钢中氢的来源及控制对策

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LF用辅料综合水分含量
中包渣
结晶器保护渣
N2、O2、Ar气体
3
.
水分含量/% 5～19
3.2～19.2 1.04～1.47
＜0.05 1.1～1.6
＜0.40 ＜0.35 ≤4ppm
897..64811~~~32243..4.18602 34544..6.31.9072546485
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表5 合金对钢水[H]含量的影响
项目
试验炉次
加入量/Kg
使用金属锰的炉次
30
1100
使用低磷锰铁的炉次
30
1100
出钢后[H]含量/ppm 3.5 2.5
.
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4.1.4 出钢过程合金及辅料水分含量对[H]的影响 合金及其它辅料水分含量对[H]的影响如图1所示，随着合金及其它辅料水分含 量的增加，钢液中[H]含量增加。 4.2 LF精炼过程对[H]的影响 4.2.1 各种渣料水分与增氢量的关系 LF精炼过程，随渣料中水分总量增加，化渣升温阶段氢含量量增加，结果如图 2，该阶段增[H]量占LF总增[H]量的47.12%。
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
/
பைடு நூலகம்
28
0
2.5
.
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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。
.
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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。
数值
钢水升温结束后氢增量（PPm）
4.5
4
3.5
3
2.5
合金及其 它辅料综
2
合水分含
量/%水分
1.5
含量
1
[H]含量/%
0.5
0
时间
1月份 2月份 3月份 4月份 5月份 6月份
图1 出钢过程合金及其它辅料水分含量对[H]的影响
.
1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0
0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 渣料水分总量（kg）
4.分析与讨论
4.1 转炉冶炼过程中对[H]的影响 4.1.1 后吹过程原辅料水分对氢的影响 转炉后吹过程中即：脱碳速度减弱，氧含量增加，炉温升高，炉内动力学 热力学条件均有助于钢液增[H]的发生。当向炉内加入水分含量较高的原 辅料将导致氢的平衡分压增加，[H]向钢中扩散速率增加，钢水[H]含量增 加[2]，结果如表4。从表4可以看出：后吹过程中未加辅料炉次出钢后[H] 平均含量为2.5ppm，比后吹过程中加辅料的炉次低1.07ppm。
关键词 转炉炼钢 氢 来源 变化规律
钢中氢的来源及控制对策
1.前前言言
氢在钢中的危害主要表现为引起“氢脆”， “白点”以及点状偏析、静载疲劳断裂等严重缺陷， “氢脆”将使钢的塑性下降，脆性增大，并且在低 于其极限强度的应力作用下造成钢结构或钢件的突 然脆性断裂[1]。在冶金生产中氢会导致铸坯形成气 泡、裂纹和针孔[2]。为了掌握炼钢过程中钢水氢含 量变化规律，重钢引进Hydris定氢仪，对“转炉炼 钢+LF炉+连铸”过程中[H]的来源进行研究，掌握了 炼钢过程钢液氢含量变化规律及控制增氢的措施。
钢中氢的来源及控制对策
Power Design
交流作者：高祝兵主任 重钢股份公司炼钢厂
2011.3 昆明
钢中氢的来源及控制对策
摘要
通过采用浸入式直读测氢仪对“转炉炼钢+LF炉+连 铸”过程中[H]的来源进行研究，试验结果表明：转 炉冶炼、LF精炼、浇注过程均存在钢水增[H]现象。 增氢原因有：原辅材料及合金水分、系统耐材水分、 耐材化学成分分解的碳氢化合物、钢液二次氧化导 致钢水增[H]。分析影响钢液增氢的主要因素及环节， 并提出了改进措施。
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%。
表2 炼钢过程辅料及合金水分含量
名称 转炉速补料
试验炉数/炉
镁球及化渣剂
转炉用其它辅料综合水分含量
转炉及LF各类合金
图2 LF渣料水分总量与增[H]量关系图
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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。
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。
表1 钢液测氢试验方案
名称 转炉速补料 转炉用辅料及合金 出钢结束 LF用辅料及合金 LF精炼过程 连铸中间罐、结晶器覆盖剂
中间罐 N2、O2、Ar气体
检测内容 水分含量、用量、补炉后烘烤时间
水分含量及用量、加入时机 钢液测氢
水分含量及用量 钢液测氢
水分含量及用量 钢液测氢 水分含量
钢中氢的来源及控制对策
表3 炼钢过程不同工序[H]含量
工序名称
出钢结束
LF升温后
LF合金化 后
钙处理前
精炼结束
中间罐
[H]含量 7.8 ~ 2.1 8.4 ~ 2.6 8.6 ~ 2.8 9..1 ~ 3.2 9.1 ~ 3.4 9.8 ~ 4.0
/ppm
3.606
4.155
4.376
4.74
4.94
5.328
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