鋼中氫的來(lái)源及控制對(duì)策

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1、PowerDesign鋼中氫的來(lái)源及控制對(duì)策交流作者：高祝兵主任重鋼股份公司煉鋼廠2011.3昆明通過(guò)采用浸入式直讀測(cè)氫儀對(duì)“轉(zhuǎn)爐煉鋼+LF爐+連鑄”過(guò)程中[H]的來(lái)源進(jìn)行研究，試驗(yàn)結(jié)果表明：轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、澆注過(guò)程均存在鋼水增[H]現(xiàn)象。增氫原因有：原輔材料及合金水分、系統(tǒng)耐材水分、耐材化學(xué)成分分解的碳?xì)浠衔铩撘憾窝趸瘜?dǎo)致鋼水增[H]。分析影響鋼液增氫的主要因素及環(huán)節(jié)，并提出了改進(jìn)措施。轉(zhuǎn)爐煉鋼氫來(lái)源變化規(guī)律摘要關(guān)鍵詞鋼中氫的來(lái)源及控制對(duì)策1.前言1.前言氫在鋼中的危害主要表現(xiàn)為引起“氫脆”，“白點(diǎn)”以及點(diǎn)狀偏析、靜載疲勞斷裂等嚴(yán)重缺陷，“氫脆”將使鋼的塑

2、性下降，脆性增大，并且在低于其極限強(qiáng)度的應(yīng)力作用下造成鋼結(jié)構(gòu)或鋼件的突然脆性斷裂[1]。在冶金生產(chǎn)中氫會(huì)導(dǎo)致鑄坯形成氣泡、裂紋和針孔[2]。為了掌握煉鋼過(guò)程中鋼水氫含量變化規(guī)律，重鋼引進(jìn)Hydris定氫儀，對(duì)“轉(zhuǎn)爐煉鋼+LF爐+連鑄”過(guò)程中[H]的來(lái)源進(jìn)行研究，掌握了煉鋼過(guò)程鋼液氫含量變化規(guī)律及控制增氫的措施。鋼中氫的來(lái)源及控制對(duì)策2.試驗(yàn)條件2.1試驗(yàn)工藝及主要設(shè)備參數(shù)80tLD-CB（冶煉周期31min）→80tLF（冶煉周期35—55min）→240×1400mm斷面弧形板坯鑄機(jī)（中包容量15t，澆注周期35min）。2.2試驗(yàn)方案為了檢測(cè)鋼液中真實(shí)的氫含量，采

3、用浸入式直讀測(cè)氫儀(Multi—LabHydrisSystem)對(duì)“轉(zhuǎn)爐煉鋼+LF爐+連鑄”各工位鋼液在線(xiàn)測(cè)氫及對(duì)原輔料進(jìn)行詳細(xì)的水分分析，詳細(xì)的測(cè)試方案見(jiàn)表1。名稱(chēng)檢測(cè)內(nèi)容轉(zhuǎn)爐速補(bǔ)料水分含量、用量、補(bǔ)爐后烘烤時(shí)間轉(zhuǎn)爐用輔料及合金水分含量及用量、加入時(shí)機(jī)出鋼結(jié)束鋼液測(cè)氫LF用輔料及合金水分含量及用量LF精煉過(guò)程鋼液測(cè)氫連鑄中間罐、結(jié)晶器覆蓋劑水分含量及用量中間罐鋼液測(cè)氫N(xiāo)2、O2、Ar氣體水分含量表1鋼液測(cè)氫試驗(yàn)方案鋼中氫的來(lái)源及控制對(duì)策3.試驗(yàn)結(jié)果3.1原輔料水分煉鋼過(guò)程輔料及合金水分含量分析結(jié)果見(jiàn)表2，從分析結(jié)果可以看出：轉(zhuǎn)爐速補(bǔ)料、化渣劑等部分材料水分較高，部分

4、試樣水分接近20%，部分石灰制品水分含量〉1.2%。名稱(chēng)試驗(yàn)爐數(shù)/爐水分含量/%轉(zhuǎn)爐速補(bǔ)料2215～19鎂球及化渣劑3.2～19.2轉(zhuǎn)爐用其它輔料綜合水分含量1.04～1.47轉(zhuǎn)爐及LF各類(lèi)合金＜0.05LF用輔料綜合水分含量1.1～1.6中包渣＜0.40結(jié)晶器保護(hù)渣＜0.35N2、O2、Ar氣體3≤4ppm表2煉鋼過(guò)程輔料及合金水分含量鋼中氫的來(lái)源及控制對(duì)策3.2各工位鋼液[H]測(cè)試轉(zhuǎn)爐煉鋼+LF爐+連鑄各工位各工位鋼液[H]測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3，從表3可以看出：轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、澆注過(guò)程均存在鋼液增[H]現(xiàn)象，轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程增[H]量占中間罐總量的66.4%、LF占25

5、.95%、澆注過(guò)程占7.57%。中間罐[H]〉5.0ppm的爐次占44.8%，個(gè)別爐次含量高達(dá)9.8ppm。工序名稱(chēng)出鋼結(jié)束LF升溫后LF合金化后鈣處理前精煉結(jié)束中間罐[H]含量/ppm表3煉鋼過(guò)程不同工序[H]含量鋼中氫的來(lái)源及控制對(duì)策4.分析與討論4.1轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程中對(duì)[H]的影響4.1.1后吹過(guò)程原輔料水分對(duì)氫的影響轉(zhuǎn)爐后吹過(guò)程中即：脫碳速度減弱，氧含量增加，爐溫升高，爐內(nèi)動(dòng)力學(xué)熱力學(xué)條件均有助于鋼液增[H]的發(fā)生。當(dāng)向爐內(nèi)加入水分含量較高的原輔料將導(dǎo)致氫的平衡分壓增加，[H]向鋼中擴(kuò)散速率增加，鋼水[H]含量增加[2]，結(jié)果如表4。從表4可以看出：后吹過(guò)程中未

6、加輔料爐次出鋼后[H]平均含量為2.5ppm，比后吹過(guò)程中加輔料的爐次低1.07ppm。項(xiàng)目輔料水分含量/%試驗(yàn)爐次輔料加入量/Kg出鋼后[H]含量/ppm后吹過(guò)程加輔料3.0～5.5302903.57后吹過(guò)程未加輔料/2802.5表4轉(zhuǎn)爐吹煉過(guò)程輔料加入時(shí)機(jī)與鋼水[H]含量的關(guān)系鋼中氫的來(lái)源及控制對(duì)策4.1.2耐材的影響轉(zhuǎn)爐補(bǔ)爐后耐材干燥程度對(duì)鋼液[H]含量有直接影響，2008年因轉(zhuǎn)爐補(bǔ)爐后耐材未徹底干燥導(dǎo)致6爐鋼[H]〉8.0ppm引發(fā)鑄坯皮下氣孔判廢。4.1.3合金的影響試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，使用電解法生產(chǎn)的合金對(duì)鋼液氫含量影響較大，在相同的生產(chǎn)工藝條件下使用金屬錳的

7、爐次比未使用的爐次高1ppm，結(jié)果如表5。項(xiàng)目試驗(yàn)爐次加入量/Kg出鋼后[H]含量/ppm使用金屬錳的爐次3011003.5使用低磷錳鐵的爐次3011002.5表5合金對(duì)鋼水[H]含量的影響鋼中氫的來(lái)源及控制對(duì)策4.1.4出鋼過(guò)程合金及輔料水分含量對(duì)[H]的影響合金及其它輔料水分含量對(duì)[H]的影響如圖1所示，隨著合金及其它輔料水分含量的增加，鋼液中[H]含量增加。4.2LF精煉過(guò)程對(duì)[H]的影響4.2.1各種渣料水分與增氫量的關(guān)系LF精煉過(guò)程，隨渣料中水分總量增加，化渣升溫階段氫含量量增加，結(jié)果如圖2，該階段增[H]量占LF總增[H]量的47.12%