生产洁净钢的技术关键

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钢中杂质对钢的生产性能和使用性能影响极大，因此洁净钢的研究具有重要意义。现在，洁净钢已经广泛应用于苛刻条件下的使用材料，其使用范围包括汽车、家电、食品工业乃至耐酸管线等许多领域，洁净钢的应用还拓展到深冲薄板、IC引线枢、轮胎子午线、滚珠轴承钢、钢轨，热作模具等从超低碳钢到高碳钢的广泛领域。随着对优质钢材的需求不断增长，研发和生产具有良好的生产性能和使用性能的高品质纯净钢正在成为当今钢铁工业发展的一个重要课题。

目前，钢铁业与学术界对洁净钢的定义是这样的：当钢中的杂质元素或非金属夹杂物直接或间接影响产品的生产性能或使用性能时，该钢就不是洁净钢；而如果杂质元素或非金属夹杂物的数量、尺寸或分布对产品的性能都没有影响，那么这种钢就可以被认为是洁净钢。可见，“洁净钢”不同于“纯净钢”的概念，“洁净钢”并不指越纯越好。所以,洁净钢的概念不是为了一味追求纯净,而是为了能够高效率、低成本、成批地生产出可以稳定地满足用户加工和使用要求的优质商品钢材。这样的“洁净钢”概念不仅具有质量含义,而且具有经济含义。

因此，洁净钢冶炼的目的是控制钢中的有害元素及夹杂物，其重点是非金属夹杂物。

为了减少生成夹杂物的数量，电炉和转炉冶炼在出钢这一环节中，必须降低熔炼终点的氧含量。氧气转炉的吹炼终点，钢水氧含量通常在一个很大范围内波动，因而．生产洁净钢必须尽量将炼钢终点钢水氧含量控制在其波动范围的下限。通常采取的主要措施包括：(1)氧气顶底复吹转炉，它能保证良好的底吹搅拌效果；(2)炼钢终点自动控制技术，尽量提高终点控制的精度，减少过吹、后吹。

出钢时挡渣对生产洁净钢也非常关键，由于钢水温度不均匀所造成的自然对流和浇铸开始后所引起的钢水流动，如钢水表面存在高氧化性炉渣，就会生成氧化铝、氧化硅等杂质，由钢水流带入内部，成为钢中的非金属夹杂物。

为了减少和防止出钢下渣，电弧炉炼钢主要采用偏心炉底出钢和出钢炉内留部分钢水的技术，转炉炼钢则采用挡渣球、挡渣锥(塞)、气动挡渣等技术。另外，在出钢时还可采用挡渣措施来减少进入钢包的高氧化性渣来降低钢液中氧含量；或是在出钢过程中向钢包中加入石灰、萤石或铝矾土等低熔点渣，可以降低钢液中的氧含量。

经研究发现，即使将钢中总氧降到10ppm以下，钢液中仍然存在15微米尺度的夹杂物，因此洁净钢的研究目前沿着两种发展方向进行，一种是控制钢中总氧量来降低夹杂物含量，另一种是控制夹杂物成分以减小其对钢性能的影响。到现在为止，除最终产品为细钢丝外，其他洁净钢冶炼过程均采用铝深脱氧，通过降低钢中总氧含量来减少夹杂物数量。然而全部去除钢中夹杂物成本太高，因此成品为细钢丝的钢种采用Si-Mn脱氧，以及采用低碱度精炼渣工艺以控制夹杂物成分，使夹杂物在轧制过程中发生变形从而减少其对钢性能的影响。

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洁净钢

  关于纯净钢(purity steel) 或洁净钢( clean steel) 的概念, 目前国内外尚无统一的定义, 但一般都认为洁净钢是指对钢中非金属夹杂物(主要是氧化物、硫化物) 进行严格控制的钢种, 这主要包括: 钢中总氧含量低, 非金属夹杂物数量少、尺寸小、分布均匀、脆性夹杂物少以及合适的夹杂物形状。因此，为了获得较高的洁净度水平，在炼钢过程中控制非金属夹杂物的尺寸、分布、成分和形状是非常重要的。
  而纯净钢则是指除对钢中非金属夹杂物进行严格控制以外, 钢中其它杂质元素含量也少的钢种。钢中的杂质元素一般是指C、S、P、N、H、O , 1962 年Kiessling 把钢中微量元素(Pb、A s、Sb、B i、Cu、Sn) 也包括在杂质元素之列, 这主要是因为炼钢过程中上述微量元素难以去除, 随着废钢的不断返回利用, 这些微量元素在钢中不断富集, 因而其有害作用日益突出。
严格地讲，目前的洁净钢的准确定义应该按如下定义更为完整和准确：
“clean steel” is defined as steel ：
  (1)low levels of the impurity elements such as sulfur, phosphorus, nitrogen, oxygen and hydrogen,
    (2)controlled levels of the residual elements like copper, lead, zinc, nickel, chromium, bismuth, tin, antimony and magnesium, and
    (3)a low frequency of product defects associated with the presence of nonmetallic inclusions created during steelmaking, ladle metallurgy, casting and rolling. “The cleanliness of steel, like beauty, is very much in the eye of the beholder”

纯净钢的生产主要集中在两方面:
(1) 尽量减少钢中杂质元素的含量;
(2) 严格控制钢中的夹杂物, 包括夹杂物的数量、尺寸、分布、形状、类型。
减少钢中溶质元素的含量主要在各种铁水预处理以及二次精炼设备中营造最佳去除的热力学和动力学条件来实现, 钢中夹杂物的控制主要是减少其生成、对其进行改性、促其上浮。
通常纯净钢生产工艺包括以下几部分: 铁水预处理, 转炉复吹, 出钢挡渣、扒渣、对炉渣改性, 二次精炼(真空、吹气、加热、造渣)、全程保护浇铸、中间包冶金、结晶器冶金及采取各种促使夹杂物去除的措施等。