洁净钢生产工艺技术
洁净钢生产工艺及技术概述
1.9L/min，滑板系统 最大6L/min。
– 定期在SEN后方卡门漩涡区产生的下排流。
– 从SEN出口到表面的大的氩气泡。
– SEN出口布流不均匀引起
– 在较高钢通量的情况下，钢水和保护渣之间聚集的泡 沫。
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炉渣乳化
• 影响卷渣的参数
– Kelvin-Helmholtz不稳定性标准（不同层流之间相对运动波动性）
图12.渣脱氧后ULC钢板表面指数降低
图13.渣脱氧后表面缺陷率降低
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二次氧化
• 减少中间包覆盖剂引起的二次氧化
B C
产生的液态炉渣会增加对中间包耐火材料的侵蚀
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炉渣乳化
• 漩涡卷渣
漩涡下排(漩涡型漏斗)和汇流下排(非漩涡型漏斗) 稳态漩涡和非稳态漩涡 表面微凹、表面漩涡、全面发展卷吸空气的漩涡
低流速下，漩涡随着流出速度的增加而达到最大 稳定的高流速下，随着流出速率的增加，熔池临界深度
减小
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• 漩涡卷渣
炉渣乳化
K-流动能量损失 随着渣钢比率的增加，临界熔池深度增大
• 炼钢过程中，由于钢液或渣对耐火材料的化学或热侵 蚀作用以及固态耐火材料颗粒脱落进入钢液。
• 卷渣产生的夹杂物，渣钢界面上钢水流速较大以及渣 的乳化使液态渣滴卷入钢液。
6
钢中的夹杂物---控制/去除
• 避免生产过程中夹杂物的生成。 • 促使夹杂物向渣/气、钢/渣或钢液/耐火材料界面移
动，使其进一步脱离钢液进入界面并从界面分离。
图8.表面缺陷与结晶器中T[O]之间的 关系
图9.宏观夹杂物数量与T[O]之间的 关系
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二次氧化
• 渣中FeO含量和厚度的检测
纯净钢生产工艺及其应用
纯净钢生产工艺及其应用由于更广义的纯净钢是脱除了不希望有的溶质元素的钢种，这类代表性钢种要求的这类溶质元素的含量及其生产流程。
重点是有害氧化物夹杂的纯净化。
纯净钢生产工艺的基础理念是控制夹杂物的数量、尺寸、分布和种类，求得所希望的产品性能。
主要技术来自氧气冶炼，脱氧和二次精炼，通过合理设计和采用磁场控制中间包和结晶器内流场，也采用各种措施防止外来夹杂，如防止炉渣进入大包，防止炉渣、保护渣、耐火材料使钢水二次氧化。
然后根据IISI的纯净钢工作小组最近的报告总结了世界纯净钢生产的概况。
最后讨论了纯净钢的特性、使用效果和钢中夹杂物物化性能的关系和经济可行性。
广义的纯净钢也包括脱除了碳、氮、氢、磷和硫的钢种。
脱氧产物是内在氧化物。
来自耐火材料、炉渣、保护渣及由它们造成的二次氧化产物属外来夹杂物。
这些夹杂物的不良作用必须消除，以求所需的钢材性能。
1纯净钢生产工艺的基础理念为了达到钢材性能，可以用氧含量代表的氧化物夹杂总量和夹杂物的尺寸必须控制。
轴承钢和弹簧钢的总氧含量影响其疲劳寿命。
在DI罐生产过程中，大颗粒夹杂会造成开裂，降低深冲性。
汽车板生产过程中，板坯的皮下夹杂物和针孔必须消除，不然会在板材表面造成起皮。
对钢丝的拔制性讲，生产轮胎钢丝(子午线)或不锈钢钢丝的小方坯中夹杂物必须控制其化学成分使其可以变形。
这些就是纯净钢生产工艺的基础理念。
2纯净钢生产的主要技术和应用这些技术后纯净钢的物化特性2.1降低氧化物夹杂总量在精炼领域，与顶吹相比，采用顶底复吹转炉在相同脱碳量时氧含量更低。
这是因为底吹强化了碳的传输。
采用RH和DH真空脱气，在相同碳含量时可降低氧含量。
可用无渣出钢和钢水脱氧后用铝或铝粒降低炉渣的氧位，尽量减少大包内顶渣造成的二次氧化。
连铸方面用电磁方法AMEPA，在大包钢渣开始进入中间包时就检测出来并关闭塞棒就可减少钢渣进入中间包的量。
在中间包上采用保护措施可减少顶渣造成的二次氧化。
中间包和结晶器保护渣应防止钢水与空气直接接触。
洁净钢生产工艺技术
洁净钢生产工艺技术1. 简介洁净钢是一种具有高纯度、低气体含量和低不纯物含量的钢材。
洁净钢的生产工艺技术在钢铁行业中起着重要的作用。
本文将介绍洁净钢的生产工艺技术、工艺流程和相关设备。
2. 洁净钢生产工艺技术的意义洁净钢的生产工艺技术可以有效降低钢材中的气体含量和不纯物含量，提高钢材的纯度和质量。
洁净钢广泛应用于汽车制造、航空航天、电子设备等高端领域，对提高产品的品质和性能具有重要意义。
3. 洁净钢生产工艺技术的主要方法洁净钢的生产工艺技术主要包括如下几种方法：3.1 精炼精炼是洁净钢生产的关键步骤之一。
通过在高温条件下对炼钢液进行溶解和脱气处理，可以将钢液中的气体含量和不纯物含量大大降低，提高钢材的纯度。
3.2 熔盐浸渍熔盐浸渍是一种将钢材浸入熔盐中，通过离子交换和溶解作用去除钢材表面的氧化物和其他杂质的方法。
这种方法可以显著降低钢材中的含氧量和含杂质量，提高钢材的纯度。
3.3 真空处理真空处理是将钢材放入真空设备中进行处理的方法。
利用真空环境可以有效去除钢材中的气体，减少钢材中的含气量和含杂质量，提高钢材的纯度。
3.4 气体透平气体透平是通过气体的透平作用去除钢材中的气体的方法。
通过将高速气体喷射到钢材中，可以将钢材中的气体冲出，降低钢材中的气体含量。
3.5 再结晶控制再结晶控制是通过控制钢材的热处理过程中的再结晶过程，来提高钢材的晶粒度和纯度的方法。
通过精确控制再结晶过程中的温度和时间，可以得到具有更好性能和纯度的洁净钢材。
4. 洁净钢生产工艺技术的工艺流程洁净钢的生产工艺技术一般包括以下几个主要步骤：1.原料准备：将适量的生铁、废钢和合金等原料按照一定比例混合。
2.熔炼：通过高炉冶炼或电炉冶炼，将原料熔化成钢水。
3.精炼：在精炼炉中对钢水进行溶解和脱气，去除其中的气体和不纯物。
4.过滤：通过过滤器将钢水中残余的杂质和固体颗粒去除。
5.熔盐浸渍：将钢材浸入熔盐中，去除表面氧化物和其他杂质。
洁净钢生产技术的发展与耐火材料的相互关系
总之，洁净煤技术作为一项重要的能源技术，在缓解全球能源危机和保护环 境方面具有重要意义。今后，我们应进一步加大洁净煤技术的研究与推广力度， 促进其在全球能源转型中发挥更大的作用。
在当今时代，空气洁净技术已经成为我们日常生活中不可或缺的一部分。尤 其在最近几年，随着全球气候变化的加剧和新冠疫情的爆发，空气洁净技术的度 越来越高。本次演示将介绍空气洁净技术的新发展，包括其应用领域、技术原理、 创新实践等方面，并探讨未来的发展方向。
近年来，空气洁净技术取得了许多突破性进展。其中，一种新型的空气净化 技术——光触媒净化技术备受。光触媒净化技术主要利用紫外线的照射，激活光 触媒反应，产生具有氧化能力的自由基，从而分解和去除空气中的有害物质。与 传统的空气净化技术相比，光触媒净化技术具有更高效、更环保、更持久等优点， 因此被广泛应用于室内空气净化、工业废气处理等多个领域。
洁净钢生产技术的未来发展
随着科技的不断发展，洁净钢生产技术也在不断创新和进步。未来洁净钢生 产技术的发展将朝着高效、节能、环保的方向发展。同时，新材料的研发和应用 也将推动洁净钢生产技术的进步。例如，以纳米技术为基础的纳米耐火材料、纳 米金属陶瓷等新型材料的出现和应用，将为洁净钢生产技术的发展带来新的机遇 和挑战。
1、建筑领域：洁净钢在建筑领域被广泛应用于桥梁、高层建筑、厂房等结 构件的制作。
2、汽车领域：洁净钢在汽车制造业中具有重要作用，用于生产高性能汽车 零部件，提高汽车的安全性和舒适性。
3、家电领域：洁净钢在家电行业主要用于生产高档次、高性能的家电产品， 如高档冰箱、洗衣机等。
四、洁净钢的优势
相比其他钢种，洁净钢具有以下优势：
五、结论
综上所述，洁净钢因其优良的性能和广泛的应用领域，具有极大的重要性和 价值。随着科技的不断发展，相信洁净钢在未来还将发挥更大的作用，推动工业 领域的进步。我们期待着洁净钢在未来的发展趋势和更多创新应用。
洁净钢技术与工艺简介
洁净钢技术与工艺简介1 目标与目的钢洁净度在钢铁应用的发展中是最重要的。
钢的性能决定了它的用途与竞争能力，而化学成分和最终的显微组织确定了钢的性能。
因此，不会有一个完整的洁净钢定义，它仅仅是与应用有关的一个术语。
氧化物在改变钢的显微组织上扮演了重要角色，因此，成为本次研究的焦点。
它们要么以钢水二次氧化的形式存在，要么以耐材或保护渣吸卷的方式进入钢中。
因此，炼钢，尤其是二次冶金处理和连铸工序是实现所要求的洁净度的关键。
为判定最佳操作和建立科学的概念，收集了关于设备、工艺和控制方面的数据。
这些数据来自22个国家的64套设备上，各个数据表包含了800条不同的信息，总共获得了5万余条可用信息。
选择了低碳钢、超低碳钢、管线钢、高碳长材和弹簧钢进行研究，应用领域涵盖了汽车裸露件、管线和滚珠轴承等。
比较工业实践仅仅是该项目的一个部分，此外，还进行了深入的文献调查，以确定今后的发展与进步。
氧化洁净度是优质钢最重要的一个指标。
全世界在改进二次炼钢和连铸工艺技术方面付出了巨大努力。
主要目的是要将钢水中夹杂物含量减少到最低程度，促进颗粒分离，避免被大气、炉渣和耐火材料二次氧化等。
有害夹杂物一个主要成因是非常小的夹杂物在紊流区凝结，这出现在从大包到中间包、中间包再到结晶器传输钢水的过程。
相反，外来非金属夹杂物源于炉渣夹带，因此，保护渣绝不能乳化进入钢水。
这是对钢铁工业在这个艰难冶金领域里继续发展提出的挑战。
2 洁净钢这次的研究不是要建立洁净钢的通用定义，因为洁净度是钢材使用的直接结果，对洁净度的要求各不相同。
本次研究集中在氧化物夹杂方面。
氧化物夹杂数量根据使用要求可以不同，但在位置、形状、分布和其它许多方面要仔细考虑。
一般而言，钢和食品一样干净。
人们所不希望的成分浓度大约是百万分之的数量级。
而且，钢中局部含有杂质不会影响使用。
当讨论钢的洁净度时，氧化物夹杂是讨论的重点。
氧化物颗粒是在生产加工中由脱氧、二次氧化生成的，或与各种容器的耐火材料反应形成的。
高洁净度钢的生产工艺流程
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高效低成本洁净钢生产课件
总结词：介绍了高效低成本洁净钢生产所需的设备和材料，包括熔炼炉、精炼装置、连铸机、轧机等设备和耐火材料、保护气体等辅助材料。
高效低成本洁净钢生产实践与案例分析
03
高效低成本洁净钢生产设备
介绍关键的生产设备及其工作原理，如真空脱气装置、连铸机、轧机等。
01
高效低成本洁净钢生产技术
介绍当前主流的高效低成本洁净钢生产技术，如连铸连轧技术、纯净钢冶炼技术等。
高效低成本洁净钢生产课件
目录
引言洁净钢生产技术高效低成本洁净钢生产工艺高效低成本洁净钢生产实践与案例分析结论与展望
引言
洁净钢是指钢中氧、氮、氢、硫、磷等杂质元素含量较低，且夹杂物细小弥散分布的钢种。
洁净钢的生产过程需经过冶炼、连铸和轧制等工序，通过控制各工序的工艺参数和操作条件，达到降低杂质元素含量和去除夹杂物的目的。
国内外典型案例对比
结论与展望
高效低成本洁净钢生产技术已取得显著成果，为钢铁行业的发展提供了有力支持。
高效低成本洁净钢生产技术涉及多个领域，包括冶金、材料科学、化学等，需要跨学科合作。
高效低成本洁净钢生产技术还需要在生产实践中不断优化和完善，以提高生产效率和降低成本。
钢铁行业将继续推进高效低成本洁净钢生产技术的研发和应用，以提高产品质量和降低生产成本。
02
高效低成本洁净钢生产工艺流程
详细阐述从原料选择、冶炼、连铸、轧制到产品精整的整个生产工艺流程。
分析该企业在高效低成本洁净钢生产方面的成功经验，包括技术应用、工艺优化、设备改造等方面的具体措施。
某钢铁企业高效低成本洁净钢生产实践
对比分析国内外在高效低成本洁净钢生产方面的典型案例，总结各自的优势和不足。
未来钢铁行业将更加注重环保和可持续发展，高效低成本洁净钢生产技术将发挥更加重要的作用。
炉外精炼与洁净钢技术
1、炉外精炼的内容脱氧、脱硫；去气、去除夹杂；调整钢液成分及温度。
2、炉外精炼的手段渣洗：最简单的精炼手段；真空：目前应用的高质量钢的精炼手段；搅拌：最基本的精炼手段；喷吹：将反应剂直接加入熔体的手段；调温：加热是调节温度的一项常用手段。
3、主要的精炼工艺LF(Ladle Furnace process)；AOD(Argon-oxygen decaburizition process );VOD (Vacuum oxygen decrease process) ;RH (Ruhrstahl Heraeus process);CAS-OB( Composition adjustments by sealed argon -oxygen blowing process) ；喂线(Insert thread) ；钢包吹氩搅拌(Ladle argon stirring)；喷粉( powder injection )。
LF炉LF炉指一种利用钢包对钢水进行炉外精炼的设备！！！LF炉(LADLE FURNACE)即钢包精炼炉，是钢铁生产中主要的炉外精炼设备。
它的主要任务是：①脱硫②温度调节③精确的成分微调④改善钢水纯净度⑤造渣在LF炉生产中建立过程控制计算机系统，主要用来解决以下问题：①实时接收生产计划，按照计划动态组织生产。
②按照炉次对LF炉生产进行实时的数据跟踪。
③通过冶金模型的计算，实现作业过程的优化，同时并向操作人员提供操作指导。
④向下工序提供LF炉作业数据。
⑤向工艺人员提供生产数据的历史追溯.LF炉一般指钢铁行业中的精炼炉。
实际就是电弧炉的一种特殊形式。
最常用的精炼方法；取代电炉还原期；解决了转炉冶炼优钢问题；具有加热及搅拌功能；脱氧、脱硫、合金化LF 精炼炉LF钢包精炼炉可供初炼炉（电炉、中频炉、AOD炉、转炉）钢水精炼、保温之用。
是满足优钢、特钢生产和连铸、连轧的重要冶金设备。
具有常压电弧加热、脱氧去气、吹氩搅拌、加料调整成分、测温、取样、脱磷脱硫等功能。
洁净钢的工艺流程
洁净钢的工艺流程
接着就是炼铁啦。
炼铁这个过程像是一场火热的派对。
在高炉里，把烧结矿或者球团矿和焦炭、石灰石等一起放进去。
这时候温度超高的，焦炭就像一个活力满满的小助手，它在里面燃烧，提供热量，还能把铁矿石里的氧夺走，让铁从矿石里被解放出来。
石灰石呢，就像个小清洁工，把一些杂质带走，最后铁水就从高炉的底部流出来啦。
铁水出来后还不能直接用呢，得进行炼钢。
炼钢就像是给铁水来个大变身。
在转炉或者电炉里，向铁水里面加入各种东西，比如废钢，这就像给铁水找了些小伙伴。
然后再吹入氧气，氧气就像个严厉的老师，把铁水里的碳啊、磷啊、硫啊这些杂质给教训一顿，让它们变成气体或者炉渣跑掉。
这时候的钢水就比之前纯净多啦。
还有精炼环节哦。
精炼就像是给钢水做个深度美容。
在精炼炉里，会进行很多细致的操作。
像真空处理，把钢水放在真空环境下，那些在常压下不容易跑掉的气体杂质，在真空里就待不住啦，纷纷跑掉。
还有就是进行合金化的操作，根据需要往钢水里加入一些合金元素，就像给钢水穿上不同风格的衣服，让它具备不同的性能。
最后就是连铸啦。
连铸这个过程超级神奇。
把精炼好的钢水倒入结晶器里，钢水在结晶器里开始慢慢凝固，就像从液体变成固体的魔法一样。
然后通过拉矫机等设备，把凝固的钢坯拉出来，再经过冷却等一系列操作，就得到了我们的洁净钢啦。
洁净钢的工艺流程
洁净钢的工艺流程洁净钢啊，简单来说就是杂质特别少的钢。
那它的工艺流程是有好多环节的哦。
一、原料的选择。
在制作洁净钢的时候，原料的选择那可太重要啦。
就像我们做菜一样，食材不好，做出来的菜味道就不行。
制作洁净钢要选优质的铁矿石和其他一些添加的原料。
比如说铁矿石要是含铁量高的，杂质少的那种。
要是含铁量低，里面有好多乱七八糟的东西，像硫啊磷啊这种杂质太多，那后面要费好大劲儿去除呢。
而且其他的添加原料也要纯净，不然就会把杂质带进钢里面去。
二、炼铁环节。
这炼铁就像是一场魔法表演的开始。
把选好的铁矿石、焦炭等原料放进高炉里。
高炉可是个大家伙，在高炉里会发生好多神奇的反应。
高温下，焦炭会和氧气反应产生热量，这个热量能让铁矿石中的铁氧化物被还原成铁水。
但是呢，这时候铁水里还是有一些杂质的，像硅啊、锰啊之类的，不过没关系，后面还有步骤来处理它们呢。
三、炼钢环节。
炼钢环节那就是让铁水大变身的时候啦。
这时候会把铁水倒进转炉或者电炉里。
在转炉里，会往里面吹入氧气，这个氧气可厉害啦，它能把铁水里多余的碳烧掉，让碳的含量达到我们想要的水平。
而且啊，那些在炼铁环节残留的杂质，像硅、锰还有一些硫磷等，也会在这个过程中被去除一部分。
在电炉里呢，是通过电能来加热铁水，也能达到类似的去除杂质的效果。
在这个过程中，炼钢工人就像超级英雄一样，时刻盯着各种参数，确保炼钢的过程顺利进行。
四、精炼环节。
精炼环节就像是给钢做一个深度清洁和调理。
这个环节有好多不同的方法呢。
比如说有真空精炼，把钢水放到真空环境里，那些在常压下很难去除的气体杂质，像氢气，在真空环境下就很容易跑出来啦。
还有炉外精炼，会往钢水里加入一些特殊的材料，这些材料就像小清洁工一样，把钢水里剩余的微小杂质吸附起来。
这就好比我们给脸做深度清洁，把毛孔里的脏东西都弄出来，让钢变得更加纯净。
五、连铸环节。
经过前面的重重工序，钢水已经很纯净啦。
这时候就到了连铸环节。
钢水会被倒入连铸机里，连铸机就像一个神奇的模具制造机。
洁净钢生产的二次精炼技术
洁净钢生产的二次精炼技术洁净钢, 二次精炼为满足最终用户需要，洁净钢生产中二次精练设施越来越发挥出举足轻重的作用。
真空脱气首先用于生产不锈钢和特种钢，特别是不能在常压环境中进行有效生产的高铬钢。
真空吹氧脱碳(VOD)工艺不仅能降低反应产物一氧化碳的分压，而且可防止过量铬被氧化，但该工艺缩短了钢包炉的使用寿命并延长了钢水的处理时间，从而导致氧氩混吹脱碳(AOD)工艺技术的开发。
在大批量的不锈钢生产中，氧氩混吹脱碳工艺越来越受到用户的欢迎。
钢铁生产者逐渐意识到炉渣对最终产品质量所造成的影响。
炉渣的成分直接影响钢水以及钢材中夹杂物的成分，而夹杂物的成分反过来影响钢材的物理性能。
不幸的是，到目前为止，炉渣成分和夹杂物成分之间的因果关系并不能进行实时测量。
但值得庆幸的是，通过炉渣管理系统可进行高洁净钢的生产。
炉渣管理系统是一种用于说明和控制钢包渣成分的工艺。
在采用该系统之前．必须了解炉渣的构成，其包括：炉渣携带量、脱氧产品、钢包炉的炉衬材料、造渣添加剂以及上炉钢的余渣。
以下介绍几个采用炉渣管理系统生产特种钢并获得理想结果的实例。
镇静钢以及轴承钢生产轴承钢零件的使用寿命和夹杂物(SiO2和Al2O3)的总量之间成反比关系。
携带了氧化亚铁(FeO)和氧化锰(MnO)的炉渣可导致钢水过氧化以及夹杂物中氧化物的水平过高，因此控制炉渣携带量是生产洁净轴承钢的前提。
而且，在控制炉渣携带量的同时必须考虑去除钢水中的脱氧产物，因此，炉渣必须具备一定的亲和力，以便吸附氧化铝。
满足上述要求的炉渣成分必须位于CaO饱和区域并接近CaO·Al2O3，共熔区。
一般情况下，炉渣成分中石灰与氧化铝的比例应在1．2—2．0之间。
对轴承钢来说，1．7应该是最优的。
为描述氧化钙饱和区内钢包渣的特性，定义了氧化钙饱和指数。
该指数主要用于以下几个目的：——识别炉渣的相对饱和度，从而判断石灰的添加量；——显示炉渣的脱硫潜力；——预测并防止钢包炉炉衬磨损。
精品大钢锭洁净钢生产技术
2、精品大钢锭思想统一
2.2、制造精品大钢锭思想统一 5S是二战后日本为了追赶欧美，认真研究 而发明的现场现代化管理，成为持续改善 工厂基础管理的基石。5S是“整理、整顿、 清扫、清洁、教育”的简称。没有5S，不 管你如何努力，其结果，就如同建造一座 空中楼阁，在此请一定牢记在心。 ----于平
2、精品大钢锭思想统一
5.1、现代制造业对钢锭生产提出的严格要求： ①、满足JB/2007, Ⅰ~Ⅱ级锻件无损探伤的 要求； ②、在冶炼+精炼+真空处理+浇注的过程中 提高钢锭的洁净度，降低钢中夹杂物的数 量和尺寸是极为重要的； ③、大钢锭锭模的参数：高宽比、锥度、多 角（18、24、36角）选择要正确极为重要
5、精品大钢锭冶炼和精炼
3.2、发达国家正在研究和探索的生产工艺技 术 ⒉日本住友金属大钢锭生产工艺技术
4、显性和隐性成本
4.1、我们应重点指出：传统制造业在中国已 进入到了微利时代，大规模产量已过时。 对于大钢锭生产尤为重要。 成本的控制对于大钢锭制造，是以品种 来完成的。不同的品种就有不同质量要求 大钢锭以质量实现“100%”为重点。成本 为最低！ 为此，精细、精准、出精品为目标。
1、前言
1.3、强调指出：大锻件用大钢锭的质量要求极为严 格，而且其质量、性能在很大程度上，与大钢锭 制造的炼钢工艺密切相关。 在能源（核电、风电、水和火电）和钢铁生产 领域使用的大钢锭质量要求苛刻：炼钢工序主要 工艺技术：钢水、钢锭中的P、S等有害元素 （As、Sn、Sb、Pb、Ti）的去除、钢中夹杂物 （氧化物、硫化物、复合夹杂物等）的减少，成 分偏析的减轻，氢系缺陷（HIC即氢致裂纹）的 避免等。
4、显性和隐性成本
4.2、显性成本与隐性成本 凡是超出增加产品价值所必须的最少物料 设备、人力、场地、时间的部分都是显性 成本。 显性成本指：不增加价值的活动；所用 资源超过“绝对最少”界限的活动。 显性成本主要发生在生产现场，是表 面很容易找到和发现。具体为：
纯净钢的生产技术和应用新日铁讲解PPT课件
(After M. Tani M, Proceedings of 4th第E2u2r页op/共ea4n8C页ontinuous Casting Conference, 2002)
电磁连铸（ EMC ）原理图
(After M. Tani M, Proceedings of 4th European Continuous Casting Conference, 2002)
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表面净化（气孔）
Vc=1.2m/min.
Vc=2.0m/min.
气孔指数 气孔指数
(Data of Kimitsu Works)
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电磁感应的原理
电流
线圈中的交流电 时间
电感线圈
感应线圈
如果是液态金属
感应电流
感应磁场
洛伦兹力
流动
洛伦兹力
产生了电磁力驱动的流场
(After K. Wunnenberg, Revue de Metallurgie, 2005)
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有害夹杂物的尺寸范围
(After K. Wunnenberg, Revue de Metallurgie, 2005)
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有害夹杂物的来源
(After K. Wunnenberg, Revue de Metallurgie, 2005)
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内容
1.引言 纯净钢概述
2.纯净钢生产工艺的基础理念 3.纯净钢生产的主要技术和应用这些技术后纯净钢的物
化特性
3.1 降低氧化物夹杂总量 3.2 减少大颗粒夹杂 3.3 降低板坯表面及皮下夹杂物 3.4 控制夹杂物化学成分
洁净钢生产工艺及技术
洁净钢生产工艺及技术1. 引言洁净钢是一种具有高纯净度和低杂质含量的钢材，它在现代工业中具有广泛的应用。
洁净钢的生产工艺和技术对于提高钢材的质量和性能具有重要意义。
本文将介绍洁净钢的生产工艺及技术，包括材料准备、熔炼工艺、净化工艺和热处理工艺等方面。
2. 材料准备洁净钢的生产首先需要准备高质量的原材料。
一般而言，使用优质的铁矿石和石墨粉为原材料。
在材料准备过程中，需要对铁矿石进行破碎、筛分和磁选等处理，以去除其中的杂质。
同时，还需要对石墨粉进行筛分和干燥处理，以确保其纯净度和质量。
3. 熔炼工艺洁净钢的熔炼工艺是保证钢材质量的关键步骤。
在熔炼过程中，采用电弧炉作为主要设备，并在炉内加入适量的石墨粉，以促进石墨的溶解和扩散。
此外，还需要在熔炼过程中控制熔炼温度、保持炉内气氛的稳定，并通过合理调整熔炼时间和翻炉工艺等措施，以确保熔炼的钢液质量达到洁净钢的要求。
4. 净化工艺净化工艺是提高钢材纯净度的重要措施。
常用的净化工艺包括真空脱气、氧化脱硫和氢脱氮等。
在真空脱气过程中，通过将熔炼好的钢液置于真空环境下，利用钢液中的氢、氮等气体的挥发性，将其去除。
氧化脱硫是指在钢液中加入氧化剂，使之与硫反应生成气体，从而将硫从钢液中去除。
氢脱氮是指通过在钢液中通入氢气，使之与钢液中的氮气反应生成气体，从而将氮从钢液中去除。
5. 热处理工艺热处理工艺是洁净钢生产的最后一道工序，它能够通过改变钢材的组织结构，进一步提高钢材的性能。
常见的热处理工艺包括淬火、回火和正火等。
淬火是指将热处理后的钢材迅速冷却，以使其获得较高的硬度和强度。
回火是指将淬火后的钢材加热到适当的温度，然后冷却，以使其获得合适的韧性和延展性。
正火是指将热处理后的钢材加热到适当的温度，保温一段时间后，进行缓慢冷却，以改变钢材的组织结构。
6. 结论洁净钢的生产工艺及技术对于提高钢材的质量和性能具有重要意义。
在生产过程中，需要注意材料准备、熔炼工艺、净化工艺和热处理工艺等方面的要求，以确保生产出符合洁净钢标准的优质钢材。
纯净钢的生产技术
为了用较少的熔剂进行有效脱硫，在CaO中混入Mg
或CaC2，可以将硫降到50ppm以下。
脱硫预处理后的低硫铁水，在转炉炼钢过程，通常
不仅不能进一步脱硫，废钢、铁水渣、石灰中的硫
反而会进入钢水中，回硫量可达20-50ppm以上。
炼钢过程中回硫是生产超低硫钢的重大障碍。生产 超低硫钢时应采用较高铁水装入比，并尽量减少铁 水的带渣量。
硫还会明显降低钢的焊接性能，引起高温龟裂，并 在焊缝中产生气孔和疏松，从而降低焊缝的强度。 硫含量超过0.06%时，会显著恶化钢的耐蚀性。硫 还是连铸坯中偏析最为严重的元素。
硫除对钢材的热加工性能、焊接性能、抗腐蚀性能
有大的影响外，对力学性能影响主要表现在：
与钢材轧制方向相比，非轧制方向强度、延展性、
竞争加剧：要求生产成本低，增加生产率；
技术投资增加，同时研究经费投入加大；
需要基本标准和改进生产、提高效益措施； 贸易壁垒和贸易保护主义愈加严重；
全球经济发展，但部分地区出现经济危机；
除欧洲，钢铁工业合并延缓。
1.2 钢铁工业的挑战
能力过程，并将继续蔓延；
较差的经济效益；
当钢中的硫含量超过0.020%时，钢水在凝固过程中由于 偏析，低熔点Fe-FeS共晶体分布于晶界处，在1150-1200℃ 的热加工过程中，晶界处的共晶体熔化，钢受压时造成晶界 破裂，即发生“热脆”现象。
如果钢中的氧含量较高，FeS与FeO形成的共晶体熔 点更低（940℃），更加剧了钢的“热脆”现象的 发生。 锰可在钢凝固范围内生成MnS和少量的FeS，纯MnS 的熔点为1610℃，共晶体FeS-MnS（占93.5%）的熔 点为1164℃，它们能有效的防止钢热加工过程的 “热脆”。
闪速炼钢生产洁净钢技术研究
闪速炼钢生产洁净钢技术研究一、引言闪速炼钢技术是一种新型的钢铁冶炼技术，它采用高温高压的氧气和煤粉进行反应，从而使钢水中的杂质得到清除，生产出洁净的钢材。
这种技术具有节能、环保、效率高等优点，在我国的钢铁工业中得到了广泛应用。
本文将对闪速炼钢生产洁净钢技术进行详细的研究。
二、闪速炼钢生产洁净钢技术原理1. 原料配比闪速炼钢生产洁净钢技术所使用的原料主要包括铁水、废钢和废铁等。
在使用这些原料时，需要进行合理的配比以确保最终生产出来的钢材具有良好的性能。
2. 氧气喷吹在闪速炼钢过程中，需要使用高温高压氧气进行喷吹。
这种氧气可以使得铁水中的碳和其他杂质被氧化，从而形成二氧化碳和其他物质，并且随着喷吹过程中空气流动的不断变化，可以将钢水中的杂质排除出去。
3. 煤粉加入在闪速炼钢过程中，需要将煤粉加入到铁水中进行反应。
这种反应可以使得钢水中的氧化物被还原，从而形成二氧化碳和其他物质。
同时，由于煤粉本身也是一种还原剂，所以可以帮助清除钢水中的杂质。
三、闪速炼钢生产洁净钢技术优点1. 节能闪速炼钢生产洁净钢技术使用高温高压氧气和煤粉进行反应，相比传统的冶炼方法可以节省大量能源。
2. 环保闪速炼钢生产洁净钢技术使用高温高压氧气和煤粉进行反应，在这个过程中不会产生大量的废气和废水等污染物。
3. 效率高闪速炼钢生产洁净钢技术使用高温高压氧气和煤粉进行反应，可以快速清除铁水中的杂质，并且可以在较短时间内完成整个冶炼过程。
四、闪速炼钢生产洁净钢技术应用1. 钢铁工业闪速炼钢生产洁净钢技术已经在我国的钢铁工业中得到广泛应用。
它可以生产出具有良好性能的洁净钢材，并且可以节省大量能源和降低污染物排放。
2. 其他领域除了在钢铁工业中应用，闪速炼钢生产洁净钢技术还可以在其他领域中得到应用。
例如，在航空航天领域中，需要使用高强度、高韧性的材料来制造飞机和火箭等器件，而闪速炼钢技术可以生产出这种材料。
五、总结闪速炼钢生产洁净钢技术是一种新型的冶炼方法，它使用高温高压氧气和煤粉进行反应，可以快速清除铁水中的杂质，并且具有节能、环保、效率高等优点。
高效低成本洁净钢生产
典型钢种的纯净度水平（×10-6）
典型国外厂家超纯净钢生产工艺与技术水平（×10-6）
高效低成本洁净钢新工艺的开发目标
20世纪90年代是洁净钢生产的技术开发期，主要目标是解决如何生 产高洁净钢的生产工艺技术。进入21世纪，洁净钢生产进入新的历史发 展期，主要目标是如何实现高效、低成本大批量稳定生产洁净钢的技术 问题。 90年代日本在国际上首先明确提出建立大批量、低成本、超纯净钢生
280~ 318
800
低碳铝镇静钢 TIRP钢
450
0.9
26
低合金 高强度钢 高级电工钢
X80 X100 35W230
550 P1.5/50 (W/kg) 2.20
690 B50 (T) 1.68
21
钢材洁净度的预测与实际水平比较/10-6
结论：
（1）提高钢材洁净度、改进钢材性能 是今后钢铁工业发展的重要技术方向。 （2）进一步降低洁净钢生产成本，提 高洁净钢生产稳定性和生产效率是今后 炼钢技术发展的历史潮流。 （3）洁净钢制造水平是炼钢厂工艺与 装备水平的集中体现，也是钢铁厂技术 竞争力的重要标志。
实际水平 国内最高水平
3 10
3 10
25 50
<5 5~8
<20 <25
0.5 0.5
<55 <100
优化工艺是洁净钢生产的基本保障
随着社会的发展进步，市场对钢材洁净度的要求日益增加。超纯净、高均匀度和高 性能是21世纪钢铁产品质量发展的主要技术方向，为了提高钢材的各种性能，延长服役 寿命，提高强度，要求钢材的杂质含量（S、P、N、O、H）和夹杂物总量越低越好。采用 何种工艺流程能够大幅度降低洁净钢的生产成本，实现大批量、高效稳定地生产洁净钢 水是21世纪钢铁生产技术发展的重要技术方向。
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洁净钢洁净钢生产工艺技术洁净钢的定义•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，那么这种钢就可以被认为是洁净钢。
钢中非金属夹杂物的分类•钢中的非金属(氧化物)夹杂物有两种：•1、内生夹杂物：在脱氧、二次氧化或钢液冷却和凝固过程生成的的氧化物。
一般与钢液处于平衡状态，它们是自然生成，因此只能减少而不能被完全去除。
•2、外来夹杂物：炉渣卷入或耐火材料侵蚀卷入钢水。
一般是与冶炼过程相关，因此采用合适冶炼工艺可以避免外来夹杂物的产生。
非金属夹杂物的三个来源•1、加入脱氧剂后生成的脱氧产物、裸露的钢液被大气氧化和被耐火材料氧化生成的二次氧化产物；•2、来源于耐火材料（如填充物）的夹杂物，由于耐火材料的渣线或内衬受化学腐蚀或机械侵蚀的产物。
•3、卷渣产生的夹杂物，渣钢界面上钢水流速较大以及渣的乳化使液态渣滴卷入到钢液中。
内生夹杂物的形成原因•1、脱氧产生了氧化物夹杂。
脱氧的目的是为了避免在钢液凝固过程形成影响铸坯致密性的一氧化碳气体，主要通过将钢液中的溶解氧降低到一定水平来避免一氧化碳的产生。
经常用脱氧剂（例如铝、硅铁或锰铁）和钢中的溶解氧反应：•2Al+3O=Al2O3 Si+2O=SiO2•Mn+Si+3O=MnO*SiO2外来夹杂物的产生原因•外来夹杂物大多为复合氧化物夹杂，一般多来自钢渣界面湍流形成的卷渣。
在炼钢温度下，外来夹杂物多为液态球形夹杂物尺寸在10-300μm。
钢渣界面的湍流是由浇铸、强烈搅动、涡流或液面控制不稳定等原因造成的。
另一种为钢水或炉渣与耐火材料反应生成，固态夹杂物经常来自于耐火材料的破损。
钢水的二次氧化•目前许多钢材都要求较高的洁净度，这主要是为了使用更薄的钢材来减轻重量，并需要钢材在加工的过程中具有良好的变形性能。
•降低钢水中的夹杂物的数量可以减少钢材中缺陷的产生。
据日本钢管某厂统计，当结晶器中的全氧含量低于0.0020%（20ppm）时，冷轧钢板表面缺陷的数量将显著减少。
•许多研究表明，连铸坯中大多数宏观夹杂物，都是由于二次氧化造成的，而不是来源于钢包精炼过程中。
钢水的二次氧化•二次氧化增加了钢液中的氧含量，生成了新的氧化物夹杂，降低了脱氧效率，增加了浇注时水口堵塞的几率。
•二次氧化可能发生在脱氧前后，空气、高氧势的钢包渣、不稳定的渣线、钢包内衬和残渣是氧的主要来源。
•对钢包中钢水进行搅拌，通常会在钢液表面形成“裸眼”使钢液直接接触空气从而形成二次氧化，因此在整个冶炼过程中钢液表面需覆盖合适厚度的渣层能够防止这种二次氧化。
钢水的二次氧化•钢液二次氧化的原因有如下几种形式：1、被合金中的氧化物污染。
例如，锰合金中主要含有MnO夹杂，当碳含量相对较低时，影响更为明显。
2、上一炉附着在钢包内壁或者RH浸渍管内的渣瘤污染钢液。
3、在钢包和中间包中与渣的反应。
4、转炉出钢、二次精炼过程中、浇注过程中包内，钢水与空气的反应。
5、钢液与耐火材料内衬之间的反应。
通过渣脱氧减少钢水二次氧化•浦项和神户公司研究表明，冷轧薄板的缺陷随着精炼结束时钢包内渣的FeO+MnO含量减少而降低。
•在RH炉中炉渣的氧化程度越高，真空脱碳以后，钢水中氧活度就越高，相应地冷轧薄板的表面缺陷就越多。
•在RH操作过程中，渣脱氧是防止钢包或者中间包造成二次氧化的最普遍的方法。
通过渣脱氧减少钢水二次氧化•一般来说，RH操作过程中渣脱氧主要通过转炉出钢之后立即向钢包渣内添加铝基复合物来实现的。
添加的数量根据在转炉冶炼终点的氧活度来确定。
也可以使用其他脱氧剂，例如碳化钙，但出于安全原因，碳化钙不宜使用。
•FeO的控制目标为小于5%。
达成这一目标主要取决于转炉的下渣量和脱氧剂的添加量。
减少中间包覆盖剂引起的二次氧化•一些研究表明，与使用炭化稻壳相比，碱性的中包覆盖剂有助于降低钢中夹杂物的数量，可以显著地降低冷轧IF钢薄板表面微裂纹缺陷的数量。
转炉-精炼-连铸过程实践钢中氧的控制钢中氧的控制实践1 钢中的氧－钢洁净度的量度1.1钢中氧存在形式炼钢是一个氧化过程，吹炼到终点时，或a[O]钢水中溶解了过多的氧，称为[O]溶出钢时，进行脱氧合金化，[O]溶转变成氧化物夹杂，可用[O]夹杂表示钢中氧可用总氧T[O]表示为：T[O]＝[O]溶＋[O]夹杂1 钢中的氧－钢洁净度的量度1.2 钢中各种形态氧的变化出钢时：钢水中[O]→0，T[O]＝[O]溶；夹杂脱氧后：根据脱氧程度的不同[O]溶→0，T[O]＝[O]夹杂。
可以用钢中总氧T[O]来表示钢的洁净度，即钢中夹杂物水平。
钢中T[O]越低，则钢就越“干净”。
1 钢中的氧－钢洁净度的量度1.3 T[O]对钢质量的影响轴承钢T[O]由30ppm降到5ppm，疲劳寿命提倍。
高1001 钢中的氧－钢洁净度的量度钢中T[O]与冷轧板表面质量存在明显对应关系美国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]，ppm 质量指数15～20 8121～25 7226～30 68>30 35T[O]越低，冷轧板质量越好，T[O]在40～100ppm时废品率非常高。
川崎Mizushima把中间包T[O]作为钢水洁净度标准，生产试验表明：中间包钢水T[O]<30ppm 冷轧薄板不检查，用户接受T[O]＝30～55ppm 冷轧薄板需检查T[O]>55ppm 冷轧薄板降级使用1 钢中的氧－钢洁净度的量度产品质量缺陷不仅与钢中总氧T[O]有关，还与夹杂物种类、尺寸、形态和分布有关。
1 钢中的氧－钢洁净度的量度1.4 钢中T[O]控制策略：控制转炉终点a[O]，它主要决定于冶降低[O]溶炼过程；降低夹杂物的[O]夹杂：控制脱氧、夹杂物形成及夹杂物上浮去除－夹杂物工程概念（Inclusion Engineering）。
钢中的总氧含量不断降低，夹杂物越来越少，钢水越来越“干净”，甚至追求“零夹杂物”，钢材性能不断改善。
由于引入炉外精炼，对硅镇静钢，T[O]可达15-20ppm，对铝镇静钢，T[O]可达到<10ppm。
图1 1970－2000年钢中平均T[O]水平表1 典型纯净钢对清洁度的要求非塑性夹杂D<20μm疲劳特性、残余应变性1.6~10 mmΦ0.1~0.15 mmΦSWRS Si-Cr 钢弹簧钢非塑性夹杂D<20μm 冷拔断裂0.1~0.4 mmΦSWRH72、82B轮胎钢丝线材T[O]<15ppm，P <0.005%疲劳特性、加工性SCM432、420渗碳钢T[O]<10ppm, [Ti]<15ppmD<15μm 转动疲劳特性30~65 mmΦ轴承钢轴承棒材T[O]<20ppm, [N]<50ppm D<5μm 电解浸蚀时表面光洁度10 mmΦ不锈钢净化管T[O]<10ppm, [Ti]<20ppm 转动疲劳寿命50~300mmΦ轴承钢座圈材无缝管低磷化、低硫化层状撕裂10~40mmt 结构高强钢抗层状撕裂钢P <0.003%,S<0.001%低温脆化10~40mmt 9%Ni 低温用钢夹杂物形态控制低硫化，S<10ppm 氢引起的裂纹10~40mmt X52~70级低合金钢管线钢中厚板D<5μm， [N]<50ppm 42Ni D<100μm 打眼加工时的裂纹0.15~0.25mmt13%Cr导架结构材D<100μm,低硫化防止图像侵蚀0.1~0.2mmt 低碳铝镇静钢荫罩钢[C]<20ppm, [N]<20ppm T[O]<20ppm,D<100μm 超深冲，非时效性表面线状缺陷0.2~0.6mmt 超低碳铝镇静钢深冲钢T[O]<20ppm,D<20μm 飞边裂纹0.2~0.3mmt 低碳铝镇静钢DI 罐薄板清洁度要求产品材质特性要求代表规格钢种产品分类表2某些高纯度钢发生缺陷的原因调查220μmUS 缺陷UOE 管（厚钢板）CaO-Al 2O 3、群落状Al 2O 3、CaO-SiO 2-Al 2O 3-Na 2O200μmUT 缺陷UO 管材CaO-Al 2O 3、群落状Al 2O 3、CaO-SiO 2-Al 2O 3-Na 2O 250μm 400μm冲压缺陷夹杂深冲深拉用冷轧钢板400μm 、150μm 炉渣分层镀锡板CaO-Al 2O 3、群落状Al 2O 3150μm 220μm UT 缺陷US 缺陷ERW 管材CaO-Al 2O 3150μm 、60μm飞边裂纹DI 罐用镀锡板缺陷部位夹杂成分引起缺陷夹杂物最小直径产品缺陷钢种注：表中夹杂物尺寸为板材加工后的夹杂 尺寸，推算至铸坯中，约为50～60μm减少非塑性夹杂高强度、疲劳寿命长弹簧T[O]<10ppm 高抗拉强度防止冲压时断裂抗疲劳钢丝丝D A <15μm 滚动接触寿命长轴承棒材全部为球形夹杂防止因氢产生的裂纹无缝管管材D A <5μm 防止酸浸颜色不同防止加工时产生裂纹护板D A <20μm 防止冲压时产生裂纹门窗框架D M <20μm 极好的穿孔性能汽车轮盘D A <100μm 防止勾形裂纹汽车轮箍Dj<40μm 防止碳化、氮化物的析出2.0≦r ≦3.0，非常薄较高抗拉强度超深冲板D A <40μm 防止裂纹DI 罐薄板生产目标用户要求用途品种注：DA 为Al2O3直径，DM 为MnS 直径，Di 为所 有夹杂物直径表3各种钢材夹杂物含量和尺寸的要求1 钢中的氧－钢洁净度的量度由以上数据表明：• 钢中T[O]低，说明钢中夹杂物数量少，钢水较“干净”；• 洁净钢是一个相对概念，钢中T[O]控制到什么水平，决定于钢种和产品用途；• 产品质量不仅要控制夹杂物数量，而且夹杂物的形态、尺寸和分布也要得到控制。
2. 转炉终点钢中氧的控制T[O]＝[O]溶＋[O]夹杂出钢时：[O]夹杂→0，T[O]＝[O]溶；生产统计表明，终点[O]溶（a[O]）决定于：(1) 终点[C]从某厂转炉冶炼终点由副枪测定的C和a[O]统计关系。
图3 转炉冶炼终点C-O关系图Ⅰ区：[O]溶波动在C－O平衡曲线附近， [C][O]=0.0027 炉龄<2500炉Ⅱ区：[O]溶远离C－O平衡曲线，[C][O]=0.0031～0.0037 炉龄>2500炉当炉龄大于3000炉，达到7500炉甚至10000炉，钢水中[C][O]积远离平衡线，且波动较大，这可能与采用溅渣护炉操作，降低了复吹冶金效果有关。
C–Fe的选择性氧化平衡点根据式 [C] + [O] = {CO} (1)lg (Pco/ac* [%O])= 1149/T–2.002以及反应 [Fe] + [O] = （FeO） (2)lg aFeo/[%O] = 6317/T – 2.739得到反应（FeO）+ [C] = [Fe] + {CO} (3)lg (Pco/ac* aFeo)= –5170/T+4.736结论：钢液中C-Fe的选择性氧化平衡点为[C]＝0.035％，终点[C] < 0.035％时，钢水的过氧化比较严重。