第三章煉鋼生產的理論基礎-資料下載頁
2025-03-10 23:14本頁面
【正文】 H PKNH ? 鋼中的氣體和非金屬夾雜物 4) 揮發(fā)性雜質的去除 Pb、 Cu、 As、 Sn、 Bi等元素的揮發(fā)速度： ii PRTMCV?2?揮發(fā)組元的蒸汽壓 揮發(fā)組元的mol質量 5) 夾雜物的去除 (1) 向相界面轉移或依附氣泡排出； (2) 夾雜物發(fā)生分解或 C還原去除。 MxOy→x[M]+y/2O2 MxOy+y[C]→x[M]+yCO 6) 鋼液和耐火材料的反應 在真空下，鋼液中的 C能還原與其接觸的耐火材料。 影響氫和氮在鋼中溶解度的因素 氣體在鋼中的溶解度取決于溫度、相變、金屬成分以及與金屬相平衡的氣相中該氣體的分壓 : 1) 氫和氮在液態(tài)純鐵中溶解度隨溫度升高而增加； 2) 固態(tài)純鐵中氣體的溶解度低于液態(tài)； 3) 氮在固態(tài)純鐵中的溶解度隨溫度的升高降低，原因是 有氮化物析出。 4) 在 910℃ 發(fā)生 α Fe向 γ Fe轉變， 1400 ℃ 時發(fā)生 γ Fe 向 δ Fe轉變，溶解度也發(fā)生突變。在奧氏體中因晶格 常數(shù)大能溶解更多的氣體。 氫和氮分壓為 100kPa時在純鐵中的溶解度 鋼中非金屬夾雜物的種類及其形態(tài) 1）按夾雜物的化學成分分類 氧化物系夾雜物 簡單氧化物 復雜氧化物 硅酸鹽及硅酸鹽玻璃 硫化物系夾雜物 —— FeS、 MnS、 (Mn、 Fe)S和 CaS等 氮化物 —— AlN、 TiN、 ZrN、 VN、 BN、 Si3N Fe4N、 Fe2N等 2）按夾雜物的形態(tài)分類 塑性夾雜 —— FeS、 MnS、低熔點硅酸鹽 脆性夾雜 —— Al2O3和尖晶石型、氮化物等高熔點、高硬度夾雜 不變形夾雜 —— SiO鈣鋁酸鹽及高熔點硫化物 變形前后鋼種夾雜物形態(tài)示意圖 (a)塑性夾雜軋制后延伸成條狀； (b)半塑性夾雜在軋制過程中的變形情況； (c)大顆粒脆性夾雜在軋制中的破碎情況； (d)軋制中簇狀的脆性夾雜呈鏈狀； (e)軋制條件下的不變形夾雜 鋼中非金屬夾雜物的種類及其形態(tài) 3）按夾雜物的來源分類 （ 1）外來夾雜物； （ 2）內生夾雜物 一次夾雜 二次夾雜 三次夾雜 4）按夾雜物尺寸分類 亞顯微夾雜（顆粒＞ 1μm） 顯微夾雜（ 1— 100μm） 大型夾雜（＞ 100μm） 夾雜物對鋼的性能的影響 1）夾雜物和裂紋的形成及應力集中 （ 1）夾雜物與裂紋的形成 — 作為顯微裂紋的發(fā)源地。 （ 2）夾雜物與應力集中 — 材料中有夾雜物的地方，則出現(xiàn)應力集中現(xiàn)象。 夾雜物對鋼的性能的影響 2）夾雜物對鋼的塑性和韌性的影響 （ 1）夾雜物與塑性 —— 夾雜物對塑性的影響在 斷面收縮率 上比在延伸率上表現(xiàn)得更顯著。通常夾雜物對鋼材的縱向塑性影響不大，而對 橫向塑性的影響卻較顯著 。 （ 2）夾雜物與韌性 — 如果材料中有非金屬夾雜物，則鋼的韌性下降。 3）夾雜物對鋼的疲勞性能的影響 （ 1）夾雜物類型與疲勞壽命 —— 線膨脹系數(shù)小于鋼的夾雜，促進了疲勞裂紋的發(fā)生和發(fā)展。 （ 2）夾雜物的大小、分布與疲勞壽命 —— 對于同一種類型的 A12O3夾雜物來說，隨其含量增加疲勞極限下降。當其他條件相同時，夾雜物顆粒越大，則不利的影響越大，多角形夾雜物的影響大于球狀夾雜物的影響。 在表面或靠近表面存在的夾雜物，尺寸雖小但也有害。而在深部存在的夾雜物，超過一定臨界尺寸才帶來不利的影響。 （ 3）氧含量與疲勞壽命 —— 氧化物夾雜的總量與鋼中氧含量成正比。 夾雜物對鋼的性能的影響 4）夾雜物對鋼的加工性能的影響 （ 1）夾雜物對熱加工性能的影響 —— 使鋼的熱加工性能變壞。 （ 2）夾雜物對彎曲性能的影響 —— 鋼中長條狀夾雜物往往使鋼的彎曲性能出現(xiàn)各向異性，且橫向性能變壞。 （ 3）夾雜物對焊接結構件層狀撕裂的影響 （ 4）夾雜物對鋼的切削性能的影響 —— 硫化物增加鋼材的脆性，鋼的切屑容易斷裂。 5）夾雜物對鋼的物理化學性能的影響 （ 1）夾雜物對鋼的電磁性能的影響 —— 非金屬夾雜物不是鐵磁性物質，它的存在減少了鐵磁性基體的體積，破壞了金屬基體的連續(xù)性；其次，夾雜物的存在（在晶界上或晶粒內）使基體變形產生內應力，因而基體磁化不均勻、磁性下降。 （ 2）夾雜物對鋼的點腐蝕的影響 —— 點蝕起源于硫化物夾雜和與硫化物復合的某些氧化物夾雜（主要是鋁酸鈣和氧化鋁）上，而單獨氧化物則沒有這種作用。 夾雜物形態(tài)控制 1）硫化物形態(tài)控制 （ 1）脫氧元素與硫的反應 向鋼中加入脫氧元素除進行脫氧反應外，還可能發(fā)生脫硫反應。對于不同元素的脫氧和脫硫能力有以下規(guī)律： 和氧結合的能力： Ca＞ A1＞ Si＞ Mn； 和硫結合的能力： Ca＞ Mn＞ Al， 和鈣結合的能力： O＞ S； 和錳結合的能力： S＞ O （ 2）加稀土控制硫化物形態(tài) 稀土元素 RE能降低鋼液 中氧和硫的溶解 度，并以生成球狀小顆粒夾雜方式改善第 Ⅱ 類 MnS夾雜。 夾雜物形態(tài)控制 2）氧化物形態(tài)控制 （ 1）鋁酸鈣的類型及物性 鋁鎮(zhèn)靜鋼用鈣處理的主要目的是將 A12O3夾雜變性為鋁酸鈣。其中的關鍵是控制鋁酸鈣的生成類型。鋁酸鈣隨 CaO含量的增加，其熔點趨于下降，當 CaO含量達到 48%時熔點最低。從在鋼液中易于凝聚排除，而殘留于鋼中呈球狀考慮，以生成 12CaO7 A1 2O3為好。 （ 2）加鈣處理方式 使用喂絲和鋼包噴粉工藝。 鋼液攪拌 ? 攪拌可促進鋼、渣、氣及耐火材料之間的反應。 ? 電磁攪拌 ? 氣體攪拌 ? 脫碳反應 — 電爐 ? 吹氧 +脫碳 — 轉爐 ? 吹氬攪拌 ? 利用真空攪拌 ? 出鋼過程 — 渣洗 思考題 爐渣在煉鋼中的作用？ 脫碳反應在煉鋼過程中的作用？ 影響煉鋼氧化脫磷的因素有哪些？ 如何防止鋼水“回磷” ？ 常用脫氧方法的熱力學原理是什么？ 如何減少鋼中夾雜物？ 如何減少鋼中的氣體含量？ 渣中 (FeO)在煉鋼中的作用？
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