薄板坯连铸连轧低碳铝镇静钢中酸溶铝的作用研究_刘阳春
第42卷 第1期 2007年1月
钢铁
Iron and Steel
Vo l .42,N o .1Janua ry 2007
薄板坯连铸连轧低碳铝镇静钢中酸溶铝的作用研究
刘阳春, 傅 杰, 吴华杰, 王中丙
(北京科技大学冶金与生态工程学院,北京100083)
摘 要:对薄板坯连铸连轧低碳铝镇静钢中酸溶铝的作用进行了研究。研究结果显示,对于薄板坯连铸连轧流程生产的低碳铝镇静钢,当钢中酸溶铝的质量分数在0.005%～0.043%时,酸溶铝对热轧板材的晶粒度及力学性能没有明显影响,但是对热轧板材再加热时的晶粒长大却有明显影响,随钢中酸溶铝含量的增加,钢的晶粒粗化温度不断提高。因此对于那些不需要强调焊接性能的普通热轧钢板,w (A l s )可以控制在0.01%左右;对于那些需要强调焊接性能和某些特殊性能的钢板将w (Al s )控制在0.02%～0.04%比较合适。关键词:酸溶铝;低碳铝镇静钢;薄板坯连铸连轧
中图分类号:TG 142.1 文献标识码:A 文章编号:0449-749X (2007)01-0023-04
Study on Role of Acid -Soluble Aluminum in Aluminum -Killed
Low Carbon Steel Produced by TSCR
LIU Yang -chun , FU Jie , W U Hua -jie , WANG Zhong -bing
(Scho ol of M etallurg ical and Eco log ical Eng inee ring ,U nive rsity o f
Science and T echnolog y Beijing ,Beijing 100083,China )
A bstract :T he ro le o f acid -soluble aluminum in aluminum -killed lo w carbon steel pro duced by T SCR is discussed .T he results sho w that the acid -soluble aluminum has no distinct effect o n the g rain size and mechanical property o f a -luminum -killed low carbon steel plates pr oduced by T SCR w ho se acid -so luble aluminum content is 0.005%-0.043%,but acid -so luble aluminum ha s o bvious effec t o n the g rain size of aluminum -killed low carbon steel plates produced by T SCR w hen reheated .T he g rain co arsening temper ature is increa sed w ith the acid -soluble aluminum co ntent .So it is co ncluded that the acid -so luble aluminum co ntent can be contr olled to about 0.01%to these steels which do not need to emphasize w elding pro per ty ,but to tho se steels w hich need to insist welding pro pe rty and o th -er special propertie s the acid -so luble aluminum content should be co ntrolled to 0.02%-0.04%.Key words :acid -soluble aluminum ;aluminum -killed low ca rbon steel ;thin slab casting and rolling
基金项目:国家自然科学基金资助项目(50334010);新一代钢铁材料重大基础研究(973)项目(G1998061500)作者简介:刘阳春(1965-),男,博士生,高级工程师; E -mail :lyc65525@https://www.wendangku.net/doc/9813176398.html, ; 修订日期:2006-04-18
铝是现代炼钢生产中最常用的脱氧剂。铝作为脱氧元素加入钢中,部分与氧结合形成Al 2O 3或含有Al 2O 3的各种夹杂物,其余部分溶入固态铁中,称为
酸溶铝,以后随加热和冷却条件的不同,或者在固态下形成弥散的AlN ,或者继续保留在固态铁中。
钢中铝的质量分数虽然很少,一般小于0.10%,但作用很大。文献[1]总结钢中铝的作用主要有:镇静钢液,防止钢液凝固时产生气泡;形成弥散的AlN 粒子,固定钢中的氮,控制钢再加热时的奥氏体晶粒度,提高晶粒粗化温度,降低钢的过热敏感性和淬透性,改善钢的焊接性能;抑制低碳钢的时效特性;降低钢的缺口敏感性和韧脆转变温度等。
薄板坯连铸连轧技术已经在我国和世界获得了广泛的应用。为了获得较高的纯净度,各薄板坯连铸连轧钢厂均用过量的铝对钢液进行脱氧,薄板坯
连铸连轧钢均是铝镇静钢。但是对钢中应该保持多少酸溶铝,各钢厂并无统一认识。文献[2]介绍,为了改善低碳铝镇静钢钢板的冲压性能、防止时效,国外文献推荐的钢中酸溶铝的质量分数最佳值为0.035%～0.055%;由于影响铝回收率的因素多而复杂,所以一般规定为0.030%～0.060%,我国则规定为0.020%～0.070%。为了降低钢的冶炼成本,近年来钢中酸溶铝含量有下降的趋势。本文研究了薄板坯连铸连轧低碳铝镇静钢中酸溶铝对钢液溶解氧含量、硫含量、热轧钢板晶粒尺寸及力学性能的影响。
1 试验条件和方法
1.1 现场试验
现场试验在珠钢150t 竖式EA F -150t LF -CSP
DOI :10.13228/j .boyuan .issn 0449-749x .2007.01.006
钢 铁第42卷
流程上进行,共试验6炉,目的是获得不同酸溶铝含量的ZJ330低碳高强度热轧钢板。电炉、精炼炉和连轧机的基本操作均按工厂现行ZJ330钢规程进行;除酸溶铝外,其余化学成分都按ZJ330要求严格控制。
电炉出钢时加入不同数量的铝进行脱氧,不足部分最后在精炼炉内调整,即钢水铝含量如果未达到规定含量,则补加铝线,喂铝线后3～4min ,按现行工艺喂CaSi 线。
将不同铝含量的6炉试验钢薄板均沿纵向和横向取样进行力学性能测试,测定屈服强度、抗拉强度、断后伸长率3项力学性能指标,比较钢板纵横向力学性能的差别,探讨钢板的力学性能与钢中酸溶铝含量的关系。拉伸实验使用Instron 公司的4482型拉伸实验机。
使用图像分析仪LEICA Q -500和LEICA Me4AF 型金相显微镜观察金相组织;采用截线法对金相试样进行晶粒大小的测量,每个试样至少测量10次,取平均值作为平均晶粒尺寸。1.2 晶粒粗化试验
选取酸溶铝含量差别比较明显的3炉钢(酸溶铝的质量分数分别为0.005%、0.019%、0.043%)的钢板,切取金相试样,分别在800、850、900、950、1000、1050、1100℃下加热保温20min 出炉空冷,使用NEOPH OT21大型金相显微镜观察金相组织;采用截线法测量金相试样的晶粒尺寸,每个试样至少测量10次,取平均值作为平均晶粒尺寸。
2 试验结果
2.1 试验钢的化学成分
6炉ZJ330试验钢的化学成分见表1。从表1可以看出,实际生产时钢中铝含量控制不当,53670、53680、536903炉钢的铝含量相当接
近,没有拉开距离,53700、537102炉钢的铝含量也没有拉开距离。6炉ZJ330试验钢中的氮的质量分数都比较低,均不超过0.007%;氧含量则随钢中酸
溶铝含量的降低逐渐升高。2.2 试验钢的力学性能
表2是6炉ZJ330试验钢的力学性能。从表1和表2可以看到,ZJ330的化学成分处于Q195化学成分规范的中下限,而屈服强度提高近1倍,同时保持有很高的塑性,是名副其实的低碳高强度钢(HS LC 钢)。
当钢中w (A l t )在0.006%～0.046%、w (A l s )在0.005%～0.043%变化时,随着钢中酸溶铝含量的增加,板材强度及伸长率在横向和纵向上变化不大,而且还具有各向同性特征。笔者对ZJ330低碳钢板材的大量生产数据进行统计分析,同样显示w (A l t )及w (Al s )对板材力学性能没有明显影响,与本次试验结果相符合。
2.3 试验钢的金相组织与晶粒尺寸
6炉试验钢热轧钢板的金相组织均为典型的铁素体+珠光体组织,其中铁素体占90%左右。虽然铁素体晶粒略有拉长,但基本上仍属等轴晶粒;少量珠光体均匀、弥散地沿着铁素体晶界分布,没有形成带状珠光体组织。
表3是6炉ZJ330试验钢热轧钢板的平均晶粒尺寸,可以看出在试验条件下,随着钢中w (A l s )的增加(0.005%～0.043%)板材晶粒尺寸变化很小,均为10μm 左右,酸溶铝对板材的晶粒尺寸也没有明显影响。
6炉ZJ330试验钢的夹杂物随着铝含量的增加其尺寸及成分没有大的变化。热轧钢板中夹杂物的数量很少,尺寸也较小,多数夹杂物的尺寸在5μm 以下,呈圆形或椭圆形,分布较均匀。用SEM 探针检测,其成分主要为Al 2O 3、M nS 和CaO 。2.4 晶粒粗化试验结果
再加热时3炉ZJ330试验钢钢板晶粒尺寸随温度的变化见表4。其中53660炉(w (Al s )为0.043%)钢板当加热温度达到1000℃时晶粒明显长大,1050℃时晶粒急剧长大;53680炉(w (Al s )为0.016%)钢板当加热温度达到950℃时晶粒即明显
表1 试验钢的化学成分
Table 1 Chemical composition of testing steel
%
炉号w (C )w (Si )w (S )w (P )w (M n )w (Cu )w (Al t )w (Al s )w (O )w (N )536600.0530.070.0040.0120.250.120.0460.0430.00260.0068536700.0460.060.0120.0120.260.110.0200.0160.00330.0048536800.0470.070.0080.0130.260.110.0230.0190.00420.0044536900.0550.080.0080.0140.250.100.0200.0160.00500.0043537000.0620.080.0040.0170.240.100.0130.0080.00460.0060
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第1期刘阳春等:薄板坯连铸连轧低碳铝镇静钢中酸溶铝的作用研究
表2 试验钢的力学性能
Table2 Mechanical properties of testing steel%
炉号厚度/
mm
w(Al t)/
%
w(Al s)/
%
R e/M Pa
纵横
R m/M Pa
纵横
A/%
纵横
R e/R m
纵横
冷弯,
d=1.5a,180°
536602.450.0460.04335035042141829320.830.84合格536701.880.0200.01634935741342031300.840.85合格536802.000.0230.01933334440040634290.830.85合格536901.450.0200.01636037140442229320.890.88合格537001.500.0130.00836336542442429300.860.86合格537101.450.0060.00534234840340426290.850.86合格
表3 试验钢的平均晶粒尺寸
Table3 Average grain size of testing steel
炉号536605367053680536905370053710 w(Al t)/%0.0460.0200.0230.0200.0130.006 w(Al s)/%0.0430.0160.0190.0160.0080.005 w(Al ox y)/%0.0030.0040.0040.0040.0050.001晶粒尺寸/μm10.869.8411.938.898.759.78
表4 再加热时试验钢晶粒尺寸随温度的变化
Table4 Grain size of testing steel during reheating
炉号w(Al s)/%
分别加热到下列温度时的晶粒尺寸/μm
800℃850℃900℃950℃1000℃1050℃1100℃
537100.00511.512.313.919.324.531.032.3 536800.01612.413.616.619.719.4(细晶区)31.431.5
29.4(粗晶区)
536600.04311.711.813.714.016.414.4(细晶区)32.4
32.0(粗晶区)
长大,1000℃时晶粒就急剧长大;53710炉(w(Al s)为0.005%)钢板当加热温度达到950℃时晶粒也急剧长大,但长大幅度比其它2炉钢板小一些。因此可以粗略判断53710炉(w(Al s)为0.005%)、53680炉(w (Als)为0.016%)和53660炉(w(Al s)为0.043%)的晶粒粗化温度分别为950、1000和1050℃。
3 分析与讨论
3.1 酸溶铝对钢中溶解氧的影响
在一定的条件下,铝脱氧达到平衡时,铝氧积为一常数,即铝含量与氧含量成反比,在这里所指的铝是酸溶铝,氧是溶解氧。因此铝可以降低钢中溶解氧的含量。从表1可以看出,随着钢中酸溶铝含量逐渐减少,钢中氧含量逐渐增加。如果钢中酸溶铝含量过低,钢液必然脱氧不良,夹杂物增多,钢水纯净度低,因此钢中存在一定的酸溶铝是必要的。3.2 酸溶铝对脱硫的影响
从公式3[S]+2[Al]+3(CaO)=(A l2O3)+3 (CaS)及[S]+(O2-)=[O]+(S2-)[3]可知,要深脱硫必须保证钢中有一定的铝以降低氧。
3.3 酸溶铝对热轧钢板晶粒度及力学性能的影响
在本文试验条件下,当w(Al s)在0.005%～0.043%变化时,热轧板材力学性能和晶粒尺寸并没有随着钢中酸溶铝含量的增加而有明显的变化,此试验结果与一般文献[4]中的结论相同。酸溶铝对钢的常规力学性能和晶粒尺寸不产生明显影响的原因,此问题需要进一步研究。
钢中部分铝原子以置换方式溶入固态铁中,所起置换强化作用很小,这很容易理解。但是铝与氮有很强的亲和力,随加热和冷却条件的不同,在固态下能形成弥散的AlN粒子。表2的试验结果证明钢中酸溶铝对热轧板材的常规力学性能和晶粒尺寸没有明显影响,因此可以推论钢中A lN粒子的析出可能不是薄板坯连铸连轧流程生产的低碳铝镇静钢晶粒细化的原因,因而对热轧板材的常规力学性能和晶粒尺寸就没有明显影响。
3.4 酸溶铝对热轧钢板再加热时晶粒度的影响
虽然酸溶铝对钢的常规力学性能和晶粒尺寸没
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有明显影响,然而却对热轧钢板再加热时的晶粒长大产生明显影响。钢液中的酸溶铝能够控制钢再加热时的奥氏体晶粒度,提高晶粒粗化温度,使铝脱氧钢成为细晶粒钢,即奥氏体晶粒长大倾向比较小的钢。文献[5,6]对此现象解释为弥散的氮化铝质点在晶界析出能阻止奥氏体晶粒长大,从而控制钢的奥氏体晶粒度,提高晶粒粗化温度,因此钢中AlN 粒子的析出并非没有意义。
表4的晶粒粗化试验结果证明,当w(A l s)在0.005%～0.043%变化时,随钢中酸溶铝含量的增加钢的晶粒粗化温度不断提高。文献[6]也指出,钢的奥氏体晶粒粗化温度随钢中铝增加到0.05%而明显增高,但是,当钢中的残余铝(固溶铝)含量超过一定限度时,钢的奥氏体晶粒反而更易粗化;对碳素钢而言,铝的质量分数超过0.05%时,反而使晶粒粗化温度下降。由表4可以看到,w(Al s)为0.043%的钢板当加热温度达到1050℃时晶粒急剧长大,显然加热温度在1050℃以上时,氮化铝可以聚合变粗,失去阻碍晶界移动的作用。因此进一步增大钢中铝含量不仅没有好处,反而增加氮化铝质点聚集变粗的机会,导致晶粒粗化温度下降。
3.5 低碳高强度热轧钢板力学性能各向同性原因
钢中各向异性与钢在不同方向上存在组织差异有关。在传统工艺中,钢中硫含量较高,M nS的析出温度高于均热温度,硫化物充分析出,尺寸大,在加工过程中变形,成为平行于轧材轴向的大尺寸条状夹杂物,从而导致钢的各向异性。然而在薄板坯连铸连轧过程中,由于钢中硫和锰含量很低,M nS 析出温度低于均热温度,在加工过程中,由于快冷和变形的作用使析出的硫化物尺寸很小,为100～300 nm,甚至在100nm以下,另外ZJ330钢板具有均匀分布的等轴细晶组织,没有发现带状组织,从而使其力学性能各向同性。
3.6 酸溶铝的控制
表2和表3说明当钢中w(Al s)在0.005%～0.043%变化时,酸溶铝对热轧板材的力学性能和晶粒尺寸没有明显影响,但是表4却表明钢中的酸溶铝能够控制钢再加热时的奥氏体晶粒度,提高晶粒粗化温度,使钢经铝脱氧后成为细晶粒钢。因此笔者认为对于不需要强调焊接性能的普通热轧钢板,从节铝角度出发,w(Al s)可以控制在0.01%左右;但是对于那些需要强调焊接性能、良好的韧性和低温缺口韧性,需要抑制低碳钢的时效特性、降低钢的缺口敏感性和韧脆转变温度等的热轧钢板,将w (A l s)控制在0.02%～0.04%比较合适。
4 结论
(1)当w(Al s)在0.005%～0.043%、w(N)在50×10-6左右时,钢中酸溶铝对薄板坯连铸连轧流程生产的低碳铝镇静钢热轧板材的晶粒度及力学性能没有明显影响,据此可以推测钢中氮化铝的析出可能不是薄板坯连铸连轧流程生产的低碳铝镇静钢晶粒细化的原因。
(2)酸溶铝对热轧板材再加热时的晶粒长大有明显的影响。当w(A l s)在0.005%～0.043%变化时,随钢中酸溶铝含量的增加,钢的晶粒粗化温度不断提高。这种现象可以用钢中氮化铝粒子的析出阻碍晶界移动的理论来解释。
(3)要使钢液深脱氧和深脱硫,必须使钢液有较高的酸溶铝含量。
(4)薄板坯连铸连轧流程生产的热轧板材力学性能各向同性的主要原因是钢中硫含量低,铁素体晶粒为细小、均匀的等轴晶,无明显带状组织。
(5)对于不需要强调焊接性能的普通热轧钢板,w(Al s)可以控制在0.01%左右;对于那些需要强调焊接性能和某些特殊性能的钢板,应该将w(A l s)控制在0.02%～0.04%。
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沸腾钢与镇静钢
1．沸腾钢 炼钢时仅加入锰铁进行脱氧，脱氧不完全。这种钢液铸锭时，有大量的一氧化碳气体逸出，钢液呈沸腾状，故称为沸腾钢，代号为“F”。 沸腾钢组织不够致密，成分不太均匀，硫、磷等杂质偏析较严重，故质量较差。但因其成本低、产量高，故被广泛用于一般工程。 2．镇静钢 炼钢时采用锰铁、硅铁和铝锭等作为脱氧剂，脱氧完全。这种钢液铸锭时能平静地充满锭模并冷却凝固，故称为镇静钢，代号为“Z”。 镇静钢虽成本较高，但其组织致密，成分均匀，含硫量较少，性能稳定，故质量好。适用于预应力混凝土等重要结构工程。 3．半镇静钢 脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间，故称为半镇静钢。代号为“b”。 半镇静钢是质量较好的钢。 4．特殊镇静钢 比镇静钢脱氧程度更充分彻底的钢，故称为特殊镇静钢，代号为“TZ”。 特殊镇静钢的质量最好，适用于特别重要的结构工程。 沸腾钢钢锭的结构如图所示，可分为5个带：(1)坚壳带。钢液接触模壁后受到强烈冷却，形成由细小等轴晶组成的无气泡的致密、坚实的外壳带。一般厚度为12～25mm。 (2)蜂窝气泡带。钢锭下部的柱状晶在向锭心生长时，平行于柱状晶生长方向而逐渐长大成为椭圆形气泡组成。 (3)中心坚固带。为防止出现过分严重的偏析在钢液上面加盖封顶后，抑制了碳氧反应，气体停止析出，蜂窝气泡终止生长，而结晶继续进行，形成无气泡的由柱状晶组成的中心坚固带。 (4)二次气泡带。随柱状晶的生长，由于偏析作用碳氧富集到一定程度时，碳氧反应重新发生，产生的气泡分布在钢锭整个高度，成为二次气泡带。 (5)锭心带。当模壁温度与钢锭中心温度之差很小时，钢锭心部形成等轴晶，成为锭心带。此时沸腾已大致停止，但仍有少量气孔形成，部分气泡还能逐渐上移聚合长大为头部大气泡。构成头部疏松区。沸腾钢钢锭凝固时强烈析出气体，在各类钢锭中，偏析最为严重。钢锭越大，沸腾越烈，延续时间越长，偏析发展 愈严重。
铝含量对钢质量的影响
铝含量对钢质量的影响 发表时间：2018-04-28T15:13:17.777Z 来源：《建筑学研究前沿》2017年第33期作者：金启邦年国恩 [导读] 本文研究了有些对钢种用硅脱氧与用铝脱氧对钢质量的影响，以及用铝脱氧时，铝含量的多少对钢质量的影响。西宁特殊钢股份有限公司青海西宁 810005 摘要：本文研究了有些对钢种用硅脱氧与用铝脱氧对钢质量的影响，以及用铝脱氧时，铝含量的多少对钢质量的影响。关键词：钢质量；硅、铝脱氧；铝含量 前言：本文针对钢质量的影响因素之一铝的含量进行了研究，通过不同时期的不同发展在结合实际情况，从而提出了自己的理论。 1 钢脱氧理论的演变 钢按脱氧程度的不一样划分为硅脱氧钢（或称硅镇静钢）与铝脱氧钢（或称铝镇静钢）。简单来讲，w（Al）<0.01%时称作硅镇静钢，w（Al）>0.01%时称为铝镇静钢。20世纪50年代前钢水多用硅脱氧。那个时代的脱氧理论觉得在用铝脱氧的时候，生成的脱氧产物Al2O3，由于熔点较高，不容易汇聚长大从钢水中排出，从而导致钢水被污染。50年代后脱氧理论逆转，觉得Al2O3和钢水间的界面张力很大，易从钢水中排出，为了提高钢的洁净度，降低[O]，部分钢种又变成了用铝脱氧。60年代以后，连铸不断代替模铸，钢水用铝脱氧时，易造成水口堵塞。为了解决铝脱氧引起的水口堵塞，使用钙处理钢水。20世纪后期，因为钢包精炼的广泛使用，部分原来用铝脱氧的钢种有可能改用硅脱氧。硅脱氧钢能消除水口的堵塞，并且用优化的钢包渣也可以导致硅脱氧钢的[O]等于或者低于铝脱氧钢。钢包精炼后硅脱氧钢的w[O]能够低于10×10-6。因此硅脱氧也不可能在连铸坯内出现皮下气泡。[1]NucorHertford钢厂生产低氧、低硫的w（C）=0.16%的钢时，原先按铝镇静钢来生产，w（Al）=0.02%～0.04%。当w（Si）=0.16%或w（Si）=0.25%，用硅脱氧时，为了把w[O]控制在低于8×10-6，这个厂选用的钢包渣成分见表1。 表1 NucorHertford钢厂硅脱氧钢选用的钢包渣成分 这个厂为了消除板坯横裂采取了多项措施，其中包括：1）采取弱二冷，拉速为1.4m/min（板坯断面为170mm×1200mm）时，比水量为1.06L/kg以提高矫直温度；2）控制[Al]，这个厂觉得使用的[Al]为0.035%。[3]可不可以适当降低[Al]，这不仅对减少矫直时AlN的析出及减少与之相关的横裂有好处（AlN的析出开始温度为1040℃），并且还可以提高钢板热处理后的强度。[Al]的降低程度，要防止VN在矫直时的析出，V（C，N）的析出开始温度为900℃。JenniferA.Garrison等对CSP含钒微合金热轧和冷轧钢带热处理后二次硬化强度的提高进行了研究。他们得出：[Al]的高低对含钒钢热处理后强度的提高程度有影响。他们在研究中所用的[Al]如表4所示。
沸腾钢、镇静钢和半镇静钢的区别
沸腾钢、镇静钢和半镇静钢 机械设计工作者，最经常遇到碳钢钢材的选择，以下内容可以帮助你了解一些最基本的知识。 根据炼钢时脱氧程度的不同，钢可分为沸腾钢、镇静钢和半镇静钢三类。 沸腾钢为脱氧不完全的钢。浇注时钢液在钢锭模内产生沸腾现象（气体逸出），钢锭凝固后，蜂窝气泡分布在钢锭中，在轧制过程中这种气泡空腔会被粘合起来。这类钢的特点是钢中含硅量很低，通常注成不带保温帽的上小下大的钢锭。优点是钢的收率高，生产成本低，表面质量和深冲性能好。缺点是钢的杂质多，成分偏析较大，所以性能不均匀。 镇静钢为完全脱氧的钢。通常铸成上大下小带保温帽的锭型，浇注时钢液镇静不沸腾。由于锭模上部有保温帽（在钢液凝固时作补充钢液用），这节帽头在轧制开坯后需切除，故钢的收得率低，但组织致密，偏析小，质量均匀。优质钢和合金一般都是镇静钢。 半镇静钢为脱氧较完全的钢。脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间，浇注时有沸腾现象，但较沸腾钢弱。这类钢具有沸腾钢和镇静钢的某些优点，在冶炼操作上较难掌握。
镇静钢 编辑 killed steel 根据冶炼时脱氧程序的不同，钢可分为沸腾钢、镇静钢和半镇静钢。镇静钢为完全脱氧的钢。通常注成上大下小带保温帽的锭型，浇注时钢液镇静不沸腾。由于锭模上部有保温帽（在钢液凝固时作补充钢液用），这节帽头在轧制开坯后需切除，故钢的收得率低，但组织致密，偏析小，质量均匀。优质钢和合金钢一般都是镇静钢 目录 1基本简介 整体分类 改变形态 2分类 1基本简介 模式 根据钢种和产品质量，脱氧分为3种模式： ①硅镇静钢（用Si+Mn脱氧）； ②硅铝镇静钢（Si+Mn+少量Al脱氧）； ③铝镇静钢（用过剩Al>0.01%）。[1] 整体分类 用Si+Mn脱氧，形成的脱氧产物有：①纯SiO2(固体)；②MnO·SiO2（液体）；③MnO·FeO （固溶体）。对于硅镇静钢，控制Mn/Si，使其生成液态的MnO·SiO2，钢水可浇性好，但与Si、Mn相平衡的[O]D较高（（40～60）×10-6），在结晶器内钢水凝固时易生成皮下针孔或气泡，影响铸坯质量。采用Si+Mn脱氧后，使钢水可浇性好（不堵水口），又不使铸坯产生针孔或皮下气泡，要控制钢水中溶解氧[O]D在（10～20）×10-6。
低碳铝镇静钢钢砂铝脱氧实验研究
CSP低碳铝镇静钢用钢砂铝脱氧工艺研究与实践 邓建军，王彦杰，郝强 （河北钢铁集团邯钢公司第三炼钢厂，邯郸，中国，056015） 摘要：本文针对邯钢三炼钢厂冶炼CSP低碳铝镇静钢时终点氧含量较高，原铝锭脱氧工艺铝吸收率低、进站Als 不稳定、综合成本较高等问题，通过深入研究、分析及试验，在转炉工序采用钢砂铝脱氧剂代替铝锭优化出钢脱氧工艺。经过9#、4#转炉一个月的生产实践，取得了良好的实用效果：转炉出钢脱氧铝吸收率及稳定性明显提高，精炼工序负担减轻，成品Als控制水平明显提高，综合铝制品成本降低了1.13元/吨。 关键词：低碳铝镇静钢；钢砂铝；实用效果 1 前言 邯钢三炼钢厂主要生产CSP热轧卷板和常规板坯中厚板两大类产品，年产量约为500万吨，其中CSP 低碳铝镇钢年产量约为200万吨，占总产量的40%以上。由于低碳铝镇钢要求转炉终点碳含量小于0.045%，造成转炉终点钢水含氧量较高，出钢时需要加入铝质脱氧剂进行脱氧，使钢水中a[O]控制在合理的稳定范围内，为下道精炼和连铸工序创造良好的基础条件。 转炉冶炼CSP低碳铝镇静钢常用的铝质脱氧剂主要包括纯铝制品和复合铝制品两大类：其中铝锭、铝块等纯铝制品含铝含量高，但密度轻，易烧损，铝吸收率低且不稳定；铝铁、钢芯铝、铝镁钙、铝锰钛等复合铝制品密度较大，同等条件下铝吸收率一般高于纯铝，但由于含有其它组分，加工过程易出现偏析等影响质量稳定性的问题，且部分产品由于含铝量低，不易保存；另外，产品不同的块度的大小也会对脱氧反应产生重要影响。 因此，具体选择哪种脱氧工艺必须结合企业自身的产品、工艺、成本特点进行深入研究、对比、分析。2工艺流程 目前邯钢三炼钢厂主体冶炼工艺设备包括4座100吨LBE转炉，4座120吨LF精炼炉和1座120吨RH精炼炉，主要为2台900～1680mmCSP连铸机和2台1600～1800mm常规板坯连铸机提供合格钢水。CSP 低碳铝镇静钢的生产工艺流程如下：铁水→LBE转炉→LF精炼→CSP连铸。 与常规板坯连铸工艺相比，由于CSP连铸工艺拉速高，结晶器热流大，铸坯易产生裂纹，因此要求钢水的成分、温度稳定，纯净度高，节奏性强。CSP低碳铝镇静钢关键工序主要控制要求如下： 2.1转炉工序 1）脱氧程度的控制：出钢后合适的氧位应该控制在5ppm以下，相应钢中Als含量大于100ppm； 2）减轻LF炉的负担：要求充分利用出钢良好的动力学条件，保证LF进站钢水条件稳定的符合工艺要求，便于精炼缩短周期和降低消耗。 2.2精炼工序 1）中间包钢水成分控制：稳定达到目标要求； 2）中间包钢水温度控制：过热度30±10℃； 3）钢水纯净度控制：降低O、S,去除夹杂物，要求钢中S小于0.008%，氧含量降低到3ppm以下； 4）生产节奏控制：满足CSP连铸机连续、稳定、高速浇铸，精炼周期在40min以内。 3 现状分析 在CSP低碳铝镇静钢的整个工艺流程中，转炉工序出钢脱氧水平高低影响是关键的基础环节。长期以
三酸化抛槽铝含量化验方法
铝离子含量化验 取一份化抛槽液，加入缓冲溶液，再添加过量的EDTA(乙二胺四醋酸二钠)，使其产生AL-EDTA络合物。未络合的过量EDTA，可用硫酸铜溶液滴定。然后加入过量的氟化钠，使AL-EDTA络合物分解，再用标准硫酸铜溶液滴定分解的EDTA, 该滴定就是测铝的浓度。 一:标准溶液制备（所用的全部试剂都应是分析试剂级的） 1:0.1mol/L硫酸铜溶液制备 称取24.97gCuSO4.5H2O 溶解蒸馏水，再加1-2滴浓硫酸，然后倒入1L的容量瓶内，加蒸馏水至1L的标度处，充分混匀即可得到0.1mol/L 硫酸铜溶液。 2:0.1mol/L EDTA溶液制备 称取37.2g有两个结晶水的乙二胺四醋酸二钠盐，溶于蒸馏水，然后倒入1L的容量瓶内，用蒸馏水稀释至1L，充分混匀即可得到 0.1mol/LEDTA溶液。 3：pan指示液(0.1标准重量/体积) 称取1gPAN，溶于100ml工业甲醇变性酒精中，即可得到。 4：缓冲溶液 将500g醋酸铵溶于蒸馏水中，加20ml冰醋酸，以蒸馏水稀释至1L 即可得缓冲溶液
二：分析步骤 铝含量测定分析步骤如下： 1：用吸管吸取5ml槽液，置于100ml烧杯内，使滴管内溶液完全流尽。 2：用蒸馏水稀释至近100ml,充分混匀，冷却， 3：用滴管吸取上述溶液10ml，滴入600ml烧杯内，稀释到350至400ml 4:加2ml缓冲液与25ml0.1mol/L的EDTA溶液。温热后加入1.0ml PAN 指示液。 5：加热至沸腾，再冷却至60℃，用标准的0.1mol/L的硫酸铜溶液滴定。溶液由绿色变到深蓝色时，滴定终止。 6：加1-2g氟化钠，使AL-EDTA络合物分解，再加热至沸点，然后冷却到60℃。用0.1mol/L硫酸铜溶液滴定游离的EDTA,至蓝色为终止。设定所用的0.1mol/L的硫酸铜溶液为Z(ml) 计算：槽液中的铝含量为5.4xZ（g/L）
钢材化学成分元素知识大全
1、钢中酸溶铝指溶解在钢中单质铝，全铝应指酸溶铝和夹杂铝（氧化铝）。 2、水口堵塞的原因是什么，如何防止? 在浇注过程中，中间包水口和浸入式水口有时发生堵塞现象。堵塞的原因有两种，一是钢水温度低，水口未达到烘烤温度，钢水冷凝所致。二是因钢中高熔点(2052℃)的Al203沉积在水口内壁上，使钢流逐渐变小而造成水口堵塞。钢中的Al203主要来自脱氧产物，当钢中[Al]含量偏高时，[Al]与耐火材料中的Si02及空气中的氧或钢中[O]发生反应生成Al203。 为了防止水口堵塞，对含[Al]量不作要求的钢，应控制钢中全铝含量不大于0.006％。对铝含量有要求的钢，需对钢水进行钙处理，控制w[Ca]/w[A1]比值为0.1～0.15，使串簇状固体Al203转变成低熔点的12Ca0·7 Al203，这种铝酸钙熔点为1455℃，在浇注温度下为液态，可避免水口堵塞。如果钙的加入量过少，不足以将Al203转化为12CaO·7 Al203，钙的加入量过多，又会生成CaS(熔点2450℃)，不能消除水口堵塞。铝含量高(如w[Al]=0.045％)，硫含量也高(如w[S]>0.025％)的钢水难以避免水口堵塞。 提高钢水洁净度、减少钢水二次氧化，选择合适的水口材质，并向水口内壁和中间包塞棒吹氩等，都有利于避免水口的堵塞。 3、炼钢生产工艺中为了降低钢中的含氧量，常用铝、钡、钙、硅、锰等脱氧材料（或其复合合金）与氧发生反应成氧化物炉渣上浮到钢水上层而降低钢中的氧含量，其中铝是优良的脱氧剂，铝易与氧反应生成Al2O3（极少量氮化铝）,同时有部分单质铝溶入钢中，这部分单质铝可被酸溶解称为酸溶铝；而极少量的Al2O3也会滞留在钢中形成夹杂物，降低钢的性能，这部分Al2O3一般不易被酸溶解。单质铝和Al2O3的总含量成为全铝（含量）。 现在较新型的直读光谱仪入ARL4460、斯派克M8、M9型采用新型的激发电源和单脉冲火花测量技术，通过对单质铝和Al2O3激发时放电脉冲高度即发光强度的不同分别采集信号计算含量，可以测定单质铝和Al2O3。卖仪器的吹嘘能测酸溶铝和全铝，甚至在技术协议上保证测量精度是多少，实际安装调试仪器时他们的工程师也测不准。光谱仪测钢中全铝（大于0.0005%）基本上还可以，但测微量铝误差也比较大，对制样有较高的要求。 测定铝含量时,用化学分析是用酸溶解,单质铝可被酸溶解称为酸溶铝;铝氧化物不被溶解,称为酸不溶铝.我们平时测量的铝一般都是酸溶铝. 我们一般不要求进行这方面的测量,只有一些特钢才有这方面的要求.目前大部分光谱仪都是按一定的比例推算出来的.只有时间分解脉冲分布分析法技术才能测量出来. PDA技术是将激发时的每一个脉冲记录下来，并按时间顺序排列，将脉冲按高低频数制作分布图，依据数学统计的原则，选择正常激发信号来进行积分,能将样品中固溶元素和非固溶元素区分开。目前掌握这种测量方法的光谱仪厂家好象只有两家. 钢铁知识大全 钢铁知识大全(1) 钢材机械性能介绍 1.屈服点（σs） 钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性变形，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值即为屈服点。 设Ps为屈服点s处的外力，Fo为试样断面积，则屈服点σs =Ps/Fo(MPa)，MPa称为兆帕等于N（牛顿）/mm2，（MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2） 2.屈服强度（σ0.2） 有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生永久残余塑性变形等于一定值（一般为原长度的0.2%）时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2 。 3.抗拉强度（σb） 材料在拉伸过程中，从开始到发生断裂时所达到的最大应力值。它表示钢材抵抗断裂的能力大小。与抗拉强度相应的还有抗压强度、抗弯强度等。 设Pb为材料被拉断前达到的最大拉力，Fo为试样截面面积，则抗拉强度σb= Pb/Fo （MPa）。 4.伸长率（δs） 材料在拉断后，其塑性伸长的长度与原试样长度的百分比叫伸长率或延伸率。
提高低碳铝镇静钢力学性能的研究_王义栋
提高低碳铝镇静钢力学性能的研究 王义栋 王晓宇 (鞍钢集团新轧钢股份有限公司) 摘要 对罩式炉生产低碳铝镇静钢产生性能不合的因素进行了定性研究。指出了影响低碳铝 镇静钢常规力学性能的主要因素,同时提出提高低碳铝镇静钢力学性能的措施。 关键词 罩式炉 低碳铝镇静钢 力学性能 Study on Improving M echanical Performance of Low Carbon Aluminium Killed Steel Wang Yidong Wang Xiaoyu (Ang ang New Steel Co.,Ltd.) Abstract This pape r qualitativ ely studies th e facto rs causing poo r pe rfo rmance w hile low car bo n Aluminium killed steel pr oduced in bell-type fur nace,ex po unds the main facto rs effecting no rmal mecha nica l perfo rma nce and puts fo rw ard the measures to improv e mechanical per for mance o f lo w ca rbon Aluminium killed steel. Key Words bell-type furnace low carbon Aluminiu m killed s teel mechanical perfo rmance 1 前言 目前,鞍钢冷轧厂生产低碳铝镇静钢面临的一个突出问题是力学性能不合,内控标准比例较大及St14ZF级比例较低。尽管采用IF钢原料代替低碳铝镇静钢能满足性能需要,但因IF钢成本较高,产量较少,在今后较长的时间内,性价比较高的低碳铝镇静钢仍将占主导地位。因此,提高低碳铝镇静钢的力学性能具有重要的意义。 据统计,低碳铝镇静钢力学性能不合中比例最大的是断裂延伸率,其次是杯突值、屈服强度及抗拉强度。从物理冶金的观点来看,材料的性能与其内在的组织形态有密切关系。本文主要从显微组织对低碳铝镇静钢常规力学性能的影响以及生产工艺对低碳铝镇静钢深冲性的影响进行定性分析研究,以期寻找低碳铝镇静钢组织与性能的关系,以及生产工艺对性能的影响,探索影响低碳铝镇静钢力学性能的各种因素,找出改善低碳铝静钢钢板力学性能的措施,以提高冷轧产品的实物质量。 2 影响低碳铝镇静钢常规力学性能的组织因素 通常,低碳铝镇静钢钢板的金相组织由铁素体和渗碳体两相组成。铁素体晶粒为饼形晶粒,渗碳体以颗粒形态弥散分布于铁素体基体中。低碳铝镇静钢钢板的力学性能与显微组织关系密切,其两个主要组织参数(即铁素体晶粒度和渗碳体的变化条件)及相互关系在一定程度上可以反映出其常规力学性能。 影响延伸率的主要组织参数是渗碳体的形态。当钢板显微组织中渗碳体析出形态呈链状分布、半网状分布,甚至网状分布,试样拉伸时,过早的沿渗碳体形成裂纹并扩展,导致低的延伸率,其断口形貌为渗碳体孔坑与细小韧窝的混合型。延伸率高的试样断口形貌为细小均匀韧窝型。 影响屈服强度的主要组织参数是铁素体晶粒 王义栋,工程师,1991年毕业于东北重型机械学院冶金机械专业,现任鞍钢新轧钢股份有限公司冷轧厂厂长(114021)。 · 19· 2003年第3期 鞍钢技术 AN GAN G TEC HNO LOGY
铝与含铝化合物的转化
1.铝可以转化为铝离子、氧化铝、偏铝酸根，不能直接转化为Al(OH)3 4Al +3O2 ==2Al2O3 2Al +6HCL=2Al Cl3+3H2 2Al +3H2SO4=Al 2(SO4)3+3H2 2Al+2NaOH+H2O=2NaAlO2+3H2 2.氧化铝可以转化为铝离子、铝、偏铝酸根，不能直接转化为Al(OH)3 Al2O3＋6HCl=2AlCl3+3H2O ；Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O 2Al2O3 =电解=4Al +3O2 3.铝离子可以转化为偏铝酸根、Al(OH)3，不能直接转化为氧化铝、铝 AlCl3+3NaOH=Al(OH)3沉淀+3NaCl ；AlCl3+4NaOH=NaAlO2+2H2O Al2(SO4)3＋6NH3.H2O＝2Al(OH)3沉淀＋3(NH4)2SO4 4.Al(OH)3可以转化为偏铝酸根、铝离子、氧化铝，不能直接转化为铝 Al(OH)3 +NaOH==NaAlO2 +2H2O；Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O 2Al(OH)3=（加热）=Al2O3+H2O 5.偏铝酸根可以转化为Al(OH)3、铝离子，不能直接转化为铝、氧化铝NaAlO2+HCl+H2O=Al(OH)3沉淀+NaCl ；NaAlO2+4HCl=AlCl3+2H2O 相关离子方程式： H+ + AIO2- + H2O == AI(OH)3 ==AI3+ + 3OH- (可逆平衡） 加酸平衡右移，加碱平衡左移 AI3+ + 3OH- = AI(OH)3 AI3+ + 4OH- = AIO2- + 2H2O AI(OH)3 + OH- = AIO2- + 2H2O AI(OH)3 +3H+ = AI3+ + 3H2O AIO2- + 4H+ =AI3+ +2H2O AIO2- + H+ + H2O = AI(OH)3
脱氧,酸溶铝
1 由于脱氧工艺不同，脱氧产物的组成有何不同，怎样才有利于脱氧产物的排除? 钢包脱氧合金化后，钢中的氧[O]溶形成氧化物，只有脱氧产物上浮排除才能降低[O]夹，达到去除钢中一切形式氧含量的目的。 脱氧工艺有3种。。 (1)用Si+Mn脱氧，形成的脱氧产物可能有：固相的纯Si02；液相的MnO·Si02；固溶体MnO-FeO。 通过控制合适的w(Mn)/w(Si)比，能得到液相的MnO·Si02产物，夹杂物易于上浮排除。 (2)用Si+Mn+A1脱氧，形成的脱氧产物可能有蔷薇辉石(2MnO·A1203·5Si02)；硅铝榴石(3MnO·A1203·3Si02)；A1203(wA1203>30％)。 控制夹杂物成分在低熔点范围，为此钢中w[Al]≤0．006％，钢中[O]溶可达0.0020％(20ppm)而无A1203沉淀，钢水可浇性好，不堵水口，铸坯不会产生皮下气孔。 (3)用过量铝脱氧。对于低碳铝镇静钢，钢中酸溶铝[Al]s含量为0.02％～0.04％，则脱氧产物全部为A1203。A1203熔点高达2050℃，在钢水中呈固态；若A1203含量多钢水的可浇性变差，易堵水口。另外，A1203为不变形夹杂物，影响钢材性能。 通过吹氩搅拌加速A1203上浮排出，或者喂入Si—Ca线、Ca线的钙处理，改变A1203性态。 [Al]s含量较低，钙处理生成低熔点2CaO·A1203·Si02； [Al]s较高，钙处理应保持合适的w(Ca)/w(Al)比，以形成12CaO·7 A1203。 对于低碳铝镇静钢，通过钙处理，产物易于上浮排除纯净了钢水，改善了可浇 2.什么是酸溶铝，全铝？ 酸溶铝是在钢中溶解的铝,酸溶铝高低是衡量镇静钢脱氧好坏的标志;全铝包括三氧化二铝和酸溶铝,一般浇注无保护时,要关注全铝含量,套眼主要是三氧化二铝在水口富集堵塞造成的(也可能是硫化物),所以有保护浇注时,吹氩效果要好,保证全铝在合适范围内;无保护浇注时,要酸溶铝也要注意控制在0.006%以下,同时吹氩效果要好,以便三氧化二铝充分上浮去除. 如果钢中的Als这么低，可能是Si、Mn脱氧时生成的固体脱氧产物未上浮堵赛水口，也可能是钢中的Al 与水口材质发生反应生成氧化物而聚集在水口，再者就是Al脱氧过程中的Al2O3堵赛水口了。 措施就是：1。采用钙处理，合理软吹时间；2。塞棒吹氩； 3.酸溶铝是什么？怎么形成的？ 测定铝含量时,用化学分析是用酸溶解,金属铝、氮化铝、硫化铝一般能溶于酸中,称为酸溶铝,而氧化铝及尖晶石等常不溶于酸称为酸不溶铝.我们平时测量的铝一般都是酸溶铝. 但是一般不要求进行这方面的测量,只有一些特钢才有这方面的要求.目前大部分光谱仪都是按一 定的比例推算出来的.只有时间分解脉冲分布分析法技术才能测量出来. 例如炼钢生产工艺中为了降低钢中的含氧量，常用铝、钡、钙、硅、锰等脱氧材料（或其复合合金）与氧发生反应成氧化物炉渣上浮到钢水上层而降低钢中的氧含量，其中铝是优良的脱氧剂，铝易与氧反应生成Al2O3（极少量氮化铝）,同时有部分单质铝溶入钢中，这部分单质铝可被酸溶解称为酸溶铝；而极少量的Al2O3也会滞留在钢中形成夹杂物，降低钢的性能，这部分Al2O3一般不易被酸溶解。单质铝和Al2O3的总含量成为全铝（含量）。
镇静钢
镇静钢 根据冶炼时脱氧程序的不同，钢可分为沸腾钢、镇静钢和半镇静钢。 镇静钢为完全脱氧的钢。通常注成上大下小带保温帽的锭型，浇注时钢液镇静不沸腾。由于锭模上部有保温帽（在钢液凝固时作补充钢液用），这节帽头在轧制开坯后需切除，故钢的收得率低，但组织致密，偏析小，质量均匀。优质钢和合金一般都是镇静钢 根据钢种和产品质量，脱氧分为3种模式： ①硅镇静钢（用Si+Mn脱氧）； ②硅铝镇静钢（Si+Mn+少量Al脱氧）； ③铝镇静钢（用过剩Al>0.01%）。 硅镇静钢 用Si+Mn脱氧，形成的脱氧产物有：①纯SiO2(固体)；②MnO·SiO2（液体）； ③MnO·FeO（固溶体）。 对于硅镇静钢，控制Mn/Si，使其生成液态的MnO·SiO2，钢水可浇性好，但与Si、Mn相平衡的[O]D较高（（40～60）×10-6），在结晶器内钢水凝固时易生成皮下针孔或气泡，影响铸坯质量。 采用Si+Mn脱氧后，使钢水可浇性好（不堵水口），又不使铸坯产生针孔或皮下气泡，要控制钢水中溶解氧[O]D在（10～20）×10-6。 对于含碳较高的硅镇静钢（如高碳硬线钢、弹簧钢），为避免Al2O3夹杂的有害作用，一般不加铝脱氧，而是用低铝的铁合金脱氧，钢水中的酸溶铝[Al]s极低（& lt;0.002%），则钢中溶解氧[O]D较高。为降低钢中[O]D，在LF精炼采用白渣操作+氩气搅拌，钢渣精炼扩散脱氧，既能把钢水中[O]D降到<20×10-6,也能有效地脱硫（[S]<0.01%）。 硅镇静钢（C0.29%,Mn0.8%～1.2%,Si0.15%～0.40%）,LF精炼后钢水中[O]D 与水口堵塞和针孔的关系可知： 钢水中[O]D控制在（10～20）×10-6，既可防止水口堵塞，铸坯又无皮下气孔生成。但钢水中[O]D<10×10-6，水口堵塞的可能性增加，因此应控制好：（1）合适的Mn/Si ①Mn/Si低时形成SiO2夹杂，增加了水口堵塞的可能性； ②Mn/Si高（>2.5）时生成典型的MnO·SiO2（MnO54.1%,SiO245.9%），夹杂物容易上浮。 （2）铁合金中铝含量。如果铁合金中带入的铝使钢水中[Al]s>0.003%,就会形成固态Al2O3。 （3）控制LF白渣精炼时间，减少MnO·Al2O3生成。 3.2 硅铝镇静钢 仅用Si+Mn脱氧，铸坯易形成皮下针孔，除采用LF白渣精炼降低钢中[O]D外，还可用Si+Mn+少量铝脱氧。但如果既要保持连铸的可浇性又要防止铸坯产生皮下针
铝镇静钢
根据脱氧程度不同，模铸时分为：①沸腾钢；②半镇静钢；③镇静钢。 而连铸时，基本为镇静钢，根据钢种和产品质量，脱氧分为3种模式： ①硅镇静钢（用Si+Mn脱氧）； ②硅铝镇静钢（Si+Mn+少量Al脱氧）； ③铝镇静钢（用过剩Al>0.01%）。 硅镇静钢 用Si+Mn脱氧，形成的脱氧产物有：①纯SiO2(固体)；②MnO·SiO2（液体）；③MnO·FeO （固溶体）。 对于硅镇静钢，控制Mn/Si，使其生成液态的MnO·SiO2，钢水可浇性好，但与Si、Mn相平衡的[O]D较高（（40～60）×10-6），在结晶器内钢水凝固时易生成皮下针孔或气泡，影响铸坯质量。 采用Si+Mn脱氧后，使钢水可浇性好（不堵水口），又不使铸坯产生针孔或皮下气泡，要控制钢水中溶解氧[O]D在（10～20）×10-6。 对于含碳较高的硅镇静钢（如高碳硬线钢、弹簧钢），为避免Al2O3夹杂的有害作用，一般不加铝脱氧，而是用低铝的铁合金脱氧，钢水中的酸溶铝[Al]s极低（<0.002%），则钢中溶解氧[O]D较高。为降低钢中[O]D，在LF精炼采用白渣操作+氩气搅拌，钢渣精炼扩散脱氧，既能把钢水中[O]D降到<20×10-6,也能有效地脱硫（[S]<0.01%）。 硅镇静钢（C0.29%,Mn0.8%～1.2%,Si0.15%～0.40%）,LF精炼后钢水中[O]D与水口堵塞和针孔的关系可知： 钢水中[O]D控制在（10～20）×10-6，既可防止水口堵塞，铸坯又无皮下气孔生成。但钢水中[O]D<10×10-6，水口堵塞的可能性增加，因此应控制好： （1）合适的Mn/Si ①Mn/Si低时形成SiO2夹杂，增加了水口堵塞的可能性； ②Mn/Si高（>2.5）时生成典型的MnO·SiO2（MnO54.1%,SiO245.9%），夹杂物容易上浮。 （2）铁合金中铝含量。如果铁合金中带入的铝使钢水中[Al]s>0.003%,就会形成固态Al2O3。
薄板坯连铸连轧低碳铝镇静钢中酸溶铝的作用研究_刘阳春
第42卷 第1期 2007年1月 钢铁 Iron and Steel Vo l .42,N o .1Janua ry 2007 薄板坯连铸连轧低碳铝镇静钢中酸溶铝的作用研究 刘阳春, 傅 杰, 吴华杰, 王中丙 (北京科技大学冶金与生态工程学院,北京100083) 摘 要:对薄板坯连铸连轧低碳铝镇静钢中酸溶铝的作用进行了研究。研究结果显示,对于薄板坯连铸连轧流程生产的低碳铝镇静钢,当钢中酸溶铝的质量分数在0.005%～0.043%时,酸溶铝对热轧板材的晶粒度及力学性能没有明显影响,但是对热轧板材再加热时的晶粒长大却有明显影响,随钢中酸溶铝含量的增加,钢的晶粒粗化温度不断提高。因此对于那些不需要强调焊接性能的普通热轧钢板,w (A l s )可以控制在0.01%左右;对于那些需要强调焊接性能和某些特殊性能的钢板将w (Al s )控制在0.02%～0.04%比较合适。关键词:酸溶铝;低碳铝镇静钢;薄板坯连铸连轧 中图分类号:TG 142.1 文献标识码:A 文章编号:0449-749X (2007)01-0023-04 Study on Role of Acid -Soluble Aluminum in Aluminum -Killed Low Carbon Steel Produced by TSCR LIU Yang -chun , FU Jie , W U Hua -jie , WANG Zhong -bing (Scho ol of M etallurg ical and Eco log ical Eng inee ring ,U nive rsity o f Science and T echnolog y Beijing ,Beijing 100083,China ) A bstract :T he ro le o f acid -soluble aluminum in aluminum -killed lo w carbon steel pro duced by T SCR is discussed .T he results sho w that the acid -soluble aluminum has no distinct effect o n the g rain size and mechanical property o f a -luminum -killed low carbon steel plates pr oduced by T SCR w ho se acid -so luble aluminum content is 0.005%-0.043%,but acid -so luble aluminum ha s o bvious effec t o n the g rain size of aluminum -killed low carbon steel plates produced by T SCR w hen reheated .T he g rain co arsening temper ature is increa sed w ith the acid -soluble aluminum co ntent .So it is co ncluded that the acid -so luble aluminum co ntent can be contr olled to about 0.01%to these steels which do not need to emphasize w elding pro per ty ,but to tho se steels w hich need to insist welding pro pe rty and o th -er special propertie s the acid -so luble aluminum content should be co ntrolled to 0.02%-0.04%.Key words :acid -soluble aluminum ;aluminum -killed low ca rbon steel ;thin slab casting and rolling 基金项目:国家自然科学基金资助项目(50334010);新一代钢铁材料重大基础研究(973)项目(G1998061500)作者简介:刘阳春(1965-),男,博士生,高级工程师; E -mail :lyc65525@https://www.wendangku.net/doc/9813176398.html, ; 修订日期:2006-04-18 铝是现代炼钢生产中最常用的脱氧剂。铝作为脱氧元素加入钢中,部分与氧结合形成Al 2O 3或含有Al 2O 3的各种夹杂物,其余部分溶入固态铁中,称为 酸溶铝,以后随加热和冷却条件的不同,或者在固态下形成弥散的AlN ,或者继续保留在固态铁中。 钢中铝的质量分数虽然很少,一般小于0.10%,但作用很大。文献[1]总结钢中铝的作用主要有:镇静钢液,防止钢液凝固时产生气泡;形成弥散的AlN 粒子,固定钢中的氮,控制钢再加热时的奥氏体晶粒度,提高晶粒粗化温度,降低钢的过热敏感性和淬透性,改善钢的焊接性能;抑制低碳钢的时效特性;降低钢的缺口敏感性和韧脆转变温度等。 薄板坯连铸连轧技术已经在我国和世界获得了广泛的应用。为了获得较高的纯净度,各薄板坯连铸连轧钢厂均用过量的铝对钢液进行脱氧,薄板坯 连铸连轧钢均是铝镇静钢。但是对钢中应该保持多少酸溶铝,各钢厂并无统一认识。文献[2]介绍,为了改善低碳铝镇静钢钢板的冲压性能、防止时效,国外文献推荐的钢中酸溶铝的质量分数最佳值为0.035%～0.055%;由于影响铝回收率的因素多而复杂,所以一般规定为0.030%～0.060%,我国则规定为0.020%～0.070%。为了降低钢的冶炼成本,近年来钢中酸溶铝含量有下降的趋势。本文研究了薄板坯连铸连轧低碳铝镇静钢中酸溶铝对钢液溶解氧含量、硫含量、热轧钢板晶粒尺寸及力学性能的影响。 1 试验条件和方法 1.1 现场试验 现场试验在珠钢150t 竖式EA F -150t LF -CSP DOI :10.13228/j .boyuan .issn 0449-749x .2007.01.006
低碳铝镇静钢钢砂铝脱氧实验研究
低碳铝镇静钢钢砂铝脱氧实验研究
CSP低碳铝镇静钢用钢砂铝脱氧工艺研究与实践 邓建军，王彦杰，郝强 （河北钢铁集团邯钢公司第三炼钢厂，邯郸，中国，056015） 摘要：本文针对邯钢三炼钢厂冶炼CSP低碳铝镇静钢时终点氧含量较高，原铝锭脱氧工艺铝吸收率低、 进站Als不稳定、综合成本较高等问题，通过深入研究、分析及试验，在转炉工序采用钢砂铝脱氧剂 代替铝锭优化出钢脱氧工艺。经过9#、4#转炉一个月的生产实践，取得了良好的实用效果：转炉出钢 脱氧铝吸收率及稳定性明显提高，精炼工序负担减轻，成品Als控制水平明显提高，综合铝制品成 本降低了1.13元/吨。 关键词：低碳铝镇静钢；钢砂铝；实用效果 1 前言 邯钢三炼钢厂主要生产CSP热轧卷板和常规板坯中厚板两大类产品，年产量约为500万吨，其中CSP低碳铝镇钢年产量约为200万吨，占总产量的40%以上。由于低碳铝镇钢要求转炉终点碳含量小于0.045%，造成转炉终点钢水含氧量较高，出钢时需要加入铝质脱氧剂进行脱氧，使钢水中a[O]控制在合理的稳定范围内，为下道精炼和连铸工序创造良好的基础条件。 转炉冶炼CSP低碳铝镇静钢常用的铝质脱氧剂主要包括纯铝制品和复合铝制品两大类：其中铝锭、铝块等纯铝制品含铝含量高，但密度轻，易烧损，铝吸收率低且不稳定；铝铁、钢芯铝、铝镁钙、铝锰钛等复合铝制品密度较大，同等条件下铝吸收率一般高于纯铝，但由于含有其它组分，加工过程易出现偏析等影响质量稳定
性的问题，且部分产品由于含铝量低，不易保存；另外，产品不同的块度的大小也会对脱氧反应产生重要影响。 因此，具体选择哪种脱氧工艺必须结合企业自身的产品、工艺、成本特点进行深入研究、对比、分析。 2工艺流程 目前邯钢三炼钢厂主体冶炼工艺设备包括4座100吨LBE转炉，4座120吨LF精炼炉和1座120吨RH精炼炉，主要为2台900～1680mmCSP连铸机和2台1600～1800mm常规板坯连铸机提供合格钢水。CSP低碳铝镇静钢的生产工艺流程如下：铁水→LBE转炉→LF精炼→CSP 连铸。 与常规板坯连铸工艺相比，由于CSP连铸工艺拉速高，结晶器热流大，铸坯易产生裂纹，因此要求钢水的成分、温度稳定，纯净度高，节奏性强。CSP低碳铝镇静钢关键工序主要控制要求如下： 2.1转炉工序 1）脱氧程度的控制：出钢后合适的氧位应该控制在5ppm以下，相应钢中Als含量大于100ppm； 2）减轻LF炉的负担：要求充分利用出钢良好的动力学条件，保证LF进站钢水条件稳定的符合工艺要求，便于精炼缩短周期和降低消耗。
国标方法测定粉丝中的铝含量方法
对国标方法测定粉丝中铝含量方法的改进 【摘要】本文对国标方法测定粉丝中铝含量方法进行了分析，探讨干消化-铬天青s分光光度法测定粉丝中铝的含量，并对结果和结论进行了总结。 【关键词】铝；干消化法；粉丝 铝在毒理学上属于低毒性的金属元素，它对人体的中枢神经系统、脑、肝、骨、肾、细胞、造血系统、人体免疫功能、胚胎等均有不良影响。在临床上发现铝与老年性痴呆症、关岛帕金森氏痴呆综合症、肌萎缩性脊髓侧索硬化和透析性脑病等神经失调疾病及贫血等有关。我国也提出了面制食品中铝的限量卫生标准(≤100 mg /kg) [1] 。目前我国食品中铝含量的检测主要依据2003 年由卫生部食品卫生监督检验所制订的国家推荐标准gb/t5009.182 - 2003 《面制食品中铝的测定》,标准中所采用的测定方法是酸消解-比色法[2]。但是该法在消解样品时需加入高氯酸，消解液中残留的高氯酸对显色影响很大；硫酸的存在也会干扰显色；故对该方法进行改进，用干消化法处理样品，用稀硝酸替代硫酸并减少了显色剂的使用量，能使检测结果达到更满意的效果。 1. 材料与方法 1.1 试剂与仪器 1.1.1 试剂。硝酸－高氯酸(5+1)、硫酸、乙酸-乙酸钠溶液、0.5g/l铬天青s 、10g/l抗坏血酸溶液、0.2g/l溴化十六烷基三
甲胺溶液、5%硝酸、铝标准溶液( 国家标准物质研究中心研制的铝元素标准溶液100 mg/ l) , 铝标准使用液( 临用时用纯水稀释铝标准溶液为1.0μg/ml) 、去离子水( 高纯度纯水机制备) 1.1.2 仪器设备。紫外可见分光光度计，电子天平，精密ph 计，恒温磁力搅拌器，马弗炉，万用电炉，食品粉碎机 1.2 方法 1.2.1 标准曲线的绘制及样品测定。在25 ml比色管中依次加入0.0、0.25、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0ml铝标准使用液，即含有铝0.0、0.25、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0μg，分别加入0.4ml 5%硝酸溶液。取1.0 ml样品溶液于25 ml比色管中，然后在标准管和样品管中分别加入8.0ml乙酸－乙酸钠缓冲液，1.0ml 10g/l抗坏血酸，混匀，加2.0ml 0.2g/l溴化十六烷基三甲胺溶液，混匀，再加1.0ml 0.5g/l铬天青s溶液，摇匀后，用水稀释至刻度，室温放置20min后，用1ml比色杯，于分光光度计上，以零管调零点，于640nm处比色定量。 1.2.2样品处理 1.2.2.1 酸消解法[2] 。称取粉碎均匀的粉丝样品1.000— 2.000g，置于150ml锥形瓶中，各加10～15ml硝酸－高氯酸(5+1)混合液，加玻璃珠，盖好玻片盖，放置片刻，置电热板上缓缓加热，至消化液出现大量高氯酸烟雾时，取下冷却，加0.5ml 硫酸，再置电热板上加热除去高氯酸，高氯酸除尽时取下放冷后加10～15ml
钢中化学成份含量对钢性能影响
钢中化学成份含量对钢性能影响 1．碳 碳主要以碳化物（Fe 3 C）形成存在于钢中，是决定钢强度的主要元素，当钢中碳含量升高时，其硬度、强度均有提高，而塑性、韧性和冲击韧性降低，冷脆倾向性和时效倾向性也有提高。随着钢中碳含量的升高，焊接性能显著下降。因此，用于焊接结构的低合金钢，碳含量不超过0.25%，一般应大于0.22%。例：70#时效；合金焊C：0.06~0.07% 2．硅 硅可提高抗拉强度和屈服或强度，特别能提高弹性极限。但钢的延伸率、收缩率和冲击韧性有所降低。硅是硅钢的主要合金元素，它能降低铁损，增加磁感应强度。硅还能提高抗腐蚀能力和抗高温氧化能力。 例：60Si 2 Mn；低碳低硅钢及中碳冷礅钢； 3．锰 锰是强韧性元素，能增加钢的强度，当锰含量在1.0%以下时，不降低钢的塑性，其韧性还有所提高。当锰含量超过1%时，在提高强度的同时塑性、韧性有所下降，锰能增加钢的淬透性、耐磨性，是耐磨钢的主要合金元素。 Mn≥0.25%；锰钢 4．磷 磷在钢中以Fe 3P或Fe 2 P形态存在，使钢的塑性、韧性降低，尤其低温时的韧 性降低最厉害，这种现象称为“冷脆”。总之，磷对钢材性能的危害表现在：冷脆、调质钢的回火脆性、热加工性和焊接性能降低等。 磷的有利作用有：磷能降低硅钢的铁损改善电磁性能，提高钢的抗腐蚀性（大气、海水、弱碱）以及改善钢的切削加工性能。 5．硫 硫在钢中是以FeS和MnS形态存在，硫含量高的钢会产生“热脆”。当钢水凝固时，FeS和Fe形成低熔点共晶体，熔点为985℃，并呈网状薄膜分布在晶界处。硫含量高的钢在热轧温度下（800~1200℃），低熔点共晶体熔化，经轧制和锻压时，在横向（与加工方向垂直的方向）产生裂纹。硫除对钢材的热加工性能、
13.镇静钢锭
钢在冶炼后的去向 钢在冶炼后，除少数直接铸成铸件外，绝大部分都要先铸成钢锭，然后轧成各种钢材,如板、棒，管、带材等。用于制造工具和某些机器零件时需要进行热处理，但更多的情况是在热轧状态下直接使用。 钢锭的宏观组织与缺陷的影响 可见钢锭的宏观组织与缺陷，不但直接影响其热加工性能，而且对热变形后钢的性能有显著影响。 因此钢锭的宏观组织特征是钢的质量的重要标志之一 钢锭的分类： 根据钢中的含氧量和凝固时放出一氧化碳的程度，可将钢锭分为镇静钢、沸腾钢和半镇静钢三类。 ()一?镇静钢 镇静钢： 钢液在浇注前用锰铁、硅铁和铝进行充分脱氧，使所含的氧不超过0.01%(—般常在0.002~0.003%) ，以至钢液在凝固时不析出一氧化碳，得到成分比较均匀，组织比较致密的钢锭，这种钢叫做镇静钢 图4-26为镇静钢锭纵剖面的宏观组织示意图 镇静钢锭的宏观组织与纯金属铸锭基本相同，也是由表面细晶区、柱状晶区和中心等轴晶区所组成。所不同的是，在镇静钢锭的下部还有一个由等轴晶粒组成的致密的沉积锥体，这是镇静钢的组织特点。 激冷层
由图可以看出，其外表面的激冷层是由细小的等轴晶粒所组成，它的厚度与钢液的浇注温度有关，浇注温度越高，则激冷层越薄。激冷层的厚度通常为5~15mm。柱状晶区的形成 在激冷层形成的同时，型壁温度迅速升髙，冷却速度变慢，固液界面上的过冷度大大减小，新晶核的形成变得困难，只有那些一次轴垂直于型壁的晶体才能得以优先生长，这就形成了柱状晶区 柱状晶的长大方式 尽管此时在液体中仍是正温度梯度，但对于钢来说，由于在固液界面前沿的液体中存在着成分过冷区，所以柱状晶以树枝晶方式生长 中心等轴晶区的形成 随着柱状晶的向前生长，液相中的成分过冷区越来越大，当成分过冷区增大到液相能够不均匀形核时，便在剩余液相中形成许多新晶核，并沿各个方向均匀地生长而形成等轴晶，这样就阻碍了柱状晶区的发展，形成了中心等轴晶区。 锥形体的形成 由于中心等轴晶区的凝固时间较长，这样，由于等轴晶体的密度较大（比钢液约大4 %)，它将往下沉，大量等轴晶的降落现象被称为“结晶雨”，降落到钢锭的底部，形成锥形体。 锥形体的成分分布： 锥形体晶粒间彼此挤压，将晶体周围被硫、磷、碳所富集的钢液挤出上浮，所以钢锭底部锥形体是由含硫、磷、碳等杂质少，含硅酸盐杂质多的（因密度大而下沉底部）等轴晶粒所组成。钢锭越粗，其底部的锥形体就越大。 镇静钢锭的上下中质量：