洁净钢耐火材料发展概况

2020/9/6
6
超洁净钢的具体概念
（1）IF洁净钢→(C+S+P+N+H+T.O) ﹤100×10-6
（2）专家建议：超洁净钢 →(C+S+P+N+H+T.O)﹤40×10-6
2020/9/6
7
超洁净钢对夹杂尺寸的要求
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。
2020/9/6
9
超级钢
（１） 比传统的钢铁材料有更高的性能价格比 （２） 在强度上要比传统的钢铁材料高一倍 （３） 在使用寿命上要比传统钢铁材料高一倍 （４） 基本消除宏观偏析
2020/9/6
10
日本近10年来有关洁净钢 的专利件数
90
80
专 70 利 60 件 50 数 40
30
20
10
0
97 98 99 00 01 02 03 04 05 06
20
RH用耐火材料
RH精炼炉一般分为上、中、下三个可以任意 更换的部分。其中，上部包括炉顶和上部槽 内衬，由于此部分不与钢水和熔渣直接接触， 故耐火材料的损毁速度较慢；中部部分与钢 水和熔渣接触、同时受钢水喷溅和冲刷的影 响，容易受到损毁；下部主要是浸渍管，内 衬受高温钢水和气流的冲刷，外壁受熔渣侵 蚀和温度剧变的影响，耐火材料极易损毁， 是整个RH精炼炉最薄弱的环节。
2020/9/6
2020/9/6
14
脱气工艺
V-KIP真空喷粉脱氮→[N]≈35×10-6 在转炉、电炉氧化期、VOD、AOD脱碳的
同时，脱氮效果明显→ [N]≤30×10-6时
2020/9/6
15
Fra Baidu bibliotek 脱显微夹杂
(1)深脱氧技术:在真空处理设备中进行真空碳脱氧，PCO↓→ [O]↓。由于氧的传质是反应限制性环节，深脱氧需要足够的时间。 随后进行沉淀脱氧，使用复合脱氧剂Si-Mn-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 性榴 能石影(响3不Mn大O·。Al2O3·3SiO2)在加工后钢材中呈细小分散夹杂，对 种 Z7(r02是O%)2，夹粉多用杂末孔于物填隙N过塞泡i基滤形沫合器成筛金:的可一钢过以种过滤将是滤层[ZO夹r，]O时降2可过可低使滤使4不2器杂%锈。，物钢还可降中有过低A一滤l42种4液O～3由态夹5及M5杂g%固O物。、态降A夹低l2O杂230及。～一 (3)连铸中间包，结晶器设电磁搅拌使夹杂物碰撞、聚合上浮。 (4)防止混渣:采用偏心出钢防止钢渣混出。 (5)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。
2020/9/6
16
2020/9/6
‹#›
2 洁净钢用耐火材料的发展
2.1 精炼用耐火材料 2.2 连铸用耐火材料
2020/9/6
18
2.1 精炼用耐火材料
炉外精炼的目的：主要是通过精炼操作脱除钢 中的气体和夹杂以及调整钢水的成分和温度 等，其过程主要是在钢包内完成的。
炉外精炼用钢包分类：根据精炼的工艺特点， 一般可以分为两种类型。一种是处理型钢包， 主要用于钢水的脱气、脱硫、成型控制以及 改变夹杂形状等，无温度补偿功能，精炼时 间较短（10~30min）；另外一种是精炼型钢 包，主要用于高合金钢和特殊钢的精炼，具 有加热补偿温度等多种功能。
在电弧加热钢包中脱硫，若渣系选择合适，[S] 可降至6×10-6。
2020/9/6
13
脱磷工艺
由于磷是表面活性杂质，在晶界及相界面偏析严重往 往达到平均浓度的数千倍。
洁净钢→[P]≤100×10-6 超洁净钢→[P]≤30×10-6
川崎水岛厂生产极低磷低温容器罐用钢流程：
在鱼雷车内脱[Si]≤0.15～0.20%→采用Fe2O3-CaOCaF2系渣脱[P]至0.015%→氧气转炉内继续脱磷→RHKPB深脱磷至[P]≤20×10-6。对于高Cr不锈钢及耐热 合金→喂线法加入微量Mg和Ca形成Mg3P2和Ca3P2,实现 还原脱磷。
1.1 洁净钢 1.2 洁净钢对耐火材料的要求
2020/9/6
3
2020/9/6
‹#›
纯净钢
纯净钢 有害元素 [O],[S],[C],[N],[H],[P]
2020/9/6
5
超洁净钢
应针对不同钢种和用途，应用相应的精炼技术， 达到超洁净钢对纯净度的要求。
例如： 超低硫钢要求[S]≤(5～10)×10-6； 超低磷钢[P]≤20×10-6； 低氮钢[N]≤20×10-6； 显微夹杂钢要求钢中夹杂物尺寸≤20μm； 零非金属夹杂钢为钢中夹杂物高度弥散、夹杂 物尺寸≤1μm。
洁净钢冶炼用耐火材料 发展概况
东北大学 材料与冶金学院 （于景坤 材料与冶金学院钢铁冶金研究所）
024-83681576（FAX）13940057965
2020/9/6
1
内容构成
1 洁净钢及洁净钢冶炼对耐火材料的 要求
2 洁净钢冶炼用耐火材料的发展
2020/9/6
2
1 洁净钢及洁净钢冶炼对耐 火材料的要求
“零氧化物夹杂钢”的概念：所谓“零氧化 物夹杂钢”，并非钢中无夹杂物，而是其尺 寸小于1μm，无法用光学显微镜观察到，其 抗疲劳性能将有大幅度提高。
2020/9/6
8
洁净钢
（1）钢中杂质元素(P，S，O，N，H)含量低 （2）钢中非金属夹杂物(Al2O3)的含量低，且
分布均匀 （3）微观组织均匀，晶粒尺寸微小
2020/9/6
19
主要炉外精炼工艺及精炼用 典型耐火材料
精炼工艺
RH DH AOD VOD LF VAD ASEA-SKF
2020/9/6
主要耐火材料
镁铬砖、镁碳砖、镁铝尖晶石砖 镁铬砖、镁砖、镁白云石砖 镁铬砖、镁钙砖 白云石砖、锆砖
镁碳砖、镁白云石砖、铝镁砖、刚玉尖晶石砖 镁铬砖、镁碳砖 镁碳砖、镁铬转
2020/9/6
11
年
2020/9/6
‹#›
脱硫工艺
生产超低硫钢流程:
(1)新日铁大分厂生产深冲钢板转炉流程:
铁水沟脱硅→铁水喷粉深脱硫→转炉脱碳→RH 循环脱气喷粉。
1用0×Ca1O0+-C6a。F2粉剂喷粉，脱硫率达80%，[S]达
(2)德国Aosta生产高速钢、不锈钢流程:
电弧炉初炼→VOD脱磷→扒渣→LF升温脱硫→VD 脱气。