钢水夹杂物的控制措施及对钢材的影响

　　钢材是现在工业的基础，也是现在使用的主要结构材料，对于现代经济发展具有剧组轻重的作用，如今现代工业不断发展，对于钢材的质量要求也越来越高。在冶炼钢材的过程中，钢水中的夹杂物会严重影响钢材的质量，所以在冶炼中要采取钢水夹杂物的控制措施来提高钢材的质量。下面尼森小编就来和大家说说关于夹杂物的控制措施。
　　

　　一、钢水夹杂物的控制措施

　　

　　1、过滤工艺

　　过滤工艺主要采用钢水专用的钢水过滤网来实现，过滤网主要通过机械拦截、表面吸附的作用去除夹杂物。夹杂物的去除率与过滤器的材质、过滤器孔径和钢水流速有关。刚水过滤网的制作工艺简单，且生产成本低，可满足钢水连续过滤的要求，是有效控制钢水夹杂物的措施。尼森过滤是一家钢水过滤网的生产厂家，滤网稳定性好，过滤效率高，如果您有需要，欢迎联系尼森。
　　

　　2、钢包吹氢

　　
　　为了去除钢中的细小夹杂物颗粒，必须钢液中制造直径更小的气泡。将氢气引人到足够湍流强度的钢液中，依靠湍流波动速度梯度产生的剪切力将气泡击碎，可将大气泡击碎成小气泡。细小的气泡捕获夹杂物的概率很高。这种方法可提高氢气泡去除夹杂物的效率。
　　

　　3、中间包气幕挡墙

　　
　　通过埋设于中间包底部的透气管或透气梁向钢液中吹人的气泡，与流经此处的钢液中的夹杂物颗粒相互碰撞聚合吸附，同时也增加了夹杂物的垂直向上运动，从而达到净化钢液的目的。
　　

　　4、钢包电磁搅拌

　　
　　电磁搅拌在降低尺寸在20μm以下的非金属夹杂物与吹氨搅拌相比有一定优点，非金属夹杂物不论颗粒大小，都能以较快速度从钢液中排除。此外，电磁搅拌能量分布均匀，流场基本无死角。一般来说，电磁搅拌比气体搅拌更容易准确掌握，和气体搅拌相比，对钢渣界面的搅动强度还不够大。电磁搅拌使钢液的流动比较稳定、均衡，避免钢水流速过大导致的卷渣。但电磁搅拌不能提供促使夹杂物上浮的气泡。
　　

　　5、中间包离心分离

　　
　　利用夹杂物与钢液的密度差，可以用离心场中分离夹杂物。在旋转的钢液中，由于夹杂物密度比钢液小，夹杂物会向心运动，在钢液中心聚集长大、上浮。钢液的旋转可以通过旋转磁场产生。
　　

　　6、合理的冶炼措施

　　
　　为了减少生成夹杂物，在转炉出钢过程中，采取以下合理的冶炼措施也可以控制钢水夹杂物。减少补吹并尽量减少下渣量，以降低转炉终点的氧含量；提高转炉终渣MgO含量和碱度，减少下渣；采取出钢挡渣、扒渣和炉渣变性；转炉出钢过程中渣洗脱硫，降低钢水硫含量，抑制硫化物央杂危害。
　　

　　二、钢水夹杂物对钢材的影响

　　

　　1、对强度的影响

　　
　　当夹杂物颗粒比较大(>10μm)，特别是夹杂物含量较低时。明显降低钢的屈服强度，且同时降低钢的抗拉强度;当夹杂物颗粒小到一定尺寸(<0.3μm)时，钢的屈服强度和抗拉强度都将提高。当钢中弥散的小颗粒的夹杂物数量增加时。钢的屈服强度和抗拉强度都有所提高，但延伸率有很小的下降。
　　

　　2、对延伸性的影响

　　
　　通常夹杂物对钢材的纵向延伸性的影响不大，而对横向延伸性的影响很明显。横向断面收缩率随夹杂物总量和带状夹杂物数量的增加而显著降低，而带状夹杂物多为硫化物。
　　

　　3、对韧性的影响

　　
　　随硫化物夹杂数量和长度的增加，钢材的纵向、横向冲击韧性、断裂韧性都明显下降。由于钢材中夹杂物在截面上的分布不均，且硫化物夹杂多为带状，因此夹杂物明显降低了钢材的韧性。
　　

　　4、使用性能的影响

　　
　　钢水夹杂物对钢材使用性能的影响表现在其疲劳性能、冲击韧性、塑性均有所下降。当非金属夹杂物尺寸大于50μm时，降低了钢的塑性、韧性和疲劳寿命，使钢的冷热加工性能乃至某些物理性能变坏。一般我们钢水中夹杂物尺寸都为大于50μm。大型夹杂物不利用钢板韧性、塑性以及强度指标。除了这些性能外，还有降低抗酸性能、疲劳性能、表面光洁度以及焊接性能。
　　

　　5、对疲劳性能的影响

　　
　　一般认为夹杂物是钢疲劳破坏的起源。结合力弱、尺寸大的脆性夹杂物和球状不变形夹杂物对疲劳性能影响大，而且强度越高，危害性越大。对于高强钢，如果构件表面加工状态良好，裂纹萌生于夹杂物成为主要的疲劳开裂方式。小尺寸的夹杂物可能对裂纹形核影响不大，但是有利于疲劳裂纹扩展。
　　

　　6、对耐腐蚀性能的影响

　　
　　钢中非金属夹杂物是导致钢耐腐蚀性能降低的重要原因。非金属夹杂物与基体钢之间有不同的化学位，与基体钢之间易形成微电池，一旦有环境腐蚀介质存在，就会产生电化学腐蚀，形成腐蚀坑和裂纹，严重者会导致破裂失效。
　　

　　7、夹杂物对切削性能的影响

　　
　　球状的硫化物夹杂能显著提高钢材的切削性能，且硫化物颗粒愈大，钢材切削性愈好。钙铝酸盐类氧化物夹杂在很大程度上降低了钢材的切削性，但某些成分范围内的夹杂物却能提高钢材的切削性。
　　

　　8、对表面光洁度的影响

　　
　　夹杂物都使钢的表面光洁度下降，氧化物夹杂是主要的，钢的表面光洁度随夹杂物数量的增加而下降，夹杂物的本性影响不是很大。夹杂物熔点较高、硬度大属于D类点状不变形夹杂物，这类夹杂物容易沉积在浸入式水口内部造成水口堵塞，还会造成钢铁产品的表面缺陷。
　　

　　9、对氢致延迟断裂的影响

　　
　　侵入材料内部的氢或是介质与材料表面电化学作用产生的氢，在一定条件下将不断扩散，较易在陷阱例如夹杂物等缺陷处聚集结合成氢分子，当陷阱处氢分子压力超过材料的强度极限时，形成裂纹核，随着氢的继续扩散、聚集，导致材料的宏观断裂。影响氢致开裂的因素很多，但是对某一特定钢种来说，除去工艺因素的影响外，夹杂物的影响是主要的。夹杂物是氢的强陷阱，非金属夹杂物（特别是长条状的MnS）周围氢压很高，夹杂物与基体界面的结合强度相对较弱，随着氢压增大会在夹杂与基体界面萌生裂纹。氢致裂纹在夹杂物处形核概率较大。夹杂物级别越多，数量越高时，导致氢致开裂的敏感性越大。
　　

　　三、钢水夹杂物的来源

　　

　　1、转炉出钢下渣

　　
　　挡渣出钢效果相对较差，出钢时带入钢包中的炉渣较多，再加上使用过的钢包有的不太干净，出钢时很多剩渣夹裹在钢水中，污染了钢水。有的炉次吹气精炼不好，直接浇注，脱氧产物及钢水中悬浮的炉渣不能充分上浮，也造成钢水的污染。
　　

　　2、包衬侵蚀物

　　
　　在生产过程中如果钢包包衬侵蚀物进入钢水，尤其是精炼炉升温时对钢包上部打结料的侵蚀严重，会造成包衬侵蚀污染钢水。大量的中间包填充料(粘土砖粉)和绝热板残块进入钢水也会造成污染，而被中间包填充料污染的钢水易通过浸入式水口进入结晶器，所形成的夹杂物的尺寸也很大，对钢板性能的破坏明显。另外，浇注后期涂料侵蚀透后，中间包打结料侵蚀进入钢水也造成污染。
　　

　　3、钢水二次氧化

　　
　　钢水由大包到中间包应采用全程密封保护，但在实际使用中，上部钢流往往暴露与空气中造成二次氧化。还有浇注过程中用氧气烧高压保护箱内壁上的钢瘤等时形成的氧化物易进入结晶器凝入坯壳。精炼炉吹氩时，如果片面追求快速降温或缩短精炼时间，会使氩气压力过高，使大包液面翻动过大，一方面造成钢水面裸露二次氧化，另一方面，液面过度翻动使表面渣层裹入钢水，污染钢水。
　　

　　4、中间包污染

　　
　　浇注过程中，上下炉钢水连接时，往往由于生产组织或其它方面的原因，造成连接不好，下炉钢水不能及时再浇，中间包液面过低，上层 的渣子随水口涡旋进入结晶器。中间包不干净，杂物及耐火材料碎块也污染钢水。
　　

　　5、结晶器液面波动

　　
　　如果中间包塞棒开闭和拉速调整是由人工控制，结晶器有时液面波动较大，并且前一时期浸入式水口侧孔角度偏小，插入深度经常变化以改变水口渣线的位置，都加剧了结晶器液面的波动，保护渣被钢流冲至水口到侧弧板二分之一的位置聚集，并被钢流卷入钢水中。
　　
　　综上，钢水夹杂物的控制措施有采取过滤工艺，钢包吹氢等，钢水中一旦含有夹杂物，对钢材的性能影响很大，所以一定要采取控制措施来控制夹杂物的产生，尽可能减少有害夹杂物的含量，提高产品质量。