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自如何降低电炉钢的氢含量柳州钢铁厂钢铁研究所侯石峰吱'萄铿一内害摘要:本文论述了电炉冶炼过程中氢在钢液的行为及其在钢中的危害性着重分析了如何降低电炉钢的氢含量,氢在钢中的形态众所周知.氢,硪,氮和氧的原子与金属形成间隙溶体.氧的扩散系数比碳,氮和氧元素大得多.在20.铁中是碳,氮的倍.在900'体心立方铁中氢的扩散率大约是20.铁中的4倍().氢质子的直径仅为碳或氮原子或离子的～.氢对某些高强度钢是引起延迟脆性破断的重要原西..由于氢在钢中累积和聚集的位错是在形成的裂纹中心析出,田而使钢发(上接第7页)年士矗肇垩均簋亿_元王袋业磕产值消费钢材0.2罅3万吨太尢低于全国平均水平.广西材消费强度低的原因是:农业比重大,工业结构中轻工业比重大,形成农业型和轻型化的产业结构.随着国民经济现代化的发展,广西轻工业的发展速度将快于农业重工业将快于轻工业预计农,轻,重前结构比例将从1985年的42:34:24发展为2000年的3234:3～33:35_重工业结构的加大将使锕材消费强度随之加大即亿元工农业磷产值消费的钢材量将增加.据此,笔者展成宏观裂纹氢在溶解状态时.由于氢原子在钢中被应力大的区域吸引而使钢发生偏析.形成徽细小裂纹.氢在冶炼过程以原子或离子形式溶解于钢中.氢在钢锭的冷却过程中常常使钢呈过饱和固溶体状态.同时它又有相当高的扩散能力,使氢原子逐渐聚集于某些部位.形成局部压强增高.使钢产生白点,点状偏析,氢脆,裂纹等宏观缺陷和内在质量问题.因此氢在钢中存在,危害性很大,必须设法降但0钢中含氢量.认为相关系数预测法的消费量偏小..根据以上二点主要分析.笔者认为广西钢材消费量1995年为1～110万吨,2000年为180～200万吨较切合广西实情广西到2000年舶钢材消费年均增长速度为98年的8.36～8.94%(与广西工农业总产值年均增长速度基本一致),为1990年的12～3.27喵(大子广西工农业增长速度,相当于我国.六五期间钢材消费平均增长速度).本文数据可能有出入,预测较粗,请指正...………一….………………………-往:本文预测资料来自龚建华,钟宗宝,苏声解,彭福生,许武光,李迭梧,粱金胜钟芝冠等同志共同参加的.广西钢铁工业战略研究及钢材市场调查静数据,特此舅:谢.8.协含量2,如何降低电炉钢的氢2,1电炉钢冶炼过程氢含量的变化冶炼过程中钢液氢含量变化总的趋势是熔化期,氧化期钢液氢含量下降,还原期,出钢过程及浇注阶段氢含量回升,回升后接近于溶清时的水平.钢中氢的含量直接与原材料,操作工艺有关2.2为什么还原精炼期钢液的氢含量回升呢?下面分三个方面来谈:2,2.1还原时间与钢液氢含量的关系.在一定的还原工艺和水蒸气分压下,还原精炼时间越长.钢液增氢的倾向越大,因此要尽可能缩短还原精炼期影响还原精炼期的主要原因是:①加入的石灰等造渣材料质量不好,数量过多:②钢液成份和温度控制不好;③炉衬严重侵蚀脱落,渣况不好;④炉子封闭不好及偶然设备事故等.这些因素均能延长还原精炼时间,增加钢液的氢含量2,2.2造渣制度,炉内水蒸气分压与钢液氢含量有直接关系不同的还原制度和不同的炉渣组成.其渣的碱度,粘度和透气性也不同.钢液的增氢程度也不大相同.但必须指出,出渣后裸露的钢液与炉气接触时间长,以及加入的石灰,萤石,废汤道砖等组成的渣料所含的水份都会使钢液增氢.这点在操作中要引起注意.还原期如采用低碱度,粘度小(0.5～1.泊).流动性好,透气性较好的较弱电石一白渣,其向钢液传递氢的能力较强,加上还原期采用沉淀脱氧,不加碗粉,使炉内不具备形成正压条件.因而炉内水蒸气分压力较高,再加上还原温度高,增大气一金属的接触面积,则降低了钢液粘度,加速了氢的扩散和溶解如果还原期采用弱电石一白渣法,渣的碱度高,度大(1.0～2.泊),透气性相应减少,还原期又用碳粉和.粉扩散脱氧.不仅渣的粘度增加.而且可形成和相对保持正压.放出的0气体能促进泡沫渣的形成.使熔渣起泡沫.泡诛渣又促进碳氧反应,使钢渣界面扩大.从而有利于脱硫,脱磷和气体的逸出,促进了钢液去除气体.2.2.3钢液中的氢含量与不同季节大气中的水蒸气分压有直接关系.在潮湿多雨的天气时出钢和浇注过程中会发生钢液吸氢的现象因此在冶炼自点敏感性的钢种时应特别注意氢含量的增加,对在潮湿天气所使用的原材料一定要加强烘烤.特别是还原精炼期所使用的原材料.保持原材料的干燥更显得特剐重要.2.3如何降低钢中氢的含量呢?首先要保证原材料的干燥,特别是还原期所使用的原材料一定要烘拷干燥,才能使用.第二尽可能地促进氧化沸腾精炼去气,是现行冶炼工艺条件下降低钢液氢含量的重要手段据资料介绍).平均脱碳速度越大则平均去氢量就越大,当脱碳速度&;0.02%/时.通过0～20分钟的氧化沸腾精炼,钢液中含氢量可降低到3左右,即可取得较好的去氢效果.一般不需要很大的脱碳量.但要求氧化期总的脱碳量≥,就可以了.提高供氧强度,进而获得较大的脱碳速度,可取得快速去氢的效果.第三缩短还原精炼期.对减少钢液增氢有实际意义.还原精炼时间越长,钢液增氢的倾向越大.2.4低氢钢的研究现行冶炼工艺由于出钢.浇注过程中不可避免地存在钢中氢大幅度回升的现象.因此在现行操作常压下炼制低氢电炉钢是不可能的.为了进一步降低钢中氢的含量,必须采用炉外精炼,真空处理等脱气手段.才能达到低氢钢的要求.这是一目前国内外常采用的一种方法.另外,国内外不少学者对加入过量的稀土以进一步降低钢中的含氢量进行了研究,并取得了一些成果.加入过量的稀土.能降低钢中含氢量.改善氢致裂纹,如果在这个问题上有所突破,则可能会出现稀土在钢中应用的新高潮.愈来愈多的研究证明了稀土具有控制硫化物形态和抑制氢致裂纹两大冶金效果(.).即使硫在0.0030.006嘶仍存在一定程度的氢致裂纹例如大日径油气管道在海水和含=的介质中造成的灾难性破坏,这主要是在钢管表面发生了电化学反应引起氢的转化和扩散,在夹杂处产生裂纹,进而裂纹扩展,直至断裂.铜中夹杂物的形态和分布对氧致应力腐蚀裂纹