LF精煉全解析

1、.lf精煉知識1. 爐外精煉發(fā)展歷程w 20世紀3040年代，合成渣洗、真空模鑄。1933年，法國佩蘭（r.perrin)應用高堿度合成渣，對鋼液進行“渣洗脫硫”現(xiàn)代爐外精練技術的萌芽；w 50年代，大功率蒸汽噴射泵技術的突破，發(fā)明了鋼包提升脫氣法(dh)及循環(huán)脫氣法(rh)w 1935年h.schenck 確定大型鋼鍛件中的白點缺陷是由氫引起的-氫脆。w 1950年，德國bochumer verein (伯施莫爾-威林）真空鑄錠。w 1953年以來，美國的10萬千瓦以上的發(fā)電廠中，都發(fā)現(xiàn)了電機軸或葉片折損的事故。1954年，鋼包真空脫氣。w 1956年，真空循環(huán)脫氣（dh、rh）。w 607

2、0年代，高質量鋼種的要求，產生了各種精煉方法w 60、70年代是爐外精煉多種方法分明的繁榮時期w 與60年代起純凈鋼生產概念的提出、連鑄生產工藝穩(wěn)定和連鑄品種擴大的強烈要求密切相關w 此時，爐外精煉正式形成了真空和非真空兩大系列不同功能的系統(tǒng)技術，同時鐵水預處理技術也得到迅速發(fā)展，它和鋼水精煉技術前后呼應，經濟分工，形成系統(tǒng)的爐外處理技術體系，使鋼鐵生產流程的優(yōu)化重組基本完成。w 這個時期，還基本奠定了吹氬技術作為各種爐外精煉技術基礎的地位和作用。w 這一時期發(fā)展的技術：vodvad、aseaskf、rhob、lf、噴射冶金技術（sl、tn、kts、kip）、合金包芯線技術、加蓋和加浸漬罩的吹

3、氬技術（sab、cab、cas）w 8090年代，連鑄的發(fā)展，連鑄坯對質量的要求及煉鋼爐與連鑄的銜接，rhktb、rhmfp、rhob；rhij（真空深脫磷），rhpb、wpb（真空深脫硫）、vkip、srp脫磷w 21世紀，更高節(jié)奏及超級鋼的生產。2. 爐外精煉作用和地位w 提高冶金產品質量，擴大鋼鐵生產品種不可缺少的手段；w 是優(yōu)化冶金生產工藝流程，進一步提高生產效率、節(jié)能強耗、降低生產成本的有力手段。w 保證煉鋼連鑄連鑄坯熱送熱裝和直接軋制高溫連接優(yōu)化的必要工藝手段精品.w 優(yōu)化重組的鋼鐵生產工藝流程中獨立的，不可替代的生產工序3. lf精煉工藝優(yōu)點l 精煉功能強，適宜生產超低硫、超低氧

4、鋼；l 具備電弧加熱功能，熱效率高，升溫幅度大，溫度控制精度高；l 具備攪拌和合金化功能，易于實現(xiàn)窄成分控制，提高產品的穩(wěn)定性；l 采用渣鋼精煉工藝，精煉成本較低；l 設備簡單，投資較少。4. 計算合金加入量調整鋼液成分 4.1 技能實施與操作步驟l 根據鋼種的特點和工藝要求，首先了解初鋼液中合金元素配加情況并預測在加熱前期、中途、后期、結束分別配加合金的種類并作好準備。l 精煉鋼包進入lf工位后，按要求取樣進行化學元素全分析。l 根據全分析結果，計算出精煉期應配加的各種合金的補加量，并進行稱量。l 精煉鋼水加熱到預定溫度后，把上述稱量好的合金通過料倉或人工分批加入。l 凡鋼水經過造白渣處理后

5、，一般應再取樣進行全分析。l 根據全分析結果及該鋼種成分控制要求，計算出需要補加的合金數量，進行稱量，并在進入軟吹前5分鐘加入完畢圖1 取樣器示意圖l 取樣操作: 取樣器(見圖1)取樣操作過程: a.完好取樣器插入取樣棒。 b.檢查頭部保護套是否完好。 c.打開工作門。 d.快速插入鋼水深約300mm左右，位置靠近吹氬攪拌區(qū)。 e.保持3s-5s左右后迅速提起取樣棒，拉出鋼液面。 f.拆卸紙管，打破殼取出試樣。4.2 注意事項l 在進行合金補加前，必須掌握準確的鋼水量及各種合金的成分液中已經配加的合金量。l 合金加入量的計算必須要經過復核，以保證準確無誤。精品.l 要能準確識別各類常用合金，防

6、止誤用。l 稱量合金要準確，并經過復核才能加入鋼包內。l 合金加入鋼包內時，注意勿碰擊電極，必要時應停止加熱。l 精煉鋼包內合金熔化的條件較差，因此不宜加入塊狀較大的合金，一般控制在10mm-30mm。l 為了確保合金元素有較穩(wěn)定的回收率。加合金前鋼包中的渣應脫氧良好，渣應呈白色為好。l 加合金畢要繼續(xù)保持爐渣良好的還原性，在渣面要適量補加粉狀脫氧劑。l 全部合金加畢到開始軟吹必須有足夠的時間使合金充分熔化。l 加入較多數量的合金必須考慮合金熔化吸熱造成的鋼液溫度下降，及足夠的溫度彌補。l 在加入合金時要考慮合金中除主元素外的其它元素對鋼液成分的影響。如加入高碳鉻、高碳錳要計算增碳量，喂ca-

7、si絲時考慮增硅量，喂fe-ti絲時要考慮a1、si增量喂a1絲時注意有增硅的可能性。4.3 知識點l 各種合金加入量的計算計算公式 鐵合金:合金加入量(公斤) 喂絲: 喂絲長度喂絲總量單位重量（si含量）l 各種合金元素的回收率 在精煉爐內脫氧條件較好的情況下加入合金的回收率比較高，在鋼包內頂渣氧化鐵小于 0.5的條件下各元素的回收率分別為: (1)100回收率的元素有ni、mo、mn、cr、si、c、v、nb。 (2)s、a1、ti直接加包中回收率30%50。 (3)喂絲法加入的回收率，s、a1、ti為70%80，b為40%50。5.成分異常的處理5.1 技能實施與操作步驟 l 在精煉過程

8、中通過取樣發(fā)現(xiàn)鋼水成分同預測成分(合金配加成分)比較有較大差異。l 重新取樣進行驗證。l 對照工藝卡檢查執(zhí)行情況，及時發(fā)現(xiàn)問題，尋找原因?？砂匆韵聨讉€方面檢查，以下14項原因是易造成成分異常的主要原因。精品. (1)鋼水量是否有誤。 (2)前期合金加入是否有誤。 (3)攪拌系統(tǒng)工作是否正常。 (4)是否有設備漏水情況，電極是否有增碳現(xiàn)象。 (5)取樣是否有代表性。 (6)爐渣是否還原良好，上工序氧化渣是否帶入過多。 (7)溫度是否過低。 (8)已加入合金是否熔化均勻。 (9)發(fā)送樣是否有誤。 (10)分析試樣是否符合要求。 (11)是否采用全新未烘烤良好的鋼包。 (12)合金元素成分是否正確無

9、誤。 (13)合金配加量計算是否正確。 (14)料倉及輸送系統(tǒng)是否工作正常。l 根據重取樣分析結果與工藝執(zhí)行情況的分析，采取相應措施。l 如合金元素(c、si、mn、cr、ni等)低于下限要求，補加合金至成分中下限。l 如合金元素(c、si、mn、cr、p、ni等)確認高于上限，則回爐重氧化或改鋼號、改相應標準。 l 如有害元素s不符合進入下一工序要求必須進一步采取脫硫操作。 (1)增加渣量。 (2)加強鋼液攪拌。 (3)加強渣脫氧。5.2注意事項 l 取樣符合操作規(guī)范，具有代表性。要做到:(1)添加合金、還原劑后不能馬上取樣。(2)渣況不好出現(xiàn)灰色、褐色、棕黃色，要等渣轉白再取樣，不然會引起

10、取樣無代表性。(3)溫度過低會引起取樣無代表性，不宜取樣。 l 發(fā)現(xiàn)鋼水成分異常應盡早處理。l 補加合金量應考慮爐渣還原性。l 鋼水量必須正確。精品.l 合金成分必須確認無誤。l 要杜絕合金元素配加過量。5.3 知識點l 成分異常產生的原因分析(1)取樣無代表性a.取樣位置、方式不符合要求，如靠近渣面的試樣易受爐渣影響造成成分波動b.合金未全部熔化造成成分偏析。c.攪拌效果差，造成鋼水成分不均勻，同時鋼渣反應差影響脫硫的正常。(2)合金料未加入由于合金加料系統(tǒng)故障，應加入合金料部分留在料倉內或撒落在鋼包外。也有人為因素造成漏加、計算錯誤等。 (3)操作工藝執(zhí)行不規(guī)范a.還原精煉渣未達到脫氧良好

11、的要求，渣量不足。在上工序氧化渣帶人過多時尤其要注意。b.加熱過程電極插入鋼液增碳。c.鋼水量不準。秤量系統(tǒng)故障以及對造成損失的鋼水估計不足。d.鋼液溫度不符合要求。尤其是溫度低造成化學成分均勻性差。l 防止措施 (1)取樣操作熟練工具完好。(2)保證加料系統(tǒng)正常。(3)嚴格執(zhí)行操作工藝。l 處理方法(1)成分高于上限要求，不能改鋼號作回爐或原料鋼處理。應盡量避免出現(xiàn)這類事故。 (2)成分低于下限要求，補加合金至成分要求范圍。6.常見典型成分異常情況煉鋼生產過程中，鋼液中c的異常情況最常見，以此作為典型分析。(1)造成c的異常的原因: a.初鋼液出鋼過程增碳，因電極粒密度較鋼液、爐渣輕，如果操

12、作不當部分電極粒將浮在渣面，而未進入鋼液，同時吹氬攪拌不充分，造成c偏低。在增碳量較大的鋼種中易發(fā)生。精品. b.電極粒中固定碳含量不穩(wěn)定，引起增碳量誤差。 c.加熱電極熔損，引起增碳。特別是當爐渣較稀薄時，加熱操作中電極容易與鋼液接觸造成增碳。爐渣結塊不導電，電極下降插入鋼液造成增碳。 d.爐渣脫氧不良，含碳脫氧劑（電石）使用過量造成增碳。 e.取樣無代表性。 f.含碳質耐火材料的鋼包內襯烘烤不符合要求，造成在精煉過程中剝落進入鋼液增碳。 (2)防止措施: a.電極粒加入時要直接與鋼液接觸，盡量避免通過爐渣再進入鋼液。必要時可用喂絲機喂碳粉包芯線增碳。 b.電極粒中固定碳含量要定期檢驗，并在

13、實際操作中進行驗證。 c.加熱操作時做到電極嚴禁與鋼液接觸。 d.造好還原精煉渣，保證碳的吸收率。 e.增碳操作結束要經充分攪拌后取樣。 (3)c成分異常處理方法: a.c成分高于上限要求時，可考慮改鋼號。如45鋼改50鋼。 b.c成分低于上限要求時，可用電極?；蛭固挤郯揪€增碳至要求成分中下限。7. 鋼包精煉爐脫硫操作 7.1技能實施 準備好符合工藝要求數量的造渣材料(石灰、螢石、)、脫氧劑(sife粉、鋁粒)及發(fā)泡劑等渣料。造渣的二種形式 (1)在出鋼過程加入預制或配比好的造渣材料。 (2)氧化渣出鋼在排除氧化渣后加入渣料。 渣量控制 渣量按鋼包容量確定:一般控制鋼渣比為1.52.5，大容

14、量鋼包取下限，小容量鋼包取中下限(結合脫硫要求)。渣成分控制 (1)堿度一般控制24，堿度過高造成熔點過高易結殼影響鋼渣反應，堿度過低造成對包襯侵蝕，一般可適當提高渣中a12o3含量。 (2)精煉過程包中渣的氧化鐵控制1.0，通過渣面加入c、fesi粉、鋁粒等脫氧劑控制。精品. (3)為防止包襯侵蝕可加入發(fā)泡劑，發(fā)泡劑一般可含碳質或caco3質的材料。鋼渣攪拌方式 運用鋼渣的接觸，實現(xiàn)脫硫反應，鋼渣攪拌方式共有二種: (1)鋼包底吹氬攪拌(較普遍)。 (2)鋼包外有電磁攪拌裝置(國內較少)。 脫硫量和脫硫率工藝要求 (1)了解該鋼種初煉鋼液的含硫量和精煉過程進入下一工序的含硫量要求。 (2)掌

15、握常規(guī)精煉過程的脫硫率。7.2 操作步驟l 加入造渣材料 按工藝要求加入準備好配比正確的造渣材料或按工藝要求對精煉鋼包中已經加入的渣料作適當補充和調整。l 吹氬攪拌，要求可見渣面有翻滾現(xiàn)象。l 鋼包進入加熱工位三相電極通電加熱。l 分批散加適量(0.20.3kgt)脫氧劑，種類一般為鋁粒、fe-si粉、碳化硅。l 造白渣后每次打開工作門（間隔58min）用鐵桿粘渣觀察渣況一次。 粘渣均勻且厚度3mm4mm說明化渣均勻流動性良好，冷卻后爐渣顏色呈乳白色說明渣中(feo)在0.5左右，爐渣脫氧良好。發(fā)現(xiàn)下述情況將影響脫硫效果應作處理，粘渣厚度5mm說明渣稠應補加螢石或fe-si粉；爐渣呈玻璃狀說明

16、堿度偏低應補加石灰；爐渣黑灰說明脫氧劑過少。l 根據加熱過程的成分分析的硫含量決定下一步的操作。 (1)已符合成品的要求(工藝規(guī)程)，保持氬氣均勻攪拌，補加少量脫氧劑保持渣況至鋼包離開加熱工位。 (2)接近成品的要求(工藝規(guī)程)。補加少量石灰和脫氧劑。如吹氬強度過小可適當提高，增加鋼渣反應面。 (3)距成品要求有效大差距(例超過0.005)，應分析脫硫效果差的原因，并采取對應措施。7.3 注意事項l 各種渣料應合理堆放、標識清楚。l 各種渣料保持干燥，避免粉化、受潮，影響脫硫效果。精品.l 加料時應對準加料窗口，切勿將渣料撒落于鋼包外。l 加入量大的渣料如石灰可通過上位料倉加入，要注意渣料結塊

17、堵塞，影響正常加料操作。l 人工加料時應盡量避開從加料孔飛濺出的爐渣。l 在造渣脫硫過程中，應隨時取渣樣觀察渣況，并不斷調整以獲得最佳脫硫效果。 l 注意觀察吹氬攪拌情況，不得斷流。7.4 知識點l 鋼包精煉爐脫硫的幾個過程 (1)初煉鋼液出鋼過程鋼渣混沖脫硫。(2)精煉加熱過程鋼渣反應脫硫。l 鋼中硫的危害 硫，一般認為它是殘存在鋼中的有害元素之一。在絕大多數鋼中都加以嚴格控制，普通碳素鋼硫含量不得大于0.045，優(yōu)質鋼硫含量不得大于0.035，高級優(yōu)質鋼硫含量不得大于 0.025，特級優(yōu)質鋼硫含量不得大于0.015。鋼中硫的危害主要表現(xiàn)在以下幾個方面: (1)對力學性能的影響 硫對鋼的強度

18、影響不大，但由于硫化物夾雜的存在，使其延伸性及韌性降低，特別是沖擊韌性。 (2)對熱加工的影響 由于硫化鐵的熔點較低，在熱加工過程中容易沿晶界析出，軋制時產生表面裂紋，造成廢品。俗稱“熱脆”現(xiàn)象。 (3)對焊接性能的影響 硫易導致焊縫的熱裂，同時在焊接過程中，硫易于氧化生成so2氣體而逸出，導致在焊接金屬中產生很多氣孔和疏松。因此硫對鋼的焊接性不利。 但是鋼中的硫也有利用之處。如易切削鋼中，就是提高其硫和錳的含量，形成較多的硫化錳(mns)微粒，以改善鋼的切削加工性。l 爐渣狀況 (1)氧化渣與還原渣 判別依據主要是渣中(feo)量，(feo)低為還原渣，(feo)高為氧化渣，渣中(feo)低

19、渣子呈白色，渣中(feo)高渣子發(fā)黑。 (2)堿性渣與酸性渣精品. 判別依據主要是渣中的堿度r，r高為堿性渣，r低為酸性渣。堿性渣渣子發(fā)粘，酸性渣渣子透明。 鋼包精煉爐通常應用的是堿性還原渣，呈白色俗稱“白渣”。其主要成分控制堿度(cac/sio2)為24，feo1.0，a12o3為1520。8.吹氬8.1 知識點 吹氬精煉鋼水工藝，即通過向鋼包內的鋼液吹入氬氣的方法，達到類似真空處理的作用，它包括脫氧、脫氣、脫碳、攪拌鋼液及去夾雜物等。尤其在真空條件下吹氬脫氣效果大幅度提高，被廣泛地運用到鋼包精煉爐中。8.2鋼包吹氬脫氣的原理 氬氣是惰性氣體，通常在制氧時作為副產品分離出來被利用。氬氣吹入鋼

20、液既不參與化學反應，也不溶解在鋼液內。所以氬氣剛進入鋼液時，可以認為氬氣泡對鋼液中溶解的氣體來說像一個小的“真空室”，這一小的“真空室”內其它氣體的分壓幾乎等于零。根據西瓦特定律，鋼液中氫、氮不斷向氬氣泡擴散，在氮氣泡內形成一定的分壓，氫和氮在氬氣泡中的分壓會隨著氣泡的上浮時受熱體積膨脹，因而氫、氮的分壓仍能保持較低的水平，故繼續(xù)吸收氫和氮，最后隨氬氣泡溢出鋼液而被去除。 此外鋼液中吹氬時，氬氣上浮推動鋼液運動，從而起到攪拌鋼液的作用，促進鋼液成分均勻和溫度均勻。由于鋼液的攪拌運動有利于夾雜物的去除，同時對鋼液進一步脫氣更為有利。9.鈣處理l 意義：用鋁脫氧后在鋼中形成大量的al2o3，且很難

21、從鋼中去除干凈，在澆鑄時很容易粘附在水口壁上引起水口堵塞。為此采用對鋼水進行ca處理，通過對鋼中加入適量的鈣，使高熔點的al2o3與氧化鈣結合形成低熔點的鋁酸鈣，從而提高鋼液的澆鑄性能；l 對于鈣處理鋼，造成水口堵塞的因素有兩個：鈣加入量不夠，在向鋼水中加鈣的過程中，隨著鋼水中鈣含量的不斷增加，夾雜物中鈣的含量也在增加，形成的復合夾雜物依次為ca6、ca2、ca、c12a7、c3a（c與a分別代表cao和al2o3），其中前兩個的熔點均在1700以上，在實際大生產中必須加以避免，鋼中鈣含量達1510-6左右時，相應夾雜物中鈣的含量在15左右，此時形成的主要是高熔點的cao2al2o3夾雜物，因

22、此鈣處理必須確保向鋼中加入足夠量的鈣，才不會導致鋼水澆鑄性能的惡化。鈣的加入量過多，從而形成高熔點的cas（熔點為2450），此時同樣會惡化鋼水的澆鑄性能。精品.隨著鋼中鋁含量的增加，氧的活度降低，有利于硫化物的形成；隨著鋼中硫含量的增加，有利于形成高熔點的cas；鋼水溫度降低時，氧的活度降低，也有利于cas的形成。顯然在1550的中間包澆鑄溫度條件下，當鋼中鋁含量為0.030%時，為了防止生成cas夾雜物，鋼中硫含量不得超過0.015%。l 為了改善連鑄鋼水的澆鑄性能，并不是任何鋼種都可以采用鈣處理的方法，對于成形性要求較高的鋼種如汽車板就不適宜采用鈣處理的工藝來改善澆鑄性能，因為經鈣處理后

23、形成的鋁酸鈣夾雜較硬。對于這類鋼種一般采用提高鋼水純凈度的方法來改善澆鑄性能，通過控制轉爐下渣、鋼包渣的變性處理、中間包冶金、保護澆注等措施來確保鋼的純凈度，降低鋼中的全氧含量。10.非金屬夾雜物來源分類 根據非金屬夾雜物的不同來源，通?？煞譃閮壬鷬A雜物和外來夾雜物兩大類。這種分類方法有很大的局限性，因為實際形成的非金屬夾雜物很少為單純的內生夾雜或外來夾雜，通常鋼水與卷入的爐渣(包括保護渣)或耐火材料接觸時，總會或多或少地起反應，所以這種分類方法就有不嚴謹之嫌，但這種分類方法指出了非金屬夾雜物的可能來源。 純粹的內生夾雜與外來夾雜有明顯的差別。內生夾雜的典型特征是尺寸小，數目多，與外來夾雜相比

24、，均勻地分布在鋼中(非鎮(zhèn)靜鋼除外)，非金屬夾雜物的成分與鋼水成分有很強的依存關系。而外來夾雜則不同，往往尺寸較大，形狀不規(guī)則，位置不確定，成分和結構復雜，與鋼水成分沒有直接關系。11.按非金屬夾雜物尺寸分類 其實在很早以前就提出了按尺寸的大小將非金屬夾雜物分為微觀夾雜和宏觀夾雜，然而至今對非金屬夾雜物尺寸大小的劃分，不同的學者們都各自采用自己認為合理的分法。有一種方法是，把非金屬夾雜物大致分成三類：第一類是亞顯微夾雜，它的尺寸為直徑小于1m;第二類是顯微夾雜，它的尺寸為直徑為1100m；第三類是大型非金屬夾雜物，它的尺寸為直徑100m以上。 根據研究的結果可以知道，亞顯微、顯微夾雜主要是脫氧產

25、物，而大型夾雜則多為外來夾雜，但是這種分法不能把顯微夾雜和宏觀夾雜與內生夾雜和外來夾雜混為一談，因為也有一些大型夾雜通過檢驗證實是來自于脫氧產物。12.按非金屬夾雜物組成和結構分類 這種分類方法的優(yōu)點是比較直觀方便。一般分為簡單金屬氧化物夾雜、各種類型的硅酸鹽夾雜、尖晶石類夾雜物和各種鋁酸鹽夾雜等。因為這種分類方法應用廣泛，所以有必要詳細說明。精品. 簡單金屬氧化物包括鐵錳氧化物固溶體，氧化硅和氧化鋁等單體非金屬夾雜物。一般煉鋼中經常遇到的氧化硅夾雜是樹枝狀的或梅花狀的方石英，這種氧化硅夾雜可能是外來的，也可能是生產高硅鋼時的氧化反應產物。而結晶形的氧化鋁即剛玉是煉鋼中最常見的非金屬夾雜物之一

26、，它可以有很多種形態(tài)，有不規(guī)則形和圓球形，并且容易結合成一種比較穩(wěn)定的微粒群體的聚集物。 分類 鋼中的硅酸鹽類非金屬夾雜物(1)鐵錳硅酸鹽 可觀察到(femn)o和橄欖石固溶體2(femn)osio2共晶，或板條狀鐵橄欖石和錳橄欖石2mnosio2，當硅酸鹽中的sio2組分含量很高時，有時可見到由分層區(qū)兩個平衡組分決定的玻璃相，隨著冷卻速度的減慢，它也呈晶體。(2)鋁硅酸鹽 莫來石是唯一的鋁硅酸鹽，由于鋼中總要存在相當量的錳，所以鋼中很少觀察到單純的鋁硅酸鹽，最有可能碰到的物相是鐵錳硅酸鹽和鋼中溶解鋁反應后的產物或純粹來自具有莫來石相的耐火材料。(3)復雜硅酸鹽 鋼中往往含有多種氧化物如sio

27、2，feo，mno，al2o3，cao和mgo等共存的復雜硅酸鹽。隨著冷卻速率的不同或再加熱時間的不同，這些硅酸鹽既可以是玻璃態(tài)，也可以是各個相組合起來的晶體。 鈣鋁酸鹽是鈣處理過程中普遍出現(xiàn)的非金屬夾雜物之一。實際上鈣鋁酸鹽化合物組成是在較寬的范圍內變化的，并且各種鋁酸鈣中的cao還能被mno，feo和mgo等部分替代，al2o3可被fe2o3，cr2o3部分替代，所以這些氧化物常溶解在鋁酸鈣非金屬夾雜物中，此外鋁酸鈣也可以溶解鈦、鋯、釩和其他金屬氧化物。鋁酸鹽有時還和mgoal2o3尖晶石一起伴生。 尖晶石類非金屬夾雜物是常見的非金屬夾雜物之一，它可用通式mor2o3表示。在用少量鋁脫氧的

28、硅鎮(zhèn)靜鋼中就可以找到mnoal2o3，這種非金屬夾雜物在鑄態(tài)下往往表現(xiàn)為樹枝晶狀，在鋼材中其外貌與al2o3十分相似，硬度很高，變形性能差。另一種尖晶石夾雜即mgoal2o3通常來自堿性電爐渣或鎂處理鋁脫氧鋼中。13.按其變形能力的大小分類 根據鋼在加工變形中，各類非金屬夾雜物的變形性不同，按其變形能力的大小可分為三類： 脆性非金屬夾雜物。一般指那些不具有塑性變形能力的簡單氧化物（如：al2o3、cr2o3、zro2等）、復合氧化物（如：feo精品.al2o3、mgoal2o3、cao6al2o3等）、氮化物（如：tin、ti(cn)、aln、vn等）和不變形的球狀（或點狀）非金屬夾雜物。對于

29、變形率較低的脆性非金屬夾雜物，在鋼加工變形的過程中與鋼基體相比變形甚小，差異顯著，勢必造成非金屬夾雜物與鋼基體交界面處產生應力集中，導致裂紋產生或非金屬夾雜物本身開裂。 塑性非金屬夾雜物。這類非金屬夾雜物在鋼經受加工變形時具有良好的塑性，沿著鋼的流變方向延伸成條帶狀，屬于這類的非金屬夾雜物有：含sio2量較低的鐵錳硅酸鹽、硫化錳、（fe，mn）s等。當鋼加工變形時，這類非金屬夾雜物與鋼基體變形相等，從室溫一直到很寬的溫度范圍內均保持良好的變形性，與鋼基體之間的交界面處結合很好，但其條帶狀分布使鋼產生各向異性。半塑性變形的非金屬夾雜物：半塑性變形的非金屬夾雜物一般指各種復合的鋁硅酸鹽非金屬夾雜物

30、，其中夾雜物的基體在熱加工變形過程中塑性變形，但分布在基體中的高凝固點夾雜物（如鋁酸鈣、尖晶石型的夾雜物等）不變形，仍保持原來的形狀，因此阻礙了周圍基體的自由延伸。14.鋼中非金屬夾雜物對鋼的疲勞性能的影響 非金屬夾雜物與鋼的性能關系最密切的方面，應該是鋼的疲勞性能。非金屬夾雜物的尺寸越大，疲勞裂紋越容易在其周圍區(qū)域形成。大的非金屬夾雜物的存在雖然使形成疲勞裂紋的幾率最大，但它在材料中的個數少，因此從統(tǒng)計學觀點來看，出現(xiàn)疲勞區(qū)的仍是大量含有的中等尺寸非金屬夾雜物的材料。一個非金屬夾雜物可以被看成是一個形狀相當的孔洞(機械切口) 硫化物對材料的疲勞壽命危害小是因為其在鋼的變形溫度下加工時，和鋼基

31、體間不產生裂縫。而且不少研究結果認為硫化物不但對軸承鋼的疲勞壽命無害反而有利。其原因有兩點：一是硫化物包圍在氧化物的外面，從而降低了氧化物的危害作用，二是硫化物在轉動處起潤滑作用，由此使接觸部位的應力分布和應力集中發(fā)生變化，同時也降低摩擦。 非金屬夾雜物對材料強度產生危害的臨界尺寸決定于它在鋼件表面下的深度，位于鋼件表面下的非金屬夾雜物臨界尺寸為10 m，在鋼件表面下深度為100m處時，則臨界尺寸可增到30m，當非金屬夾雜物尺寸小于臨界值時，未觀察到它對疲勞壽命有影響。 15.鋼中非金屬夾雜物對鋼的塑性的影響 非金屬夾雜物破壞了鋼基體的連續(xù)性，引起應力集中，導致提前產生微裂紋。一般非金屬夾雜物

32、在鋼中都能發(fā)生變形，變形會引起組織和結構的變化，這種變化必然會反映到性能上來，其具體的表現(xiàn)形式為加工硬化，各向異性等。尖晶石型非金屬夾雜物在鋼的熱變形溫度范圍內不變形，但大于1250精品.溫度時，稍有變形。這說明在一定范圍內調整非金屬夾雜物成分，有可能減少這類夾雜對鋼制品危害的程度；硫化錳夾雜在1000以下具有很高的塑性，超過1000以后，隨著溫度的上升，塑性逐漸減少，因此通過高溫軋制改變硫化物形態(tài)，改善鋼材各向異性是有利的。16.鋼中非金屬夾雜物對鋼的熱脆性的影響 所謂熱脆性，就是指鋼在熱加工時開裂的可能性。在各種非金屬夾雜物當中，最容易產生熱脆的非金屬夾雜物就是硫化物夾雜，造成熱脆的原因是

33、由于硫的嚴重偏析。在看來即使不算很高的平均含硫量下，也會出現(xiàn)(fe+fes)共晶。鋼在凝固時，共晶中的鐵附著在先前的共晶鐵晶體上生長，只把fes剩留在晶界呈薄膜狀(即所謂的離異共晶)。由于該共晶的熔點很低，熱加工時該共晶處于熔融狀態(tài)，從而導致了加工時開裂。在生產中，通過加入錳來避免fes生成，以防止熱脆。因為錳比鐵對硫有更大的親和力，可以使鋼水中的硫與錳優(yōu)先形成mns。17.鋼中非金屬夾雜物對鋼的其他的性能的影響 一般來說，鋼中非金屬夾雜物對鋼性能的影響都是不好的，但它們其中也有對鋼的性能起好的作用。如鋼中的氮化物，當氮與鋼中的鋁結合形成aln時，可以消除氮的時效現(xiàn)象，高度彌散的aln可以阻止鋼在加熱時奧氏體晶粒的長大，從而使鐵素體基體強化并細化晶粒，鋼的強度和韌性可以顯著提高。在這種情況下，氮化物便從有害變成有益了。其他的還有硫，對鋼的性能也有好的一面，因為它能提高鋼材的易切削性，減少熱軋薄板的粘結等功能。18.非金屬夾雜物的類型和物理性質對鋼性能的影響 鋼中非金屬夾雜物的變形行為比較復雜，不僅取決于非金屬夾雜物的類型，而且與非金屬夾雜物的成分及變形溫度密切相關，如下圖所示。由圖可知:1) feo，mno，(fe、mn)o在室溫下