特殊钢精炼中的脱氧及夹杂物控制

（ ， ； １． Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ Ｂ ｅ ｉ ｉ ｎ １ ０ ０ ０ ８ ８， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ Ｅ ｎ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ２．Ｎ ｙ ｇ ｇ ｊ ｇ ｇ ｇ ， ） ｏ ｆ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｉ ｎ ｕ ｏ ｕ ｓ Ｃ ａ ｓ ｔ ｉ ｎ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｏ ｆ Ｃ Ｉ Ｓ Ｒ Ｉ Ｂ ｅ ｉ ｉ ｎ １ ０ ０ ０ ８ １， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｇ ｇ ｙ ｊ ｇ ： Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｓ ｅ ｃ ｉ ａ ｌ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｉ ｓ ａ ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｃ ｅ ｒ ｔ ａ ｉ ｎ ｔ ｅ ｓ ｏ ｆ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｗ ｉ ｔ ｈ ｈ ｉ ｈ ｅ ｒ ｃ ｌ ｅ ａ ｎ ｎ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ａ ｄ ｅ ｄ ｂ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ ｒ ａ ｄ ｕ ａ ｌ ｌ ｐ ｇ ｙ ｐ ｇ ｐ ｇ ｙ ｇ ｇ ｙ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｉ ｅ ｓ ｗ ｉ ｔ ｈ ｏ ｆ ａ ｎ ｄ ｅ ｕ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ｔ ｅ ｂ ｓ ｔ ｅ ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｃ ｕ ｓ ｔ ｏ ｍ ｅ ｒ ｄ ｅ ｍ ａ ｎ ｄ ｓ ｏ ｎ ｒ ｏ ｍ ｏ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｔ ｑ ｐ ｐ ｙ ｐ ｇ ｐ ｐ ｐ ， ｔ ｏ ｔ ａ ｌ ｏ ｘ ｅ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｉ ｓ ｅ ｘ ｔ ｒ ｅ ｍ ｅ ｌ ｉ ｍ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｆ ｏ ｒ ｉ ｔ ｓ ｃ ｌ ｅ ａ ｎ ｎ ｅ ｓ ｓ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｏ ｔ ａ ｌ ｏ ｘ ｅ ｎ ｕ ａ ｌ ｉ ｔ ． Ｔ ｈ ｅ ｙ ｇ ｙ ｐ ｑ ｙ ｇ ｑ ｙ ， ｆ ｏ ｒ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｉ ｓ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ． Ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｏ ｘ ｉ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｆ ｉ ｎ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｗ ｉ ｌ ｌ ｔ ａ ｋ ｅ ａ ｍ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｏ ｘ ｉ ｄ ａ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｌ ａ ｃ ｅ － ｇ ｇ ｐ ｐ ， ，ｍ ， ， ， ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ｄ ｉ ｓ ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｄ ｏ ｘ ｅ ｎ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｏ ｌ ｔ ｅ ｎ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｓ ｌ ａ ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ａ ｎ ｄ ｅ ｖ ｏ ｌ ｖ ｅ ｉ ｎ ｔ ｏ ｂ ａ ｌ ａ ｎ ｃ ｅ ． ｙ ｇ ｇ ｙ ， ｕ ａ ｎ ｔ ｉ ｔ Ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｒ ｅ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｈ ａ ｖ ｅ ａ ｎ ｉ ｍ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｉ ｍ ａ ｃ ｔ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｍ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｍ ｏ ｒ ｈ ｏ ｌ ｏ ｏ ｆ ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ． Ｓ ｏ ｑ ｙ ｐ ｐ ｐ ｐ ｇ ｙ ｗ ｅ ｍ ａ ｋ ｅ ｃ ｏ ｍ ａ ｒ ｉ ｓ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｏ ｘ ｉ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｗ ｉ ｔ ｈ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｄ ｅ ｏ ｘ ｉ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ｂ ｔ ｈ ｅ ｒ ｍ ｏ ｄ ｎ ａ ｍ ｉ ｃ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ． ｐ ｙ ｙ ｙ ， ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ Ｔ ｈ ｅ ｄ ｅ ｏ ｘ ｉ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｆ ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｄ ｕ ｒ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｆ ｉ ｎ ｉ ｎ ｏ ｆ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｓ（ ｂ ｅ ａ ｒ ｉ ｎ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｐ ｇ ｇ ｙ ｐ ｇ ， ， ， ）ｗ ｓ ｒ ｉ ｎ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｃ ｏ ｒ ｄ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｆ ｒ ｅ ｅ ｃ ｕ ｔ ｔ ｉ ｎ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｔ ｃ ． ｅ ｒ ｅ ａ ｌ ｓ ｏ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｅ ｍ ｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｍ ｏ ｆ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｇ ｇ ，ｍ ， ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｄ ｅ ｏ ｘ ｉ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｌ ｅ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ｏ ｌ ｔ ｅ ｎ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｓ ｌ ａ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｗ ａ ｓ ａ ｎ ａ ｌ ｚ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｅ ｄ ． ａ ｍ ｏ ｎ ｇ ｙ ｙ ｇ ： ； ； ； Ｋ ｅ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ｓ ｅ ｃ ｉ ａ ｌ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｒ ｅ ｆ ｉ ｎ ｉ ｎ ｃ ｌ ｅ ａ ｎ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｉ ｎ ｃ ｌ ｕ ｓ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｄ ｅ ｏ ｘ ｉ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｇ ｙ
耐火材料间的反应与平衡 ， 因此在冶炼不同钢种时 ， 选用合适的脱氧剂 、 适当成分的炉渣和钢包材质 ， 对 控制夹杂物的数量 、 组成和形态至关重要 。
１ 特殊钢生产的现状及发展趋势
国外特殊钢 生 产 大 国 主 要 有 日 本 、 德 国、 法 国、 瑞典 、 意大 利 和 英 国 等 ， 日本是汽车和机器制造强 国， 特殊钢生产的 数 量 大 ， 质 量 要 求 也 高， 其特殊钢 生产和应用的水平是工业化国家的典型 。近年来日 本特殊钢的产量基本上稳定在１ ６ ０ ０ 万ｔ左右 ，特殊 钢比为 １ 还有相 当 部 分 ５％ 。 除满足本国的需求外 ， 出口 ， 日本特钢企业的制成品在全球具有竞争力 （ 如 住友金属的特钢无缝管 、 高铁轮对 、 新日铁的取向电
，男 ，教授 ，中国工程院院士 ； ： 作者简介 ：徐匡迪 （ １ ９ ３ ７—） ａ ｉ ｌ ｌ ｉ ｘ ｉ ａ ｏ ６ ３． ｃ ｏ ｍ； ２ ０ １ ２ ０ ６ ０ ６ Ｅ－ｍ ＠１ 收稿日期 ： － － ｊ
·２·
钢 铁
第４ ７卷
， 工钢 、 山阳特钢的轴承钢等 ） 部分产品甚至垄断国际 。 如神户制钢的气阀弹簧钢盘圆 、 船用曲轴等 ） 市场 （ 特殊钢几乎都是由电弧 ２ ０ 世纪 ７ ０年 代 以 前， “ 炉冶炼 ， 随着炉 外 精 炼 的 兴 起 ， 转 炉 －炉 外 精 炼 ” 逐 渐取代电炉成为特 殊 钢 生 产 的 主 要 手 段 ， 而以电炉 熔化废钢为特征的短流程则为城市周边回收废弃钢 ） 铁的小钢厂 （ 所采用 。 目前中国特殊钢生 Ｍ ｉ ｎ ｉ ｉ ｌ ｌ －ｍ 产企业有近 １ 产 能 达 到７ ０ ０ 家， ０ ０ ０ 万ｔ 左 右， ２ ０ ０ ７ ， 年产量为４ 约占 全 国 钢 产 量 的 ８％ ， 绝对量 ８ ０ ０ 万ｔ 已超过日 本 位 居 世 界 第 一 。 但 其 中 多 为 优 质 碳 结 钢， 真正的合金钢也就 在２ ６ ０ ０ 万 ｔ左 右 。 由 于 诸 多 原因 ，中国特钢 目 前 生 产 企 业 小 而 散 ， 深加工能力
７卷 第１ ０期 第４ ０ １ ２年１ ０月 ２
钢
铁
ｏ ｌ ． ４ ７，Ｎ ｏ ． １ ０ Ｖ Ｏ ｃ ｔ ｏ ｂ ｅ ｒ ０ １ ２ ２
Ｉ ｒ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ
特殊钢精炼中的脱氧及夹杂物控制
徐匡迪１， 肖丽俊２
（ ） １．中国工程院 ，北京 １ ０ ０ ０ ８ ８； ０ ０ ０ ８ １ ２．钢铁研究总院连铸技术国家工程研究中心 ，北京 １ 摘 要 ：特殊钢是针对客户提出的质量要求 ， 钢厂不断改进工 艺 ， 逐步提高成分、 尺寸精确度和洁净度的各类钢的 是衡量钢洁净度的重要标识 ， 对于不同的钢种 ， 其控制要求也不尽相同 。 在脱氧精 炼 过 程 总称 。 钢中总氧量 ［ Ｔ Ｏ］ 中， 存在着脱氧元素 －钢中溶解氧 、 钢 －渣 、 钢液 －夹杂物 、 钢液 －耐火材料 、 渣 －耐火材料的反应与平衡 ， 对钢中夹杂物的 数量 、 组成和形态具有重要影响 。 通过热力学计算 ， 比 较 了 不 同 脱 氧 剂 的 脱 氧 能 力， 并介绍了典型特殊钢种（ 轴承 弹簧钢 、 帘线钢 、 电工钢 、 易切削钢等 ） 精炼过程中的脱氧及夹杂物控制 ， 分析和讨论了不同脱氧元素与钢液、 熔 钢、 渣以及耐火材料之间的相互作用机制 。 关键词 ：特殊钢精炼 ；洁净钢 ；夹杂物控制 ；脱氧 ） 文献标志码 ：Ａ 文章编号 ： ０ ４ ４ ９ ７ ４ ９ Ｘ（ ２ ０ １ ２ １ ０ ０ ０ ０ １ １ ３ － － －
但世 特殊钢是钢铁 材 料 的 一 个 重 要 组 成 部 分 ， 特殊钢一般 界各国对此并无 统 一 的 定 义 。 在 中 国 ， 是指采用特殊工艺 和 装 备 生 产 的 、 具有特殊化学成 分要求并能保证特 殊 性 能 的 、 应用于特殊场合的钢 类， 它广 泛 应 用 于 航 天 航 空 、 军 工、 石 化、 电 力、 机械 制造 、 汽车 、 高速列车 、 轻工食品 、 医疗卫生等国民经 济的重要部门 。 与普通钢相比 ， 特殊钢要求高纯净度 、 高均匀性 特殊钢精炼与普通优质钢相比 ， 除了 和高尺寸精度 ， 含有合 金 元 素 及 低 的 杂 质 元 素 （ 外， Ｓ、 Ｐ、 Ｈ、 Ｎ 等） 一个重要特点是对钢中氧和夹杂物的要求极高 。 由 于在脱氧钢液 精 炼 生 产 过 程 中 存 在 着 脱 氧 元 素 －钢 中溶解 氧 、 钢 －渣 、 钢 液 －夹 杂 物 、 钢 液 －耐 火 材 料 、 渣－