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鋼中氫、氮、氧的來源及其控制對(duì)策(一)
  發(fā)布時(shí)間:2011年08月18日 點(diǎn)擊數(shù):

1 前言
  1996年,我國(guó)的鋼產(chǎn)量突破1億t,成為世界第一產(chǎn)鋼大國(guó)。但與世界主要發(fā)達(dá)產(chǎn)鋼國(guó)家相比,在品種結(jié)構(gòu)、產(chǎn)量質(zhì)量、技術(shù)裝備、能源消耗、生產(chǎn)成本等方面還有不少的差距,因此,我們還沒有成為世界鋼鐵強(qiáng)國(guó)。
  世界上發(fā)達(dá)的鋼鐵工業(yè)國(guó)家都經(jīng)歷了同樣的發(fā)展歷程。即先是粗鋼在量上按年份絕對(duì)增長(zhǎng),到達(dá)一定高峰后調(diào)整結(jié)構(gòu),轉(zhuǎn)而追求品種質(zhì)量。當(dāng)品種質(zhì)量占據(jù)市場(chǎng)的絕對(duì)份額后,由于激烈的競(jìng)爭(zhēng),相繼在高附加值的精品上下功夫。人們?cè)?0世紀(jì)50年代前,主要致力于脫磷、脫硫、脫氧。隨現(xiàn)代鐵水預(yù)處理技術(shù)的發(fā)展,“三脫”(脫磷、脫硫、脫硅)在生產(chǎn)上已實(shí)現(xiàn)了最經(jīng)濟(jì)成本。人們可以把普通鋼的硫磷比一般標(biāo)準(zhǔn)≯0.040%再降至更低的水平。這樣磷、硫的危害在下降的同時(shí),氫、氮、氧對(duì)鋼的危害則愈加顯露出來。鋼中氫的致裂,氮的發(fā)脆,全氧與鋼中夾雜物的緊密關(guān)系,在分析鋼的缺陷時(shí)已形成了共識(shí)。20世紀(jì)50年代后,人們著手深入研究對(duì)鋼的脫氫、脫氮、脫氧。到目前為止從某種意義上講,對(duì)氫、氮、氧的控制和要求,即反映出整條工藝路線的綜合水平又反映出一個(gè)工廠所能生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品檔次的高低。
2 我國(guó)鋼中氫、氮、氧的控制與外國(guó)先進(jìn)水平的現(xiàn)狀
  對(duì)鋼中氫、氮、氧要求,我國(guó)已有一些部門和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),也包括企業(yè)內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn),在一些特殊用途的鋼上做出了規(guī)定。如馬鋼快速客車輪鋼中含氫(w)≤2×10-6,重載貨車輪鋼中含氫(w)≤3.5×10-6;特鋼企業(yè)生產(chǎn)的軸承鋼對(duì)全氧提出明確的要求。但在我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB)中,除了眾所周知的對(duì)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼提出過鋼中含氮的(w)≯80×10-6以外,到目前為止,根據(jù)已有的資料,還沒有見到將鋼中氫、氮、氧作為有害元素控制的新標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布或頒布。
  我國(guó)有爐外精煉裝置,經(jīng)真空處理的鋼不足鋼產(chǎn)量的1/10。以4大鋼鐵企業(yè)為例。由于各家產(chǎn)品不同,工藝不同,精煉裝置的不同,氫、氮、氧波動(dòng)幅度較大。即便以我國(guó)先進(jìn)的擁有真空處理裝備的煉鋼廠與國(guó)外相比,在這方面仍有較大差距(見表1、表2)。
            

     表1 我國(guó)鋼中氫、氮、氧控制的先進(jìn)水平及現(xiàn)狀(w)   ×10-6

 
H
N
TO
寶鋼
0.71.5
1027
1228
武鋼
≤2
≤25
4375
太鋼
1.53.3
2555
2533
馬鋼
1.53.5
4050
2238


表2 國(guó)外鋼中氫、氮、氧控制的先進(jìn)水平及現(xiàn)狀(w)   ×10-6 

品  種
H
N
TO
車輪輪箍
≤2
3040
≤15
重軌
≤2
3040
20
耐蝕結(jié)構(gòu)鋼
≤1.6
1040
≤30
超低碳薄板
 
≤40
1030
(D≤40μm)優(yōu)硬線材
 
4060
2030
(D≤20μm)汽車鋼板
 
≤25
≤20
中厚鋼板
1.5
≤40
 
合金鋼棒材
2
1020
≤10
管線鋼
 
≤35
≤30
冷墩鋼
 
≤35
30


  表1、表2是我們收集到的資料,以及對(duì)國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品的檢驗(yàn)報(bào)告,經(jīng)整理列出的一些代表鋼種,僅供參考。
3 結(jié)凈鋼或純凈鋼的出現(xiàn)及發(fā)展
  中國(guó)的鋼鐵市場(chǎng)是國(guó)際市場(chǎng)的一部分。中國(guó)鋼鐵企業(yè)不能生產(chǎn)的或?qū)嵨镔|(zhì)量上尚存不足的產(chǎn)品,還得從國(guó)外大量進(jìn)口,這個(gè)量每年仍有1000~1500萬t。要實(shí)現(xiàn)從量變到質(zhì)變,值得一提的是國(guó)外生產(chǎn)的所謂“潔凈鋼”(Clean-steel)或“純凈鋼”(Purity-steel),在對(duì)鋼的純凈度上出現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。通常這種鋼是指[S]、[P]、[H]、[N]、T[O]含量(w)總和≯100×10-6。當(dāng)然還有一種觀點(diǎn)就是還得強(qiáng)調(diào)夾雜物的形態(tài)與尺寸。對(duì)不同的鋼號(hào)有不同的要求,比如滾珠軸承鋼,要求夾雜物D<15μm,輪胎鋼簾線要求夾雜物D<10μm。除此之外,隨煉鋼技術(shù)的不斷提高,超純凈鋼的概念也出現(xiàn)在世界冶金的論壇上。德國(guó)預(yù)測(cè):鋼水中可能達(dá)到的元素含量為(w)/×10-6:[C]≤20、[P]≤15、[S]≤5、[N]≤15、T[O]≤10、[H]≤0.7,總含量≤65.7×10-6;日本報(bào)告:到2000年,在批量生產(chǎn)的超純凈鋼中,上述幾種有害元素的含量可控制在(w)/×10-6,[C]≤16、[P]≤12、[S]≤4、[N]≤14、T[O]≤5、[H]≤0.5,總含量≤51.5×10-6。(未完待續(xù))

                            ——本文摘自《中國(guó)金相分析網(wǎng)》