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?。?dāng)雙芯可調(diào)縮孔原料為生鐵時，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，空氣中的氮、濕氣分解出的氫等氣體會溶入鋼液中。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如果不脫掉，會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，對鋼材的基體會起到“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影響 甚，當(dāng)它以小顆粒分布存在時則影響較小。試驗表明，以小球狀存在于鋼中的FeS，與以片狀或條狀存在時相比，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，會在澆注時產(chǎn)生“沸騰”現(xiàn)象，從而得到的是沸騰鋼。此時，因為有氧化物等非金屬化合物的存在，會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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