夹杂物的控制技术共38页

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帘线钢中夹杂物的控制技术(日)木村　世意等摘要　为了满足对生产轮胎用钢帘线更高强度和更高生产率的要求,必须降低钢中非金属夹杂物的尺寸和含量。

本文讨论因钢包渣引起的外来夹杂物的成分控制机理及拉拔过程中硬质夹杂物的破裂行为。

目前,日本神户制钢在该项技术领域取得重大突破,正在生产低夹杂优质钢帘线。

0　前言汽车轮胎骨架材料用钢帘线,是先把线径为5.5m m的热轧线材冷拔成直径为0.15～0.38m m的钢丝,再进行捻股而成的。

众所周知,如果线材中存在氧化铝(Al2O3)和尖晶石(M gO・Al2O3)等硬质非金属夹杂物,在拉拔和捻股过程中,钢丝就容易断线,给生产带来很大的损失。

为了减轻汽车自重和降低钢帘线的用量,必须提高钢帘线用钢丝的强度。

另外,用户在要求提高生产率的同时,对帘线用线材中非金属夹杂物造成的断线敏感性要求也越来越高。

也就是说,要求在炼钢过程中进一步减少生成的或混入的非金属夹杂物。

本文主要介绍了提高钢帘线用钢丝质量的重要技术,即用钢包精炼渣对非金属夹杂物作无害化处理,同时还对钢丝拉拔工艺中夹杂物破裂和细化行为进行了调查和研究。

1　非金属夹杂物产生的原因及其处理方法非金属夹杂物的来源大致可分为两种:一是钢水脱氧时产生的内生夹杂;二是由耐火材料熔损带来的外来夹杂。

到目前为止,神户制钢主要采用渣洗工艺控制拉拔过程中内生夹杂物的成分。

图1为钢包精炼时夹杂物成分的变化情况,同时示出了平衡状态下,钢水夹杂物中SiO2、M nO的活度比(a S iO2/ a2M nO)。

由于在钢包精炼过程中,CaO含量增加,脱氧过程中产生的M nO-SiO2系夹杂物精炼后转变成CaO-SiO2系夹杂物,因此降低了夹杂物的熔点,在拉拔过程中夹杂物容易破碎。

总之,夹杂物中CaO含量增加,断线敏感性降低,对夹杂物无害化处理有很大作用。

夹杂物的这种成分变化是在钢水中的[M n]、[Si]的溶解成分不断平衡中进行的。

但是CaO含量增加的原因尚不明确,可能是夹杂物与溶解[Ca]反应而造成的,也可能是在机械搅拌后,与卷到钢水中的CaO系顶渣直接反应而引起的。

液态金属加工中的夹杂物控制在液态金属加工中，夹杂物的控制是一项至关重要的任务。

夹杂物是液态金属中的非金属颗粒或微小气泡，它们可能在金属凝固过程中形成，对最终产品的性能产生严重影响。

因此，了解夹杂物的来源、影响以及如何有效地控制它们，对于提高产品质量和生产效率具有重要意义。

一、夹杂物的来源夹杂物的来源主要有两个途径：原材料和加工过程。

在液态金属的制备过程中，如果原材料含有杂质，这些杂质可能在熔炼或净化过程中进入液态金属。

此外，在浇铸和凝固过程中，外部的颗粒或气体也可能会进入液态金属中形成夹杂物。

二、夹杂物的影响夹杂物对液态金属加工产品的性能有严重影响。

首先，它们会降低金属的强度和硬度，因为夹杂物往往是脆性的，容易在应力作用下断裂。

其次，夹杂物可能会引起应力集中，导致产品在铸造缺陷处的开裂。

此外，夹杂物还可能影响产品的导电性和导热性，从而影响产品的使用性能。

三、夹杂物的控制方法为了控制液态金属加工中的夹杂物，我们可以采取以下措施：1. 选用纯度高的原材料：在选择原材料时，应尽量选用纯度高的金属材料，以减少夹杂物的来源。

2. 优化熔炼和净化工艺：熔炼和净化工艺对夹杂物的含量有重要影响。

通过优化这些工艺参数，可以减少新夹杂物的形成并去除一部分已形成的夹杂物。

3. 浇铸和凝固过程的控制：在浇铸和凝固过程中，应采取措施减少颗粒或气体的进入。

例如，可以使用净化剂来吸附可能进入液态金属中的气体，并采用合适的浇铸速度和温度来减少颗粒的进入。

4. 定期检查和清理设备：在生产过程中，定期检查设备和清理残留的杂质是必要的。

这有助于减少新的夹杂物的形成并去除已形成的夹杂物。

综上所述，通过采取以上措施，我们可以有效地控制液态金属加工中的夹杂物，从而提高产品质量和生产效率。

这些措施不仅有助于提高产品的性能和使用寿命，还有助于降低生产成本和提高企业的竞争力。

连铸中夹杂物的控制连铸提高钢的质量控制夹杂物的办法有两类：第一类是防止夹杂物的生成和带入，第二类是去除钢液中已存在的夹杂物。

主要采取的对策包括：保护浇注、中间包冶金技术、中间包钢水流动控制、中间包覆盖渣、碱性包衬、中间包电磁离心分离技术、中间包热循环操作技术、防止下渣和卷渣技术、结晶器钢水流动控制、结晶器电磁搅拌技术等采取的一些具体做法如下：1、防止钢液的二次氧化钢液的二次氧化是指钢液脱氧后，继续和空气中的氧或其他氧化物作用，使钢中的氧含量升高。

为了防止钢液的二次氧化，应对钢液进行保护浇注，具体措施如下:(l)注流的保护。

钢液注流的保护包括钢包注流的保护和中间包注流的保护。

通常有长水口、浸入式水口及惰性气体屏蔽等方法。

通过注流保护浇注，既可以防止注流的二次氧化，又可避免浇注时钢流冲击液面使钢液裸露而造成的二次氧化。

(2)合理使用中间包覆盖剂。

为了防止钢液的二次氧化，生产高纯净钢，仅仅靠对注流的保护是不够的，因为中间包内高温钢液裸露于空气中，同样会受到空气的污染，因此减少钢液的二次氧化的另一措施就是在中间包内加覆盖剂。

从提高钢水清洁度的角度来讲，覆盖剂应具备隔绝空气、绝热保温、吸收从钢液中分离出来的非金属夹杂物的功能。

目前使用的覆盖剂有三种:酸性:典型的为炭化稻壳，绝热性好，成本低，但不利于吸收中间包中上浮的夹杂;中性:典型的为SiO2-A12O3质材料，有一定的绝热性，成本较低，有吸收夹杂的能力;碱性:以MgO或白云石为基的材料，吸收夹杂能力强，但绝热性能不好，易产生保护渣结壳现象。

有研究表明高的碱性覆盖剂的使用效果比酸性和中性覆盖剂的使用效果好。

(3)合理使用结晶器保护渣。

在结晶器中高温钢液面上加入低熔点的渣，会迅速形成粉渣层，烧结层和液渣层三层结构，并均匀地覆盖整个钢液面，将空气与钢液隔开，有效地阻止空气中的氧进入钢液。

但是，渣中氧化物(如FeO)的存在会增加渣金界面的氧势，提高了液渣层中氧的扩散速率，促进空气中的氧经过渣层进入钢液中，因此一般要求保护渣中FeO<4%，有的要求小于1%。

炼钢过程中夹杂物的生成与控制炼钢是一种重要的工业生产过程，其主要目的是通过将炉料（如铁矿石和废钢铁）放入高温高压的熔炉中，使其与还原剂反应产生炉渣和钢水。

在炼钢过程中，夹杂物是不可避免的产物，但若不控制好夹杂物的生成和处理，将会对钢材的性能造成影响。

一、夹杂物的生成1. 炼钢原料中的夹杂物在炼钢过程中，钢铁厂使用的原料炉料中也含有很多夹杂物。

铁矿石中可能含有磁铁矿（Fe3O4）、方铅矿（PbS）、非磁性氧化铁等难以还原的杂质，在还原反应中难以完全还原，会留下大量夹杂物。

还有一些废钢铁，其表面可能覆盖着石灰、尘土、油脂等污物，这些污物也会在钢水中成为夹杂物。

2. 熔炼反应中的夹杂物熔炼反应中，通常需要加入气体（如氧气、氮气、煤气等）和其他物质来促进反应的进行。

在炉内加氧气时，由于气流不稳定、温度较高等因素的影响，很容易将炉外的氧气和空气带进熔池内，形成气泡。

这些气泡在熔池中翻滚，不断向上升腾，并带走了一些夹杂物。

同时，由于熔池中的温度较高，很容易与炉壁和炉料发生接触，将其熔化并带进熔池中，也会形成夹杂物。

3. 结晶过程中的夹杂物在冷却结晶的过程中，由于钢水在温度、浓度和结构等方面的变化，也会产生一些夹杂物。

比如说，当钢水流经炉铁水口时，由于温度急剧下降，容易出现结晶，从而使炉渣、氧化膜、炉渣酸性物质等固体杂质一起形成夹杂物。

二、夹杂物的控制方法1. 提高原料炉料的质量钢铁厂应该选择优质炉料作为原料炉料，减少夹杂物的含量。

同时，还要在熔炼过程中掌握好炉料的添加量和时间，避免在钢水中形成夹杂物。

2. 控制还原反应通过控制熔炼反应的强度和时间，可以减少因反应不充分而产生的夹杂物。

此外，还可以在熔池中加入一定量的草酸钡等物质，使其转化为气态物质，从而带走气体，减少夹杂物的含量。

3. 控制冷却速度在炉外输送钢水时，要注意控制输送速度和冷却速度，避免钢水与空气接触时间过长，从而减少氧化膜和炉渣等物质的形成。

在钢水过程中应当尽量避免在冷却过程中结晶，可以采用一定的技术手段，如增加钢水的流动性、提高冷却速度等方法，避免夹杂物的形成。