1、炼钢培训讲座炼钢培训讲座一、炼钢车间三大主要生产工序1、电炉粗水冶炼2、钢包炉精炼钢水3、铸锭成品浇注电炉o 电炉分为（普通）、（超）、（高）功率电弧炉，它利用高压产生的电弧高温将钢铁料融化成为液态钢水。电炉的三大核心技术“水冷炉壁”、“造泡沫渣”、“偏心炉底出钢”使得电炉成为代替平炉，现今主导钢水冶炼的主要冶金设备之一。电炉的主要任务o A、熔化钢铁料 电炉钢铁料主要包括生铁、海绵铁、废钢（屑）三大类，根据一定量的配比组合进行布料。布料原则：分层装料，下部致密，上部疏松，中间高，四周低，装入炉内后炉门口无大料。炉料中不允许掺有空心密闭容器的废钢，不得混入有色金属和爆炸物。Cu、As、Sn、S
2、b属于我们冶炼特殊钢种的主要有害残余元素，无法通过冶炼手段去除，只能控制钢铁原料的质量。电炉的主要任务o B、脱P去S降C P、S属于钢中的有害元素，P残存在钢中容易导致钢发生冷脆；S残存在钢中容易导致钢发生热脆，并且S会与Mn、Fe等元素结合生成硫化物夹杂。脱P条件：低温、高氧化性、大渣量、好流动性 去S条件：高温、高碱度、还原性气氛 降C程度是根据冶炼钢种对C含量的要求而定。由于电炉整个冶炼过程都处于高氧化性气氛下，所以脱P与降C成为电炉最主要的任务之一，其他工序基本是无法办到。电炉的主要任务o C、均匀钢水成分与温度 电炉通过氧枪吹氧，起到了助熔、造泡沫渣、脱P降C、搅拌均匀成分和温度等
3、作用，可以说氧枪就是电炉的生命线。滑动水口与电炉的关联o 出钢钢包的准备出钢钢包的准备1、掌握好出钢钢包的准备时间节点 电炉送电的原则就是钢包必须先到位，电炉冶炼一炉钢所需时间大概是2.5小时左右，根据工艺要求，出钢包在盛接钢水前必须大火烘烤23小时（原因：保持钢包干燥，减少钢水热损失），排除做包时间，所以出钢包的准备必须在电炉送电之前完成。滑动水口与电炉的关联o 出钢钢包的准备出钢钢包的准备2、控制好出钢钢包的准备质量A、钢包的清洁 无论是倒包钢包或是精炼钢包，作为出钢钢包时，其清洁度都不容忽视。倒包钢包主要存在电炉氧化渣问题，氧化渣中P含量较高，而选用倒包出钢的方式的产品基本都是重点品种，
4、对P要求严格，所以容易导致钢包炉回P现象发生。而精炼钢包清洁问题主要为残渣与残钢，直接影响钢水纯净度，并且很可能导致钢种元素超标现象发生。滑动水口与电炉的关联o 出钢钢包的准备出钢钢包的准备2、控制好出钢钢包的准备质量（操作连接）B、钢包的安全 滑动水口漏钢事故可以用“屡见不鲜”来形容也不为过，根据统计：2010年铸锭发生滑动水口漏钢事故13起，2011年铸锭发生滑动水口漏钢事故14起，2012年铸锭发生滑动水口漏钢事故9起。只要发生漏钢就不会是小事，直接造成巨大经济损失包括设备、滑动水口器件、钢水等，与此同时带来了产品质量的重大隐患。钢包炉o 钢包炉全称钢包精炼炉，英文名称叫ladle re
5、fining furnace。“精”字从汉语解释的第一个意义就是提炼出来的优质物品，所以从“精炼”这个词就可知钢包炉的意义与重要性。钢包炉冶炼基本操作过程大致分为：调渣、合金化、真空三大步骤，当然三大操作也可能相互穿插进行。从冶炼钢种要求真空情况划分亦可分四种操作工艺：高真空（HV）、中真空（IV）、熔渣精炼（S）、真空吹氧脱碳（VOD）。从冶炼脱氧元素划分可分为：真空碳脱氧（VCD）与硅脱氧操作。钢包炉调渣o 欲炼好钢，先调好渣 通常情况下，渣色是反映钢液脱氧情况的体现（渣中氧化铁的含量决定渣色）。而白渣正是调渣的目标（VOD钢种除外）。何谓白渣，因渣在空气中冷却风化后呈白色粉末而得名。白渣
6、成分含量中CaO占5060；SiO2占1020；CaF2约占10；其余还有A12O3、MgO、Cr203等，其碱度CaO：SiO2 3.5。CaF2在其中起到调节渣液流动性的重要作用。冶炼硅脱氧钢，主要以碳粉与硅钙粉为主要调渣原料；VCD钢，主要以碳粉与铝粉为主，硅钙粉为辅。钢包炉合金化o 要理解合金化，需先了解合金元素 一般钢种所涉及的元素成分要求包括：C、Si、Mn、P、S、Cr、Ni、Mo、V、Cu、Al、Ti、B、Nb、H、O、N、W等。P、S、H、O是影响钢质量的有害元素，通常要求钢液中含量要尽可能控制低。各元素对钢的影响（连接）合金化的要点：1、必须渣白后进行。2、钢液温度到位（一
7、般大于1620 ）。3、调节好氩气确保搅拌均匀。4、Al、Ti、B、N出钢前调节，其余尽量在真空前调入成分内控范围。钢包炉炉体真空o IV中真空，要求炉体真空度25004000Pa。o HV高真空，要求炉体真空度133Pa。o VOD真空吹氧脱碳，主要是针对冶炼不锈钢而使用，主要是利用尾气氧势分析变化判断炉内C、O反应情况，对吹氧压力、流量、枪位、真空度有具体严格的要求，见VOD操作规范（连接）。炉体真空的三大参数：真空度、真空保持时间、氩气流量。钢包炉炉体真空o 真空操作对炉体真空的影响1、粘连真空盖事故 在真空过程中，由于气体分压的变化，促使钢液中的H、O、N等元素溶解度降低，大氩气流量、
8、气化反应，以及气体元素逸出等因素导致钢液剧烈翻腾，容易出现钢、渣翻出钢包粘连真空盖的事故发生。预防：炉上人员需随时监控钢包内钢水翻腾情况，控制好排气阀门。真空操作者需按照操作规程进行认真操作，听从钢包炉人员通知进行逐级进泵。钢包炉炉体真空o 真空操作对炉体真空的影响2、真空不到位情况 由于真空操作阶段，钢液一直处于快速降温的状态，真空抽不到位导致真空时间拖得过长，容易致使钢水温降过大，从而影响钢包炉正常操作。注意事项：1、真空操作按照规程进行。2、注意检查蒸汽压力与温度、水温与压力。3、检查该系列所关联的阀门关闭情况。4、钢包炉密封情况与堵漏。钢包炉出钢 真空结束后，钢包炉冶炼基本接近尾声。针
9、对某些钢种，因需要加入的合金易氧化或难控制，只能在出钢前进行微调与终脱氧，如核电加N喂Al，含B钢加B，铸件终脱氧加Ti等。此类钢种终脱氧后必须及时出钢，否则影响该类元素收得率而必须重新操作。出钢注意事项：1、出钢时间的控制必须及时。2、出钢前钢水温度宜从高温降到出钢温度范围，尽量避免急升温而导致出钢温度不均匀。3、终脱氧后必须注意进行软吹氩并保持规定时间。铸锭o 铸锭就是将钢液通过容器铸入锭模形成钢锭的工序。其关键性不亚于钢包炉冶炼。随着产品质量要求的不断提高，对钢锭质量要求也就更加严格，而对于铸锭工序而言最主要的任务就是保障钢锭纯净度避免外来夹杂物的带入与钢液去气。o 以下根据典型冶金缺陷
10、的介绍与分析来对照自身工作，希望能够结合自身改进操作，加强重视。典型冶金缺陷的种类一、裂纹二、表面缺陷（结疤、重皮等）三、气孔四、疏松与缩孔五、白点六、异金属七、非金属夹杂物一、裂纹o 裂纹的产生 裂纹是影响钢锭质量的常见缺陷之一，其产生的根本原因是由于钢锭在凝固与冷却过程中受钢水静压力、热应力、组织收缩应力的作用而存在内应力（当然也包括后工序加热不均匀、变形形状问题等），以及当作用在钢锭上的外力与内应力共同作用超过了钢本身的强度极限与塑性变形临界值时，在钢的最薄弱处就会产生裂纹。1260536炉17Cr2Ni2Mo钢锭开裂照片 1260317炉CR-5A裂纹照片o 炼钢导致裂纹产生的原因分析
11、1）、冶金附具烘烤不均匀2）、低温浇注3）、浇注断流4）、不变形夹杂或大量夹渣5）、钢锭中心疏松6）、钢锭表面折皱7）、钢锭受到激冷激热o 炼钢避免裂纹产生的措施 根据裂纹产生的原因分析，采取相应的整改措施与加强人为操作上的重视，便可避免炼钢因素引起的裂纹产生。1）、规范冶金附具的烘烤2）、控制好出钢温度与浇注速度3）、加强对液压系统、压机系统、水口、芯杆（塞头堵水口）等的检查工作，加强行车操作（下注时钢流跑出中注管的情况有发生）。4）、提高钢锭纯净度（后面具体分析）5）、加强钢锭凝固时的保温效果。6）、提高钢锭模、底盘的打磨质量。7）、钢锭避免热送淋雨。二、表面缺陷o 结疤：钢锭表面，壳皮状
12、或瘤子状的金属所溅粘的称为结疤，结疤多出现在钢锭下部。o 重皮：在低倍试片的边缘，呈现出一种不规则的暗色疏松时，其周围聚集大量的氧化物夹杂（主要是氧化亚铁）。o 表面夹杂：是指镶嵌在钢锭表面肉眼可见的夹杂物。o 表面气孔：指暴露于钢锭表面肉眼可见的细小孔洞，多见于钢锭中下部，一般不深，可精整去除。o 表面缺陷的预防 对于钢锭来说，表面缺陷并不是致命的，一般可以通过后工序加工予以去除，但不排除表面缺陷而引起裂纹的情况发生。对于连铸钢坯来说，表面缺陷对钢坯的质量影响相对大。对于表面缺陷的预防，炼钢要做到：1、附具、耐材的清洁干燥。2、钢锭模、底盘的打磨光洁与保持表面质量的良好。三、气孔o 气孔产生
13、的原因 气孔是由于钢水除气脱氧不良或注钢系统、耐火材料、原料潮湿等原因而造成钢锭的缺陷。一般分为反应性气孔与析出性气孔 液固相面气泡析出示意图 气泡上浮条件气泡上浮条件 气泡脱离液面上浮取决于液、固、气三者间的表面张力。钢内部气孔图例o 气孔的危害 气孔是引起钢锭内部疏松的原因之一，出现气孔的部位使钢的机械性能大大降低，并且降低了钢的气密性、耐腐蚀性，由于气孔部位易引起应力集中，容易导致裂纹产生。o 气孔预防措施1、钢包炉上冶炼要求脱氧良好，做好造渣与固渣操作。2、新钢包、新中间包必须烘烤到位，才能使用。3、真空脱气要求达到工艺规定值，并且保持工艺要求的时间。4、真空浇注系统的钢锭模、底盘、保
14、温帽、导流管、芯杆等必须烘烤到位，清洁无油污。5、下注浇注的流钢系统耐火材料必须充分干燥。6、控制好浇钢温度与浇注速度，避免低温浇注。四、疏松与缩孔o 缩孔产生的原因 缩孔是钢锭在凝固收缩过程中体积收缩，由于液态钢水补充不及时、不充分而在钢锭帽口中心位置形成的缺陷。通常是由于帽口部位保温效果不佳或帽口浇注速度过快而形成的收缩孔洞，可以通过操作而得以改善和避免。o 疏松形成的原因 疏松是钢凝固不致密的表现，是由于凝固时钢液补充不足而残留的局部缝隙，或钢水中夹杂物、气体造成的小孔隙。一般集中在钢锭的轴心区域。由此，可见疏松可以通过提高钢水纯净度与降低气体含量而得以改善，也可以通过热压力加工而使部分
15、疏松得以密合。钢内部晶体结构图疏松区域疏松区域缩孔的形成过程缩孔的形成过程热送钢锭缩孔照片钢锭缩孔切面照片o 疏松与缩孔的危害 大大降低了钢的机械性能、气密性、耐腐蚀性，并且在锻造时易出现锻造裂纹。o 疏松与缩孔的预防1、确保钢水的纯净度，减少夹杂与气体。2、注意帽口的浇注高度，避免浇冒现象，若出现浇冒现象应及时采取措施，如多加个加高圈在保温帽上，多次补加稻壳等。3、加强帽口的保温效果，按照工艺要求加入与补加稻壳，并盖好盖板。4、对于下注钢锭必须在操作上做好上帽慢浇。五、白点o 白点产生的原因 白点是由于钢中氢含量过多与内应力共同作用造成。含氢量较高的钢，随钢锭温度的降低，氢在钢中溶解度减小，
16、当冷速加快时，柱状晶内的氢来不及扩散至大气中，聚积在钢的显微孔隙中并结合成分子态，更使其扩散困难，形成巨大的局部压力，达到钢的破断强度以上，从而使钢产生内部断裂，即形成白点。o 白点特征 白点一般发生在CrMo钢中，表现为细小弯曲的裂纹，它无方向性，放大观察时裂纹内无夹杂。为什么叫白点？因为氢脆引起的微裂纹从断口面上看呈光滑的圆形或椭圆形银白色斑点，而其横截面为发丝状裂纹。o 白点的危害 白点严重破坏钢的机械性能，对钢的塑性和韧性有较大影响，使钢易发生脆断。横向低倍横向低倍纵向断口纵向断口钢中白点钢中白点o 白点的预防措施1、加强原材料、钢包、附具、浇注系统的干燥。2、采用真空脱气时，要确保真
17、空度与真空保持时间。3、后工序采用等温退火处理，扩散去氢。六、异金属o 异金属是指在钢锭内部存在与钢锭材质有较大差异的金属物质，通常在精加工阶段曝露于加工面上，造成工件局部性能存在较大差异。o 异金属的产生，那就是操作上的疏忽导致，是可以通过大家在工作中仔细把关，严格执行工艺要求而杜绝的。本年度，已经在轧辊上发现三起异金属事故。1260624炉Cr3支承辊异金属1240232炉60CrMnMo支承辊异金属o 异金属的预防1、严格执行钢包炉合金加入温度1620，并且加完后进行送电化料。没有特殊要求的钢种，合金尽量在真空前加到位，真空后禁止补加。2、真空内盖清理干净，清除垂吊物。3、中间包内、钢锭
18、模、保温帽上残钢清理干净。4、严禁往钢锭帽口上扔吹氧管。5、散装稻壳内禁止装金属物件。6、补加完稻壳后需安装要求盖好盖板。七、非金属夹杂物o 非金属夹杂物来源 钢中的非金属夹杂物产生于钢的冶炼和凝固过程中，其来源主要有两个方面：（1）内生非金属夹杂物（2）外来非金属夹杂物内生夹杂物内生夹杂物外来夹杂物外来夹杂物钢在冶炼过程中的脱氧反应产物钢在冶炼过程中的脱氧反应产物未能及时上浮，残留在钢液中，未能及时上浮，残留在钢液中，直至钢锭凝固。直至钢锭凝固。由于包衬、浇注系统以及耐材、由于包衬、浇注系统以及耐材、炉渣等在冶炼、浇注等过程中进炉渣等在冶炼、浇注等过程中进入钢液并滞留其中而造成的入钢液并滞留
19、其中而造成的 。内生夹杂物分布比较均匀，颗粒内生夹杂物分布比较均匀，颗粒也较小，通常容易集中出现在钢也较小，通常容易集中出现在钢锭偏析带与沉积锥附近，正确的锭偏析带与沉积锥附近，正确的操作和合理的工艺措施可以减少操作和合理的工艺措施可以减少其数量和改变其成分、大小和分其数量和改变其成分、大小和分布情况。布情况。外来夹杂物一般特征是外形不规外来夹杂物一般特征是外形不规则，尺寸比较大，数量不多，分则，尺寸比较大，数量不多，分布集中，但分布位置也没有规律。布集中，但分布位置也没有规律。这类夹杂物通过正确的操作是可这类夹杂物通过正确的操作是可以避免的。以避免的。非金属夹杂物的分类非金属夹杂物的分类按化
20、学成分分按化学成分分非金属夹杂物硫化物系氧化物系氮化物系FeS、MnSCaS、(Mn,Fe)S简单氧化物简单氧化物 TiN、ZrNVN、AlN复杂氧化物复杂氧化物硅酸盐及硅酸盐及硅酸盐玻璃硅酸盐玻璃FeO、Fe2O3SiO2、MnO、Al2O3Cr2O3、TiO2FeOFe2O3、FeO Al2O3MnO Al2O32FeO SiO22MnO SiO2MnO SiO23Al2O3 SiO2按夹杂物的成分特点可将夹杂物分为硫化物系、氧化物系和氮化物系三大类按夹杂物的成分特点可将夹杂物分为硫化物系、氧化物系和氮化物系三大类非金属夹杂物的分类非金属夹杂物的分类按变形能力分按变形能力分非金属夹杂物脆性
21、夹杂物塑性夹杂物Al2O3FeS、MnS2MnO.SiO2塑性夹杂物：在钢热变形加工时能和钢基体一起变形，并沿加工方向呈条带状脆性夹杂物：在钢热变形加工时不变形，但可以沿加工方向以铸态群集状变为串链状分布非金属夹杂物的分类非金属夹杂物的分类按形态分按形态分非金属夹杂物非金属夹杂物A类类硫化物类硫化物类D类类球状氧化物类球状氧化物类C类类硅酸盐类硅酸盐类B类类氧化铝类氧化铝类塑性夹杂，长塑性夹杂，长宽比宽比3，显微，显微镜下呈淡灰色镜下呈淡灰色脆性夹杂，长脆性夹杂，长宽比宽比3，3个个点以上链状排点以上链状排列列塑性夹杂，长塑性夹杂，长宽比宽比3，显微，显微镜下呈深灰色、镜下呈深灰色、褐色褐色脆
22、性夹杂，长脆性夹杂，长宽比宽比3，点状，点状分散分布分散分布按化学成分评：硫化物按化学成分评：硫化物按形态评：按形态评：A A类（硫化物类）类（硫化物类）按化学成分评：氧化物按化学成分评：氧化物按形态评：按形态评：B B类（氧化铝类）类（氧化铝类）按化学成分评：氧化物按化学成分评：氧化物按形态评：按形态评：D D类（球状氧化物），超尺寸的氧化物类（球状氧化物），超尺寸的氧化物按化学成分评：氧化物按化学成分评：氧化物按形态评：按形态评：B B类（氧化铝类）类（氧化铝类）按化学成分评：硅酸盐按化学成分评：硅酸盐按形态评：按形态评：C C类（硅酸盐类）类（硅酸盐类）按化学成分评：氧化物按化学成分评：氧化物按形态评：按形态评：D D类（球状氧化物）类（球状氧化物）非金属夹杂物的预防措施1、在操作中严格执行37+X精细化操作（连接）。2、严格执行真空操作，确保真空度（连接）。3、凡是与钢水有直接接触的耐火材料必须加强重视。八、本年度产品质量状况（连接）结束 谢 谢！
