀性；强度指标全部符合要求；气体
收稿日期：２０１４—０３一ｌｌ
钢水中氢的主要来源¨。２１ 氢在炉气中的分压力很低，大气中氢的分压力
为０．０５３ Ｐａ，因此钢中氢主要由炉气中水蒸汽的分 压力决定。氢进入钢液的主要途径：通过废钢表面 的铁锈（菇ＦｅＯ．ｒＦｅ，Ｏ。．２Ｈ：Ｏ）；铁合金中的氢；增碳 剂、脱氧剂、覆盖剂、保温剂、造渣剂中水分；未烘烤 干的钢包、中间包及中注管中的水分；结晶器渗水及 大气中的水分与钢液和炉渣作用而进入钢液中。
其他条件相同，分别在ＶＤ处理温度小于１
６１５
统计保持不同真空时间ＶＤ处理后钢液中 ［Ｈ］，可得到图３。
℃、１ ６１５～ｌ ６３５℃、大于１ ６３５℃的情况下，选取多
炉钢液。经ＶＤ处理后，统计中包钢水平均［Ｈ］，结 果如图１所示。
摹
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２
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ｍａｉｌ：ｃｎｈａｏｌ９９９＠１２６．ｃｏｍ
移到气液相界面上。 （２）氢原子由溶解状态变化为吸附状态。 （３）表面吸附的氢原子相互作用生成氢分子。 （４）氢分子从钢液表面脱离。
１ ３
万方数据
总第２２１期
（５）气体分子扩散进人气相后，被真空泵吸走。 在炼钢温度下，步骤（２）、（３）、（４）、（５）进行速 度是相当快的，在气相压力小于０．０８ ＭＰａ的真空 中，氢分子的扩散速度也是相当迅速的。因此，钢液 真空脱氢的限制性环节是步骤（１），溶解在钢中的 氢原子向气一液界面的迁移。
图２真空度对钢液［Ｈ】的影响
Ｆｉｇ．２ Ｉｎｎｕｅｎｃｅ ｏｆ ｖａｃｕｕｍ ｄｅｇｒｅｅ
ｘｌＯ一４％
ｏｎ【Ｈ１
ｉｎ ｍｏｌｔｅｎ
ｇｔ∞ｌ
由图２可知，真空度由５０ Ｐａ到６７ Ｐａ条件下， 中包钢水［Ｈ］变化不明显；而当真空度到８０ Ｐａ时， 中包钢水［Ｈ］比真空度５０ Ｐａ时增加了０．３９× 由表１看出，因雨季空气湿度大、原料水分偏 高，ＶＤ真空处理前钢液［Ｈ］潮湿季高于干燥季 ２．１９×１０“％，同时由于潮湿季与干燥季节空气的 湿度和钢包覆盖剂水分含量的差异，造成ＶＤ破空 软吹期间增氢量提高３３．３％。
４
×１０“％ ×１０—４％
对ｓＡＥｌ００６、ｓＡＥｌ００８钢的气体含量进行分 析，结果见表７。
表７盘条气体含量分析结果
Ｔａｂ ７ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ａｉｒ
ｃｏபைடு நூலகம்ｔｅｎｔ
结语
（１）通过采用全程保护浇铸、ＬＦ精炼、结晶器
ｉｎ ｗｉｒｅ ｂａｒ
电磁搅拌（Ｍ—ＥＭｓ）、稳定拉速等先遴辖制手段可
降低钢中气体含量、夹杂物，提高铸坯低倍质量。 （２）采取窄成分控制、制定合理的加热温度、精 轧入口温度、吐丝温度、风冷参数，可保证产品的力 学性能及组织要求。
４．３
ｍｍ。
［Ｈ］ｉｎ ｍｏｌｔｅｎ ｓｃｅｅｌｉｎ ｔｕｎｄｉｓｈ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｂａｓｉｃｉｔｙ 顶渣碱度
≥４ ８ ８
真空处理工艺控制
中包钢液［Ｈ］／×ｌＯ“％
ｌ ｌ
ｌ
本着节能降耗的原则，根据不同钢种气体含量 的要求，合理选择ＶＤ真空保持时间。当控制钢中 ［Ｈ］＜２．０×１０“％时，真空保持时间＞８ ｍｉｎ；当控 制钢中［Ｈ］＜１．５