1纯净钢绪论

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战东平
2008年6月
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2003项目鉴定会
鉴定委员会委员名单 主任委员：翁宇庆 委员：李文秀、苏天森、王新华 薛向欣、张温永、 单以银
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自 动 控 制
工 艺 技 术
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战东平2008纯净钢冶 炼过程控制培训讲义 国家“九五”攻关 国家“九五”攻关 宝光耐材厂 梅山炼钢厂 沈阳市基金 辽宁省科委 辽宁省科委 宝钢 宝钢 梅山炼钢厂 宝钢 自然科学基金 辽宁省科技攻关 国家经贸委 国家”十五”攻关 宝钢 宝钢 国家经贸委
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生产显微夹杂钢关键技术
◆连铸中间包，结晶器 设电磁搅拌使夹杂物碰撞、聚合上浮。 ◆防止混渣 日本山阳SNRP精炼工艺:150t偏心出钢电弧炉-LF-RH立式连铸流程。偏心炉防止出钢混渣，RH连通管上使用钢 质锥形保护盖，防止吸炉渣。下渣量≤1.5kg/t。 ◆微气泡法脱除夹杂 通过向钢液吹氩产生小气泡，使细小的夹杂物附着在 气泡上一同浮出钢液。
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材料与冶金学院
• 成立于1996年10月，由原钢铁冶金系、有色金属冶金 系、材料科学与工程系、热能工程系、金属压力加工系合并 组建而成，是国内第一个集材料、冶金、热能工程、环境科 学等现代工业与传统工业科学为一体的二级学院。 • 下设钢铁冶金、有色金属冶金、材料、冶金物理化学、 热能与环境工程、材料成形及控制工程、工程热物理、冶金 资源与环境工程研究所共8个研究所。 • 拥有13个博士学位授予权学科：钢铁冶金、有色金属 冶金、材料学、冶金物理化学、材料加工工程、热能工程、 工程热物理、制冷与低温工程，以及化工冶金、特殊冶金、 冶金工程科技史，无机材料工程、材料电磁工程与科学等内 设博士点。
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•纯净钢简介
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（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。
•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”
◆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]≤20×10-6、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。
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课题组近5年科研项目获奖
抚钢2＃线洁净钢生产技术
辽宁省政府
科技成果转化奖
二等
2006
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个人简介
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战东平: 1976年10月出生，黑龙江鹤岗市人，讲师，博士。 2003年于东北大学钢铁冶金专业获得博士学位 从事洁净钢冶炼技术及工艺模型开发工作 参加和完成包括“国家十五攻关”、“国家技术创新”、“辽宁省 科技攻关”及宝钢、梅钢、本钢、抚钢等国家、省和企业课题20多项 2004年分别获得辽宁 省科技进步奖一等奖、三 等奖各一项，冶金科技奖 二等奖、三等奖各一项， 抚顺市科技进步奖一等奖 一项，本溪市科技进步奖 一等奖一项。 在国内外学术会议和 刊物上发表学术论文60余 篇。参编著作4部。
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纯净钢的概念
◆ 纯净钢是指含杂质很少的钢 ◆ 钢中总氧含量和夹杂物水平很低 ◆ 钢中氧、硫、磷、氮、氢，甚至包括碳含量都很低 国外一些先进钢厂，钢中氧、硫、磷、氮、氢五大元素的总 含量已达到80ppm以下，目前尚有继续降低的趋势。 ◆ 钢 中 微 量 元 素 ( Pb、As、Sb、Bi、Cu、Sn)的 含 量 也 很 低 — — 1962 年，Kiessling
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◆“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； (3)a low frequency of product defects associated with the presence of nonmetallic inclusions created during steelmaking， ladle metallurgy， casting and rolling.
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钢铁冶金研究所
东北大学的钢铁冶金学科是我国建立最早 的钢铁冶金学科，也是获国家首批博士学位授 予权、重点学科、博士后流动站和“211工程” 和“985工程”重点建设的学科。 从组建至今，东北大学钢铁冶金学科主持 或承担了几乎全部的我国钢铁冶金领域的重大 科学研究与技术开发，取得了丰硕的成果，在 国内外均有较大的影响。
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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。
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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
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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
夹杂物小于10μm
● 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
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（3）显微夹杂钢
•自李正邦《超洁净钢和零非金属夹杂钢 》 20
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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。 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%。
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•组长：姜周华 教பைடு நூலகம்、博导
•项目组 战 东 平
洁净 钢冶 炼技 术
•工程组 李 董艳 花 伍藏 兵 喜民 余 强 张 天 彪
机 械 设 计
李 阳
龚 伟
沙 骏
孙 国 会
控 制 模 型
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不锈 钢夹 杂物 技术
炼钢 高氮 电电 工艺 不锈 渣渣 模型 钢技 冶连 开发 术 金铸
本 课 题 组 洁 净 钢 课 题
•～2005年
钢包精炼技术优化研究 人工智能技术在转炉炼钢中应用 钢包精炼炉埋弧渣生产技术 LF精炼埋弧渣技术及抑制钢水回磷工艺条件试验 炼钢用精炼渣及脱硫粉剂的开发与应用 纯净钢用精炼剂及特种耐火材料 本钢纯净钢冶炼工艺技术攻关及短线新钢种开发 极低硫管线钢磷的控制及连铸坯偏析研究 精炼过程杂质元素控制技术研究及VD温度预报 钢包精炼工艺优化 RH精炼过程预熔渣深脱硫技术开发 含钡合金的热力学性质及其在钢渣中物理化学行为研究 抚钢2#生产线洁净钢生产工艺技术攻关 洁净钢的生产工艺技术开发---新型脱氧剂及其脱氧工艺 特殊钢精炼渣技术 AOD-VOD不锈钢冶炼过程数学模型及氮控制 不锈钢冶炼工艺流程过程磷的控制 LF炉精炼终点成分与温度控制技术
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纯净钢冶炼过 程控制
战东平
2008年6月
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东北大学始建于1923年，是国务院首批批准有权 授予学士、硕士和博士学位的大学，是国家首批“211 工程”和“985工程”重点建设学校。 学校设有研究生院、秦皇岛分校、基础学院、文 法学院、材料与冶金学院、信息科学与工程学院、等 17个院/部。 “十五”以来，学校承担各类科技项目2100多项， 获国家和省部级科技成果奖励124项。 学校现有教师2003人，其中中国科学院和中国 工程院院士6人，“长江学者”特聘教授7人，博士导师 218人，教授328人、副教授619人；现在校博士研究 生2169人，硕士生7102人，普通本科生20739人。