西鋼煉鐵分廠鐵水中有害元素含量質(zhì)量分析

崔靜萍

摘 要：鋼液中的有害元素對(duì)鋼的性能（如強(qiáng)度、塑性、韌性）有很大影響，而鋼中的有害元素的主要來(lái)源是原材料中的鐵水、廢鋼，因此分析鐵水中的有害元素來(lái)源，并對(duì)高爐中存在的有害元素進(jìn)行分析，使之達(dá)到用戶要求，對(duì)提高鋼材質(zhì)量具有重大意義。

關(guān)鍵詞：西鋼煉鐵分廠 鐵水 有害元素 分析

鋼液中的有害元素通常由煉鋼原材料（鐵水、廢鋼及鐵合金等）帶入煉鋼爐中。在鋼鐵冶煉過(guò)程中，一部分有害元素可以去除，但仍有一部分將最終殘留在鋼中。這些有害元素的存在是鋼材質(zhì)量產(chǎn)生不穩(wěn)定的主要因素之一。西鋼煉鐵分廠高爐使用的原材料主要以甘、青、藏地區(qū)的鐵精粉為主，燒結(jié)礦、球團(tuán)等原料化學(xué)成分波動(dòng)大，有害元素如Sn較高。隨著公司煉鋼工藝優(yōu)化，電爐、轉(zhuǎn)爐原料中鐵水比例的提高，正確分析目前公司煉鐵分廠鋼水中的有害元素，是保證公司潔凈鋼生產(chǎn)的重要前提。

一、有害元素對(duì)鋼材的影響

1.對(duì)鋼材性能的有害作用

鋼中的有害元素銅，可引起鋼材高溫?zé)峒庸r(shí)的熱脆，同時(shí)又可以提高鋼材耐大氣腐蝕的能力。Ge、As、Sb、Sn、Te、Bi、Pb等元素屬于有害元素，它不但在鋼中加強(qiáng)了銅脆性，更重要的是它會(huì)導(dǎo)致合金鋼的第二類回火脆性。磷、錫、砷、銻在晶界上偏析，可以形成低熔點(diǎn)物相，在鋼坯加熱過(guò)程中這些低熔點(diǎn)物相熔化，造成軋制后形成皮下或鋼材內(nèi)部裂紋。這些有害元素在合適的氧化性氣氛下加熱，由于選擇性氧化的結(jié)果，均會(huì)富集于鋼的表面。鋼材的加熱時(shí)間越長(zhǎng)，其氧化皮越厚，相應(yīng)在表面富集的殘余元素也將越多。這些富集的有害元素逐漸溶入鋼材的表面形成富集層，因此在軋制過(guò)程中由于變形的不同而在鋼材表面形成裂紋。在鋼中硫含量過(guò)高時(shí)，將在熱加工過(guò)程中引起嚴(yán)重的內(nèi)部熱裂。在鐵礦石中硫含量高時(shí)，將造成高爐脫硫成本增大。磷使鋼材產(chǎn)生“、冷脆性”。在鐵礦石中的磷，在高爐冶煉時(shí)100%進(jìn)入鐵水，脫磷只能通過(guò)煉鋼來(lái)進(jìn)行，這樣就增加了煉鋼的脫磷成本。

2.有害元素的偏析

許多有害元素在鋼中是以偏析的形式存在并發(fā)揮作用的。除周期表中與鐵靠近的幾個(gè)過(guò)渡金屬元素鎳、鈷、鎢、鉬、錳、鉻外，多數(shù)元素在鋼中均有較強(qiáng)的偏析能力，這種元素的偏析過(guò)程，既可以發(fā)生于鋼液的凝固過(guò)程，也可以發(fā)生于隨后的固態(tài)相變，后者需要較長(zhǎng)的擴(kuò)散時(shí)間。

在正常凝固條件下，鑄錠的冒口部分主要偏析元素是硫、磷、碳，其次有銻、氮、砷、氫、錫，相應(yīng)這一部分材料的硬度也將高于鑄錠的其他部分。

二、煉鋼冶金過(guò)程對(duì)有害元素的去除

在煉鋼過(guò)程中，并非所有原料帶入的雜質(zhì)元素最終都進(jìn)入鋼水成品中，其中一部分在煉鋼過(guò)程中可以除去。它們?cè)跓掍撨^(guò)程中分別表現(xiàn)為：完全保留，如銅、鎳、鈷、砷、鎢等；部分保留，如硫、磷、錳、鉻、氫等；完全除去，如鉛、鋅、釩、鈦等。

三、鐵水中有害元素分析

見(jiàn)鐵水中有害元素含量圖。

圖

四、結(jié)論

（1）由于地緣原因，公司高爐使用的原材料主要以甘、青、藏地區(qū)的鐵精粉為主，高爐生產(chǎn)的鐵水中有害元素含量較高。而且公司鐵水中有害元素含量范圍分布較廣。

（2）將公司三煉分廠和煉軋分廠與國(guó)內(nèi)外其他鋼廠生產(chǎn)的鋼材中的有害元素相比，本公司鋼材中有害元素含量比日本生產(chǎn)的鋼材相差一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，與國(guó)內(nèi)其他鋼廠相比，本公司生產(chǎn)的鋼材中As較高、Sn相當(dāng)、Sb較低。

（3）鐵水中的Ge、As、Sb、Sn、Te、Bi、Pb等有害元素在煉鋼過(guò)程中大部分無(wú)法完全除去，按目前鐵水生產(chǎn)的鋼材中有害元素含量控制，對(duì)應(yīng)新修訂的GB/T3077-2012標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)5害元素提出新的要求，西鋼煉鐵分廠部分爐號(hào)鋼材中的有害元素含量還達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的要求。

（4）由于高爐鐵水中的有害元素來(lái)自高爐使用的原材料，因此我們應(yīng)對(duì)高爐配料結(jié)構(gòu)、高爐使用原材料中有的有害元素含量進(jìn)行評(píng)估，以保證生產(chǎn)的鋼材中有害元素含量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求或用戶要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]賈艷艷等.高爐煉鐵基礎(chǔ)知識(shí)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005.

（作者單位：青海省冶金工業(yè)技工學(xué)校冶金教研室）endprint

摘 要：鋼液中的有害元素對(duì)鋼的性能（如強(qiáng)度、塑性、韌性）有很大影響，而鋼中的有害元素的主要來(lái)源是原材料中的鐵水、廢鋼，因此分析鐵水中的有害元素來(lái)源，并對(duì)高爐中存在的有害元素進(jìn)行分析，使之達(dá)到用戶要求，對(duì)提高鋼材質(zhì)量具有重大意義。

關(guān)鍵詞：西鋼煉鐵分廠 鐵水 有害元素 分析

鋼液中的有害元素通常由煉鋼原材料（鐵水、廢鋼及鐵合金等）帶入煉鋼爐中。在鋼鐵冶煉過(guò)程中，一部分有害元素可以去除，但仍有一部分將最終殘留在鋼中。這些有害元素的存在是鋼材質(zhì)量產(chǎn)生不穩(wěn)定的主要因素之一。西鋼煉鐵分廠高爐使用的原材料主要以甘、青、藏地區(qū)的鐵精粉為主，燒結(jié)礦、球團(tuán)等原料化學(xué)成分波動(dòng)大，有害元素如Sn較高。隨著公司煉鋼工藝優(yōu)化，電爐、轉(zhuǎn)爐原料中鐵水比例的提高，正確分析目前公司煉鐵分廠鋼水中的有害元素，是保證公司潔凈鋼生產(chǎn)的重要前提。

一、有害元素對(duì)鋼材的影響

1.對(duì)鋼材性能的有害作用

鋼中的有害元素銅，可引起鋼材高溫?zé)峒庸r(shí)的熱脆，同時(shí)又可以提高鋼材耐大氣腐蝕的能力。Ge、As、Sb、Sn、Te、Bi、Pb等元素屬于有害元素，它不但在鋼中加強(qiáng)了銅脆性，更重要的是它會(huì)導(dǎo)致合金鋼的第二類回火脆性。磷、錫、砷、銻在晶界上偏析，可以形成低熔點(diǎn)物相，在鋼坯加熱過(guò)程中這些低熔點(diǎn)物相熔化，造成軋制后形成皮下或鋼材內(nèi)部裂紋。這些有害元素在合適的氧化性氣氛下加熱，由于選擇性氧化的結(jié)果，均會(huì)富集于鋼的表面。鋼材的加熱時(shí)間越長(zhǎng)，其氧化皮越厚，相應(yīng)在表面富集的殘余元素也將越多。這些富集的有害元素逐漸溶入鋼材的表面形成富集層，因此在軋制過(guò)程中由于變形的不同而在鋼材表面形成裂紋。在鋼中硫含量過(guò)高時(shí)，將在熱加工過(guò)程中引起嚴(yán)重的內(nèi)部熱裂。在鐵礦石中硫含量高時(shí)，將造成高爐脫硫成本增大。磷使鋼材產(chǎn)生“、冷脆性”。在鐵礦石中的磷，在高爐冶煉時(shí)100%進(jìn)入鐵水，脫磷只能通過(guò)煉鋼來(lái)進(jìn)行，這樣就增加了煉鋼的脫磷成本。

2.有害元素的偏析

許多有害元素在鋼中是以偏析的形式存在并發(fā)揮作用的。除周期表中與鐵靠近的幾個(gè)過(guò)渡金屬元素鎳、鈷、鎢、鉬、錳、鉻外，多數(shù)元素在鋼中均有較強(qiáng)的偏析能力，這種元素的偏析過(guò)程，既可以發(fā)生于鋼液的凝固過(guò)程，也可以發(fā)生于隨后的固態(tài)相變，后者需要較長(zhǎng)的擴(kuò)散時(shí)間。

在正常凝固條件下，鑄錠的冒口部分主要偏析元素是硫、磷、碳，其次有銻、氮、砷、氫、錫，相應(yīng)這一部分材料的硬度也將高于鑄錠的其他部分。

二、煉鋼冶金過(guò)程對(duì)有害元素的去除

在煉鋼過(guò)程中，并非所有原料帶入的雜質(zhì)元素最終都進(jìn)入鋼水成品中，其中一部分在煉鋼過(guò)程中可以除去。它們?cè)跓掍撨^(guò)程中分別表現(xiàn)為：完全保留，如銅、鎳、鈷、砷、鎢等；部分保留，如硫、磷、錳、鉻、氫等；完全除去，如鉛、鋅、釩、鈦等。

三、鐵水中有害元素分析

見(jiàn)鐵水中有害元素含量圖。

圖

四、結(jié)論

（1）由于地緣原因，公司高爐使用的原材料主要以甘、青、藏地區(qū)的鐵精粉為主，高爐生產(chǎn)的鐵水中有害元素含量較高。而且公司鐵水中有害元素含量范圍分布較廣。

（2）將公司三煉分廠和煉軋分廠與國(guó)內(nèi)外其他鋼廠生產(chǎn)的鋼材中的有害元素相比，本公司鋼材中有害元素含量比日本生產(chǎn)的鋼材相差一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，與國(guó)內(nèi)其他鋼廠相比，本公司生產(chǎn)的鋼材中As較高、Sn相當(dāng)、Sb較低。

（3）鐵水中的Ge、As、Sb、Sn、Te、Bi、Pb等有害元素在煉鋼過(guò)程中大部分無(wú)法完全除去，按目前鐵水生產(chǎn)的鋼材中有害元素含量控制，對(duì)應(yīng)新修訂的GB/T3077-2012標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)5害元素提出新的要求，西鋼煉鐵分廠部分爐號(hào)鋼材中的有害元素含量還達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的要求。

（4）由于高爐鐵水中的有害元素來(lái)自高爐使用的原材料，因此我們應(yīng)對(duì)高爐配料結(jié)構(gòu)、高爐使用原材料中有的有害元素含量進(jìn)行評(píng)估，以保證生產(chǎn)的鋼材中有害元素含量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求或用戶要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]賈艷艷等.高爐煉鐵基礎(chǔ)知識(shí)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005.

（作者單位：青海省冶金工業(yè)技工學(xué)校冶金教研室）endprint

摘 要：鋼液中的有害元素對(duì)鋼的性能（如強(qiáng)度、塑性、韌性）有很大影響，而鋼中的有害元素的主要來(lái)源是原材料中的鐵水、廢鋼，因此分析鐵水中的有害元素來(lái)源，并對(duì)高爐中存在的有害元素進(jìn)行分析，使之達(dá)到用戶要求，對(duì)提高鋼材質(zhì)量具有重大意義。

關(guān)鍵詞：西鋼煉鐵分廠 鐵水 有害元素 分析

鋼液中的有害元素通常由煉鋼原材料（鐵水、廢鋼及鐵合金等）帶入煉鋼爐中。在鋼鐵冶煉過(guò)程中，一部分有害元素可以去除，但仍有一部分將最終殘留在鋼中。這些有害元素的存在是鋼材質(zhì)量產(chǎn)生不穩(wěn)定的主要因素之一。西鋼煉鐵分廠高爐使用的原材料主要以甘、青、藏地區(qū)的鐵精粉為主，燒結(jié)礦、球團(tuán)等原料化學(xué)成分波動(dòng)大，有害元素如Sn較高。隨著公司煉鋼工藝優(yōu)化，電爐、轉(zhuǎn)爐原料中鐵水比例的提高，正確分析目前公司煉鐵分廠鋼水中的有害元素，是保證公司潔凈鋼生產(chǎn)的重要前提。

一、有害元素對(duì)鋼材的影響

1.對(duì)鋼材性能的有害作用

鋼中的有害元素銅，可引起鋼材高溫?zé)峒庸r(shí)的熱脆，同時(shí)又可以提高鋼材耐大氣腐蝕的能力。Ge、As、Sb、Sn、Te、Bi、Pb等元素屬于有害元素，它不但在鋼中加強(qiáng)了銅脆性，更重要的是它會(huì)導(dǎo)致合金鋼的第二類回火脆性。磷、錫、砷、銻在晶界上偏析，可以形成低熔點(diǎn)物相，在鋼坯加熱過(guò)程中這些低熔點(diǎn)物相熔化，造成軋制后形成皮下或鋼材內(nèi)部裂紋。這些有害元素在合適的氧化性氣氛下加熱，由于選擇性氧化的結(jié)果，均會(huì)富集于鋼的表面。鋼材的加熱時(shí)間越長(zhǎng)，其氧化皮越厚，相應(yīng)在表面富集的殘余元素也將越多。這些富集的有害元素逐漸溶入鋼材的表面形成富集層，因此在軋制過(guò)程中由于變形的不同而在鋼材表面形成裂紋。在鋼中硫含量過(guò)高時(shí)，將在熱加工過(guò)程中引起嚴(yán)重的內(nèi)部熱裂。在鐵礦石中硫含量高時(shí)，將造成高爐脫硫成本增大。磷使鋼材產(chǎn)生“、冷脆性”。在鐵礦石中的磷，在高爐冶煉時(shí)100%進(jìn)入鐵水，脫磷只能通過(guò)煉鋼來(lái)進(jìn)行，這樣就增加了煉鋼的脫磷成本。

2.有害元素的偏析

許多有害元素在鋼中是以偏析的形式存在并發(fā)揮作用的。除周期表中與鐵靠近的幾個(gè)過(guò)渡金屬元素鎳、鈷、鎢、鉬、錳、鉻外，多數(shù)元素在鋼中均有較強(qiáng)的偏析能力，這種元素的偏析過(guò)程，既可以發(fā)生于鋼液的凝固過(guò)程，也可以發(fā)生于隨后的固態(tài)相變，后者需要較長(zhǎng)的擴(kuò)散時(shí)間。

在正常凝固條件下，鑄錠的冒口部分主要偏析元素是硫、磷、碳，其次有銻、氮、砷、氫、錫，相應(yīng)這一部分材料的硬度也將高于鑄錠的其他部分。

二、煉鋼冶金過(guò)程對(duì)有害元素的去除

在煉鋼過(guò)程中，并非所有原料帶入的雜質(zhì)元素最終都進(jìn)入鋼水成品中，其中一部分在煉鋼過(guò)程中可以除去。它們?cè)跓掍撨^(guò)程中分別表現(xiàn)為：完全保留，如銅、鎳、鈷、砷、鎢等；部分保留，如硫、磷、錳、鉻、氫等；完全除去，如鉛、鋅、釩、鈦等。

三、鐵水中有害元素分析

見(jiàn)鐵水中有害元素含量圖。

圖

四、結(jié)論

（1）由于地緣原因，公司高爐使用的原材料主要以甘、青、藏地區(qū)的鐵精粉為主，高爐生產(chǎn)的鐵水中有害元素含量較高。而且公司鐵水中有害元素含量范圍分布較廣。

（2）將公司三煉分廠和煉軋分廠與國(guó)內(nèi)外其他鋼廠生產(chǎn)的鋼材中的有害元素相比，本公司鋼材中有害元素含量比日本生產(chǎn)的鋼材相差一個(gè)數(shù)量級(jí)以上，與國(guó)內(nèi)其他鋼廠相比，本公司生產(chǎn)的鋼材中As較高、Sn相當(dāng)、Sb較低。

（3）鐵水中的Ge、As、Sb、Sn、Te、Bi、Pb等有害元素在煉鋼過(guò)程中大部分無(wú)法完全除去，按目前鐵水生產(chǎn)的鋼材中有害元素含量控制，對(duì)應(yīng)新修訂的GB/T3077-2012標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)5害元素提出新的要求，西鋼煉鐵分廠部分爐號(hào)鋼材中的有害元素含量還達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的要求。

（4）由于高爐鐵水中的有害元素來(lái)自高爐使用的原材料，因此我們應(yīng)對(duì)高爐配料結(jié)構(gòu)、高爐使用原材料中有的有害元素含量進(jìn)行評(píng)估，以保證生產(chǎn)的鋼材中有害元素含量達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求或用戶要求。

參考文獻(xiàn)：

[1]賈艷艷等.高爐煉鐵基礎(chǔ)知識(shí)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005.

（作者單位：青海省冶金工業(yè)技工學(xué)校冶金教研室）endprint