服務(wù)熱線：雙芯可調(diào)縮孔談：冶煉方法及其對材料性能的影響
2018年11月06日
滄州五森管道有限公司
有色金屬與黑色金屬的冶煉方法差異較大，而且前者的冶煉過程要復(fù)雜的多，雙芯可調(diào)縮孔小編故在此不再作介紹，僅 黑色金屬的冶煉方法進(jìn)行介紹。常用的黑色金屬冶煉方法有轉(zhuǎn)爐、純氧頂吹轉(zhuǎn)爐、平爐、電弧爐等方法。不同的冶煉方法采用的熱源、氧化劑等不同，生產(chǎn)效率和生產(chǎn)成本也不同，而得到的材料質(zhì)量也不同。應(yīng)該說，冶煉對材料質(zhì)量的影響是先天性的，而后續(xù)的加工方法和熱處理等只能在此質(zhì)量的基礎(chǔ)上去進(jìn)行有限度地改善或取舍。因此，材料工程師在了解各種冶煉方法的基礎(chǔ)上，針對不同的使用條件，提出合理的冶煉方法要求，對管道設(shè)計(jì)的 性和經(jīng)濟(jì)性是很有意義的。
煉鋼的主要任務(wù)是根據(jù)所煉鋼種和對質(zhì)量的要求，把鐵或廢鋼中多余的碳和雜質(zhì)元素脫掉，并加入適當(dāng)?shù)暮辖鹪厥蛊涑蔀樗枰慕饘俨牧稀．?dāng)雙芯可調(diào)縮孔原料為生鐵時(shí)，由于它的含碳量和雜質(zhì)元素較多，故其主要任務(wù)是脫碳和脫雜。
現(xiàn)代的煉鋼原理主要是利用氧在高溫下使生鐵中的碳和雜質(zhì)得到氧化，進(jìn)而作為煉渣或廢氣排掉。其反應(yīng)式為：
2Fe + O2 ® FeO
Si + 2FeO ® SiO2 + 2Fe + 熱量
Mn + FeO ® MnO + Fe + 熱量
C + FeO ® CO + Fe - 熱量
C + O2 ® CO2 - 熱量
2P + 2FeO ® P2O5 + 5Fe + 熱量
Fe + S ® FeS - 熱量
Mn + S ® MnS - 熱量
Mn + FeS ® MnS + Fe + 熱量
剩余的FeO通過加入脫氧劑如鋁、硅而將鐵還原。雙芯可調(diào)縮孔小編對于由生鐵直接煉鋼的情況，煉鋼過程將有大量的煉渣(SiO2、MnS等)和廢氣(CO、CO2等)排除，故由生鐵直接煉成的鋼材其化學(xué)成分偏差較大，非金屬物夾雜及氣孔都較嚴(yán)重，而且脫硫效果不好。對于由廢鋼作為原材料煉鋼的情況，其脫碳、脫雜任務(wù)較輕，造渣量少，非金屬物夾雜和氣孔較少，而且化學(xué)成分較容易控制，故得到的鋼材質(zhì)量較好。因此，對于工程上應(yīng)用的不同種類鋼材和有不同質(zhì)量要求的鋼材，常采用不同的原材料和冶煉方法。常用煉鋼方法的 點(diǎn)見表9-1所示。
雙芯可調(diào)縮孔小編談不同冶煉方法對材料性能的影響可以從以下幾個(gè)方面來看：
1、對脫氣的影響
金屬在冶煉過程中，當(dāng)與空氣接觸時(shí)，空氣中的氮、濕氣分解出的氫等氣體會(huì)溶入鋼液中。除此之外，冶煉過程中還將產(chǎn)生一氧化碳和二氧化碳?xì)怏w等。這些氣體在鋼液澆注時(shí)如果不脫掉，會(huì)對金屬材料帶來一系列不良影響。雙芯可調(diào)縮孔小編談氮在鋼中能提高鋼的強(qiáng)度和硬度(但少量時(shí)作用不明顯)，但卻使材料的塑性和韌性 降低，尤其使材料低溫脆性轉(zhuǎn)變溫度 升高，故一般要控制其含量不大于0.008%;少量的氫存在于鋼中 會(huì)對鋼的質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。氫是導(dǎo)致鋼材壓力加工中產(chǎn)生白點(diǎn)的主要根源，也是導(dǎo)致鑄造和焊接裂紋的主要原因，故一般材料中對氫含量都有嚴(yán)格的要求。大量的一氧化碳和二氧化碳存在會(huì)導(dǎo)致鋼液澆注過程中產(chǎn)生氣孔，故它們的多少是影響材料氣孔多少的主要原因。顯而易見，對轉(zhuǎn)爐冶煉的鋼來說，它是靠空氣作為氧化劑進(jìn)行氧化雜質(zhì)的，其溶氫、溶氮的幾率要大的多，故其脫氣性不好。純氧頂吹轉(zhuǎn)爐是利用純氧做氧化劑，其溶氮的幾率 較小，且便于CO和CO2的逸出。而平爐是靠煉渣提供的氧化鐵作為氧化劑，其溶氮幾率 小，但如果煉渣除渣不好的話，氫溶量會(huì)增加。電爐是靠鐵礦石或廢鋼屑作為氧化劑，雙芯可調(diào)縮孔小編談故其溶氫、溶氮量均較少，而且產(chǎn)生的CO和CO2量也較少，故其脫氣性 。
2、雙芯可調(diào)縮孔小編談對脫除硫、磷雜質(zhì)元素的影響
從第三章中已經(jīng)知道，硫和磷在鋼中都是有害元素，因此希望它們的含量越少越好。除此之外，硫和磷在鋼中的分布甚至存在形態(tài)不同，對材料性能的影響也不同。一般情況下，硫是以FeS作為非金屬化合物存在的，它以片狀或條狀存在于材料中時(shí)，對鋼材的基體會(huì)起到“割裂”作用，使材料的強(qiáng)度和塑性均降低，當(dāng)它以偏析形式存在時(shí)影響 甚，當(dāng)它以小顆粒分布存在時(shí)則影響較小。試驗(yàn)表明，以小球狀存在于鋼中的FeS，與以片狀或條狀存在時(shí)相比，將使材料的應(yīng)力腐蝕敏感性降低(10~20)倍。磷的偏析將導(dǎo)致材料韌性急劇下降。不同的冶煉工藝其脫硫、脫磷等有害雜質(zhì)元素的能力是不相同的，轉(zhuǎn)爐、純氧頂吹轉(zhuǎn)爐和平爐對脫磷較有效，脫硫效果則不佳。電爐冶煉時(shí)脫硫、脫磷效果均較好。
3、雙芯可調(diào)縮孔小編談對脫氧的影響
在鋼鐵冶煉過程中，都是通過氧化進(jìn)行脫碳、脫雜的，因此 終的鋼液中會(huì)含有多余的氧化物，如果多余的氧化物不進(jìn)行充分還原，會(huì)在澆注時(shí)產(chǎn)生“沸騰”現(xiàn)象，從而得到的是沸騰鋼。此時(shí)，因?yàn)橛醒趸锏确墙饘倩衔锏拇嬖冢瑫?huì)造成大量的成分偏析和內(nèi)部雜質(zhì)，從而導(dǎo)致材料的機(jī)械性能和耐蝕性較差。相反，脫氧較好的材料其氣體含量低，鋼錠中的氣泡和疏松較少，機(jī)械性能和耐蝕性均較好。較高級的材料都是脫氧良好的材料。不同的冶煉原料和冶煉方法，其冶煉過程中的氧化物含量是不同的， 終得到的鋼中的氧化物含量也不同，因此材料的品質(zhì)也不同。
4、雙芯可調(diào)縮孔小編談對化學(xué)成分偏差的影響
對于金屬材料，尤其是對合金材料，其化學(xué)成分偏差越大，導(dǎo)致材料的性能越不穩(wěn)定。反之，材料的化學(xué)成分越接近理想成分，越容易達(dá)到理想的性能。因此，實(shí)際工程中希望得到的材料其化學(xué)成分等于或者接近理論上的化學(xué)成分，而且偏差越小越好。不同的冶煉工藝其化學(xué)成分的偏差保證性是不同的，它們由好到差的順序依次是電爐→平爐→純氧頂吹轉(zhuǎn)爐→轉(zhuǎn)爐。
值得一提的是，隨著技術(shù)的進(jìn)步，一些 的冶煉技術(shù)在不斷地應(yīng)用到金屬材料的冶煉中，如AOD(氬氣保護(hù)電弧精煉技術(shù))、VOD(真空保護(hù)電弧精煉技術(shù))和電渣重熔精煉技術(shù)已在國內(nèi)外許多鋼廠投入應(yīng)用。其中，AOD和VOD爐外精煉技術(shù)可以獲得脫氣好、化學(xué)成分偏差小、雜質(zhì)元素脫除好的 材料。過去，超低碳奧氏體不銹鋼因脫碳較難而一度成為較難獲得、價(jià)格昂貴的材料，自采用爐外精煉技術(shù)以來，這類材料變得容易獲得而且價(jià)格也降了下來。在抗晶間腐蝕方面，用超低碳奧氏體不銹鋼代替穩(wěn)定化奧氏體不銹鋼已成為趨勢。電渣重熔精煉技術(shù)¶以其脫硫、去磷效果好而倍受青睞，如果控制較好的話，雙芯可調(diào)縮孔小編談它可使硫、磷含量達(dá)到雙零以下(即0.001%以下)，從而能 提高材料的品質(zhì)。由第三章介紹的理論可知，材料的應(yīng)力腐蝕開裂、脆性斷裂、氫腐蝕等無不與鋼中的雜質(zhì)元素的多少、分布、形態(tài)、偏析等有關(guān)，而采用精煉技術(shù)可有效地改善這些因素的影響，從而可大大提高材料的 性。工程設(shè)計(jì)中，材料工程師可根據(jù)使用條件來選擇合適的冶煉方法。需要說明的是，爐外精煉技術(shù)的應(yīng)用常伴隨著材料生產(chǎn)成本的提高，故選用時(shí)應(yīng)對其經(jīng)濟(jì)性和高質(zhì)量進(jìn)行綜合考慮。
注：電渣重熔精煉技術(shù)是通過渣洗的作用，其脫氧、脫硫效果 ，鋼的純潔度較高，鋼綻致密，偏析少，且自下而上順序凝固，雙芯可調(diào)縮孔小編談鑄造組織較好。
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