1 背景 　　CRC厂每年将生产 120 万t热轧钢卷，供 OMK 集团位于维克萨和阿尔梅季耶夫斯克的生产厂用于生产直径21 mm～530 mm的钢管。 　　这是在俄罗斯安装的第一套薄板坯连铸连轧设备，同时也是世界上第一套利用薄板坯工艺路线生产北极高寒地区用 API 管线钢的生产设备。 　　除生产轻型钢外，CRC厂的设备还可以将目前紧凑型钢铁厂的产品范围大幅扩展至高附加值钢种，如 API X65 和 X70，二者可在低至 –60℃的温度下以及腐蚀性环境中使用。         2 工艺布局 　　俄罗斯 OMK 集团CRC厂设备由以下部分组成。 　　达涅利单流 FTSC（灵活型薄板坯连铸机）采用动态轻压下工艺，可在连铸机出口处铸造厚度达 90 mm 的板坯。 　　在连铸机的设计特性方面（即板坯厚度选择、动态轻压下策略及二次冷却设计）给予了特别关注，以满足产品大纲的要求。 　　在工厂设计中，预留了第二流，以便将来进行扩建。 　　集成在连铸机中的在线高压除鳞机。该设备与薄板坯连铸机的抽出装置结合，包括一个旋转除鳞机，通过使用高压 - 低流量喷雾装置在板坯进入隧道炉前对其进行除鳞。 　　除鳞机旋转臂上安装有 8 个喷嘴（4 个上喷嘴和 4 个下喷嘴）。相比普通的除鳞机（如在机架 R1 和 F1前安装的除鳞机），喷嘴的数量约减少了80%。通过这种设计，可以实现较高的除鳞效率，以及较低的温度损失(约 5℃)。进行处理之后，板坯上将不含氧化铁皮，可以进入隧道炉中。这种方法可避免对炉辊造成损坏，而且便于在隧道炉内从氧化铁皮层厚度和成分方面对氧化铁皮增长进行控制。板坯表面上的氧化铁皮厚度和成分也将更加均匀。 　　轧机通过一个辊式隧道炉与连铸机（CCM）相连，形成一体。隧道炉的设计长度为 200m。隧道炉最多能够容纳 5 块最大长度为 37.5m的板坯。这一出色的缓冲能力使得即使在更换工作辊或自动化故障造成的轧机停工时，也不会使连铸作业中断，从而不会影响连铸机的工作。         3 隧道炉后安装的轧机设备        （1）2 号除鳞箱 　　2号高压除鳞装置（常规箱式）位于隧道炉的出口处，用于使板坯表面尽量保持整洁，并从板坯表面除去隧道炉内板坯加热过程中产生的氧化铁皮。该除鳞箱配有4个除鳞集管（2 个在上，2 个在下），工作压力为 220 巴。        （2）立辊轧机 E1 　　一台立辊轧机安置在粗轧机架的入口处。轧机用于轧制板坯的侧面，以便使其宽度保持在设定的公差值内，同时提高棱边质量。轧制由一组液压缸实施，液压缸最高可达到 4000kN 的轧制力。2个带槽轧辊有助于实现高质量的轧边作业，从而避免发生边折结果。 　　两个4辊粗轧机架 R1 和 R2 在连续粗轧机组中。两机架均拥有 46000kN 的轧制力，通过放置在轧机窗口顶部的2个 HAGC（液压自动厚度控制）液压缸实现，轧机窗口上装有压力和位置传感器，用来保证轧辊定位和动态间隙控制时的适当反应时间。上支撑辊的平衡通过放置在轧机机架顶部的横梁实施并由2个液压缸进行调节，而上工作辊的平衡则通过放置于平衡块（连接在轧机窗口上）上的液压缸实现。 　　两机架均配有1台功率为 9000kW的交流电机，该电机通过齿轮轴连接到机架上，即通过变速箱和齿轮座单独配置方式进行工作。 　　此外，粗轧机架还安装有一个工作辊快速更换系统。该系统包括2个行冲程液压缸（每机架一个），用于经工作辊插入轧机机架或从其中抽出，以及一个液压操控的可移动平台。        （3）中间层流冷却 　　紧挨粗轧机组后安装了一个用于中间坯的中间层流冷却的部分，以便控制和实现中间坯最佳的温度曲线，该部分对特殊钢种尤其重要。其包括一套水幕层流冷却系统。每根集管均配有一套比例阀和流量计，用以方便地控制和修正水量。此外，上集管可通过液压缸进行提升，以防在紧急情况下造成损坏，并确保为下方安置的辊道提供简便的维修条件。        （4）热传送辊道（HTT） 　　为了保证精轧热传送辊道开始前中间坯温度完全均匀分布，轧机安装了一个热传送辊道（HTT）。这一传热传送辊道台由一个带有一套独立加热段的辊道组成，各加热段均配有烧嘴。如遇紧急情况，每段均可通过液压缸进行提升。此外，在 HTT 段放置有一套推钢机，如果需要将钢材快速退出，则推钢机可用于将中间坯移到生产线下。         （5）转鼓式飞剪 　　在钢材到达精轧机之前，一个转鼓式飞剪将对中间坯进行切头切尾工作，剪切程度以将工件准确送入后面的轧机机架为宜。飞剪剪切削尺寸可达 45mm，剪切速度可达 1.2m/min。飞剪采用箱式理念设计，并通过液压缸夹紧在底架上。这样一来，整个箱体，包括带刀的转鼓，都可以轻易地从飞剪底架中抽出，然后用备用箱代替，从而将在线维修时间缩至最短。转鼓均配有一套4把刀具，其中2把直刀用于切尾， 2把异形刀具用于实现最佳的切头效果。鼓式飞剪使用2台交流电机供电。         （6）3 号除鳞箱 　　第三台除鳞机置于精轧机前端，用于保证精轧开始前，中间坯具有最好的表面状况。该除鳞机的技术特性与 2号除鳞箱相同。整个生产线中设置的三个除鳞点可帮助获得极好的带钢表面质量，从而保证整个产品组合都能具有上乘质量。         （7）立辊轧机 E2 　　第二台立辊轧边机紧贴精轧机架 F1放置，用于在开始精轧前，对中间坯的宽度进行优化和控制。工作辊呈锥形，以便优化厚度各异的中间坯的棱边形状。         （8）六机架四辊精轧机 　　热轧机的核心是六机架精轧机，可生产各钢种号的优质带钢，包括供北极高寒地区使用的高强度低合金（HSLA）钢材，如X70。另外，该精轧机还可用于生产最小厚度仅为 1.0 mm的带钢。 　　机架尺寸有两种。F1到F4机架采用达到 42000kN的轧制，而 F5和 F6机架则可达到最大 32000kN 的轧制力。 　　所有机架均拥有目前最先进的控制技术。 　　HAGC（液压自动厚度控制）缸可实现对辊缝的动态控制。Mae – West 弯形块可施加正反弯辊效应，以便通过一组液压缸在轧制时对凸度进行控制和纠正。轧辊凸度也可以通过轧辊热凸度系统（RTC）进行调节，该系统包括一组可调集管，用以控制轧辊上的冷却效率从而控制凸度。工作窜辊可实现自由的轧制规程，液压行程总计为300mm的行程。 　　另外，根据技术规格，机架还具有其它功能，如辊缝润滑和除尘集管，以便在所有条件下都能保证最佳的带钢质量。 　　每台机架均由一台功率为7000kW的交流电机供电，并配以一组变速箱和齿轮。变速箱和齿轮可经过多个齿轮轴来满足轧机机架的动力需求。 　　精轧机还配有一工作辊快速更换系统，该系统具有一组用于插入和抽出工作辊的长行程液压缸，以及一个液压操控的可移动平台，可在不到30min时间内完成换辊作业，进而能够将轧机停止时间缩至最短。        （9）层流冷却段（WATERWALL.） 　　精轧机和地下卷取机之间设置有一个带钢层流冷却段。冷却段由用于主要冷却区的 20 根集管（上+下）以及用于边部的 3 根集管组成。 　　集管设计是达涅利在冷却装置领域经验的结晶，可用于实现连续的层流水量，从而保证带钢中的冷却均匀性达到最佳。所有集管均配有比例阀和流量计，以保证带钢都能达到所需的最佳冷却模式。虽然如此，所有的上集管还可以在紧急情况下通过液压缸进行提升。        （10）地下卷取机 　　用于工厂的地下卷取机为可移动式，配有3个助卷辊，均采用液压操控方式。 　　带有液压旋转判动器的插入芯轴型式代表了现代化地下卷取机的最新技术，可用于卷取高强度材料和 API钢种。芯轴由功率为 700kW的交流电机驱动，助卷辊由三台功率各为 115kW的独立电机控制，而且芯轴专为跳步控制技术设计。项目在开发过程中也考虑了未来可能要安装第二台地下卷取机的需求。        （11）钢卷装卸设备 　　钢卷从地下卷取机取出之后，将通过一个步进梁输送机移至一个升降/旋转鞍座上，由鞍座再将钢卷运送至地面上。此时，可将钢卷运送至钢卷检查站进行检验，或将其送到第二台步进梁输送机中，由后者将钢卷运至钢卷库。在第二台输送机中放置有一台圆周打捆机、一台径向打捆机，最后还有一台打标机。钢卷随后可通过起重机输送到钢卷库进行存放。         4 轧机自动化系统 　　达涅利为工厂开发了一整套自动化系统，并达到3级控制水平。这一轧机自动化系统堪称达涅利在热轧和钢卷领域的经验和在制造和调试钢厂设备方面多年技术的结晶。 　　精确而灵活的数学模型有助于准确预测轧制参数，从而明确地优化轧机所需的装配，保证最优的成品质量、结果的可重复性，并尽量减少人为失误所导致的错误。 　　另外，2级模型可自动校正，并且可与1级控制系统交换信息，如果发生与最初预计状况有偏差时，在线修改轧机设定。 　　如果需要操作员支持，可使用简单易用的界面迅速干预设定情况。除此之外，快速数据分析仪以及翔实的生产报告还便于对生产和质量参数进行持续而全面的监控，从而能够实现生产线管理，并快速进行计划。          5 连铸机的先进技术要求和解决方案 　　在连铸机的设计特性选择方面（即板坯厚度选择、动态轻压下策略及二次冷却设计）均给予了特别关注，以满足产品大纲的要求。 　　冶金方面的主要挑战如下： 　　.表面质量要求极高，因为 API 钢种对裂纹非常敏感。 　　.在薄板坯浇铸工艺中，不能进行任何修磨。这就意味着，必须在浇铸造过程中避免板坯表面裂纹或凹陷。 　　.表面不得留下振痕。 　　.内部质量必须达到最高水平。 　　.必须尽量减小晶粒度以便控制韧性。 　　.中心偏析必须处于最低水平。

抑制剂在取向硅钢生产中具有非常关键的作用。为了使取向硅钢成品组织获得单一高斯织构并具有优良的磁性能，通常采用细小弥散的第二相质点以及单元素溶质作为抑制剂，通过钉扎作用与晶界偏聚作用，在脱碳退火和最终高温退火升温过程中抑制初次再结晶晶粒的正常长大。 　　中国钢研科技集团的学者通过热力学计算与模拟试验研究了含钒钛取向硅钢中氮化物析出相的析出规律与析出行为，并探讨了含钒钛元素的氮化物析出相作为薄板坯连铸连轧流程制备取向硅钢中辅助抑制剂的可行性。研究表明，在所冶炼的含钒钛取向硅钢的成分范围内，TiN在钢液凝固末期便具备析出的热力学条件，而AlN与VN只可能在凝固后的α+γ或α+Fe3C两相区内析出。含钒钛取向硅钢中氮化物析出相以成分复杂的复合析出相为主，且随着钒钛加入量的增加，钢中抑制剂析出相总的分布密度由于含钒钛元素的氮化物析出相的增加而明显提高，使抑制剂抑制初次再结晶晶粒正常长大的能力得以加强，最终成品的磁感应强度值B8由1.898T。同时，加入不高于0.007%的Ti与不高于0.005%的V不会影响中间脱碳退火工序的脱碳效果以及高温退火净化阶段硫"氮的脱除效果，其形成的含钒钛元素的纳米级氮化物析出相适合作为薄板坯连铸连轧流程制备取向硅钢的辅助抑制剂。

       自2005年以来，HRB400钢筋市场需求量不断增加，使HRB400钢筋的生产规模迅速扩大，产量大幅度增加，由于在生产HRB400钢筋中采用V微合金化技术，造成钒铁价格大幅度上升。因钒铁价格的提高，企业生产HRB400钢筋的成本增加，利润下降。为降低冶炼的合金成本，济南钢铁集团总公司（简称济钢）采用了铌代钒技术生产。自应用铌微合金化生产HRB400以来，在连铸生产中连续发生铸坯表面横裂纹和矫直前后漏钢事故，直接影响正常生产。为稳定HRB400钢筋的生产，根据V、Nb、Ti元素的冶金特性，济钢提出铌钛复合技术在钢筋中应用，经过试验，研制成功铌钛复合HRB400钢筋，并在生产中推广应用。 为保证试验的顺利实施，结合济钢现行生产工艺制度，设计并修改了钢的化学成分，制定了严格的工艺控制要求。 1工艺流程 高炉优质铁水（废钢）→LD转炉→炉外处理（底吹氩、喂线）方坯连铸机→质量检验判定（熔炼成分、表面）→热送热装→轧钢加热→连续轧制→自然冷却→定尺剪切→质量检验→打捆包装→检验判定→产品出厂。 2成分设计 试验轧制钢种20MnSiNbTi，钢筋牌号HRB400。微合金化采用铌钛复合技术，熔炼成分Nb含量0.015%～0.040%、Ti含量0.005%～0.025%。熔炼成分及力学性能按GB1499-1998执行。 3铌钛合金技术要求 验钢按HRB400组织冶炼，采用铌铁和钛铁复合微合金化技术，铌铁合金（FeNb）要求Nb64%～67%，钛铁合金（FeTi）要求Ti28%～31%。 4工艺要求 （1）终点温度1640～1670℃，终点碳含量大于0.12%。（2）按钢筋的生产规格，吨钢加入铌铁0.20～0.50kg、钛铁0.20～0.70kg，硅锰铁、高碳锰铁、硅铁按常规生产20MnSi配加。（3）出钢后钢水进行炉外底吹氩处理，吹氩时间大于5min，吹氩后温度1570～1600℃。（4）连铸中间包温度1515～1540℃，连铸拉速2.6～3.2m/min。二冷配水采用弱配水制度，矫直温度900～950℃。（5）铸坯加热时间45～75min，加热温度1180～1250℃，开轧温度1050～1150℃，终轧温度小于850℃。（6）直径φ12～φ20mm钢筋采用双切分轧制，直径φ22～φ32mm钢筋按常规轧制，成品轧制速度10～17.5m/min。 为检验钢筋力学性能是否达到HRB400标准要求，按设计方案进行冶炼轧制试验和批量生产。前期进行了研制试验，经对钢筋的成分、性能检验分析，各项指标达到标准要求。按试验结果对熔炼成分优化后，进行批量试验生产。 根据钢筋的试验结果，对化学成分和力学性能做统计回归分析，结合合金元素对力学性能的贡献，制定了化学成分的控制目标，保证力学性能在中限范围。 生产工序分析 1炼钢工序 转炉终点温度1600～1690℃，平均1667℃；出钢温度1648～1690℃，平均1673℃；出钢时间大于110s；终点C含量在0.06%～0.15%，平均C含量0.09%。C含量集中在0.08%～0.12%，该范围数据占总量的93.66%，C含量大于等于0.10%的有67炉，占总量的47.18%，C含量大于等于0.12%的只有7炉，占4.93%。分析认为，大批量生产铌钛复合HRB400，终点C含量控制偏低，与设计目标值C含量大于等于0.12%差距较大，应引起高度重视。提高终点C含量可有效减少钢中含氧量，降低钢水氧化性，是提高合金元素回收率的措施。 冶炼过程对Ti、Nb加入制度严格控制，使Ti、Nb回收率明显提高。FeNb60按实际吨钢加入量0.4kg计算，Nb元素回收率96.81%；FeTi30合金按实际吨钢加入量0.55kg计算，Ti元素回收率85.37%。 钢水吹氩时间不小于5min，吹氩后温度1578℃，温度比吹氩前降低29℃，温降为6℃/min。吹氩后温度符合设计参数，适合连铸工艺对钢水温度的要求。 连铸拉钢过程，中间包温度1515～1540℃，平均为1527℃。四流拉速2.8～3.2m/min，平均拉速3.15m/min。试验时发生4次拉矫直机漏钢事故，分析漏钢的原因主要是矫直温度低，由于矫直外力作用，在钢坯振痕处矫裂，造成裂纹漏钢。为解决漏钢问题，对拉钢工艺制度进行调整，把矫直温度由880℃调整为930℃以上，实践证明，连续拉钢850炉未发生漏钢事故。 2轧钢工序 连铸坯采用热送热装，热装温度650℃以上，正常加热时间50min。加热温度1150～1250℃，平均1186℃。开轧温度1050～1180℃，平均1135℃。 按生产规格，分别采用双切分和不切分轧制，φ12～φ20mm钢筋切分轧制，φ22～φ32mm钢筋常规不切分轧制。成品轧制速度按规格严格控制，不同的轧制规格采用不同的轧制速度，φ12～φ14mm轧制速度为17.5m/s，φ16～φ20mm轧制速度为14～15m/s，φ22、φ25mm轧制速度为145m/s，φ28、φ32mm轧制速度为10～12m/s。 成品钢筋上冷床温度小于850℃，在自然冷却10～15min后进行定尺剪切，剪切温度小于320℃。 铌钛复合成本分析 试验生产过程，钢的熔炼成分按优化目标控制，固定高碳锰铁、硅铁、硅锰铁合金加入量。按钢筋的生产规格调整钛铁、铌钛的加入量，小规格钢筋铌钛加入量按成分下限配加，大规格钢筋按上限配加。济钢自推广应用铌钛复合技术生产HRB400钢筋以来，2005年3～8月份累计冶炼轧制生产φ12～φ32mm钢筋4255批，生产合格钢筋214907.267t，熔炼成分、力学性能、表面质量等综合合格率为100%，理论成材率101.05%，定尺率99.37%。 按HRB400铌钛合金的平均加入量计算，合金生产成本比HRB335增加47元/t，比传统钒铁微合金化工艺降低合金成本128.50元/t，比铌微合金化工艺降低合金成本13元/t。实践证明，用铌钛复合微合金化技术生产HRB400钢筋，实现了生产成本最小化。

通常把铁素体基体中含有0.08wt%以上的氮或在奥氏体基体中含0.4wt%以上的氮的钢称为高氮钢。由于氮能扩大铁基合金奥氏体相区，降低合金奥氏体向铁素体转变的温度，提高奥氏体的稳定性，所以氮在奥氏体钢中可和锰一起取代镍，降低成本，而且能改善不锈钢、耐热钢、高速钢和工具钢等一系列钢种的强度、耐蚀性及热加工性等性能，具有广阔的应用前景。 热等静压熔炼和加压感应炉熔炼是两种在实验室里研制高氮钢的方法，目前商业上生产高氮钢的有效方法是增压电渣重熔等。但这些方法都还存在一些问题。在高氮钢的制备上采用粉末冶金技术，有可能克服这些问题，由此引起了广泛重视。比如，用加压渣重熔和反压铸造法制备的钢锭存在热加工性欠佳等缺点，而粉末冶金技术可以有效细化晶粒，并使显微组织均匀，特别是采用粉末锻轧技术能够制得相对密度大于99.6%的成品。 制备高氮钢的粉末冶金技术主要有；(1)钢水渗氮后雾化，如高压气体雾化和离心雾化；(2)钢水雾化过程中渗氮，如:等离子旋转电极熔化-离心雾化法；(3)固态渗氮，在流态化床反应器或旋转炉中进行渗氮及机械合金化。 高压气体雾化。这种方法适合于生产商业用高氮钢粉末。首先在氮气氛中进行高压熔炼，使熔体的氮含量提高，然后再采用高压氮气作雾化气体将熔体雾化制成粉末。快速凝固可以保证熔融金属中的氮在急冷过程中不至于析出，同时能使钢粉末中氮含量很高。目前用高压气体雾化工艺生产的高氮钢的氮的质量分数可大于1%。 离心雾化。在氮气氛下熔炼的铁合金也可以通过离心雾化制成粉末。让熔融金属以一股细流冲到正在旋转的盘上，因离心力作用使细流打碎成液滴。使用液氮作为淬火液能显著提高粉末产品的质量，防止氮化物析出，但对产品的含氮量没有影响。 等离子旋转电极熔化-离心雾化法。这种方法将等离子法和粉末冶金的优点结合起来，作为电极的快速旋转钢棒(原料)的端面在氩/氮气等离子弧内熔化，钢棒的前端形成熔融薄膜，在离心力作用下被粉碎成细小的球状金属液滴。 固态粉末氮化。氮在铬含量较高的奥氏体相中的溶解度比液相高得多，因而固态粉末氮化可避免一般铸造生产高氮钢中出现的诸如含氮量不均匀、气孔形成等缺陷。由于多数金属粉末的直径小，一般在10~250微米，氮以间隙扩散方式向粉末中心扩散有足够高的的速率。固态粉末氮化可避免高压液相渗氮所带来的一些弊端，同时可在较低的压力和较低的温度下完成氮化。固态粉末的氮化，一方面要用氨气、尿素等能形成氮势较高的气氛；另一方面氮化过程可改在流态化床中进行。  

济钢第二炼钢厂现有17t氧气顶吹转炉2座，年生产能力75万t。以前，济钢鲍德炉料公司每年5万t渣精粉全部配入烧结综合料以提高烧结矿品位，经烧结、高炉炼成铁水，能源浪费很大。渣精粉的粒度较小，品位很高，有50%左右以金属铁的形式存在。而在转炉内直接加入渣精粉代替废钢，利用铁水的物理热和化学热，使渣精粉金属铁粒熔化、氧化亚铁还原后变为钢水，省去了烧结和高炉冶炼两道工序，节省制造费用，将产生巨大的经济效益。按每年利用2万t渣精粉初步计算，可降低成本317万元左右。 1 试验方案及试验（计算机记录）数据 为了验证渣精粉在转炉炼钢中的回收率，济钢进行了冶炼Q235A钢不加渣精粉炼钢试验。并取2004年4月9日冶炼Q235B钢（相近钢种）加渣精粉炼钢记录数据进行分析。 2 试验数据分析 从炼钢工艺看，影响钢（水）坯收得率的主要因素有：钢铁料、矿石和渣精粉，其它因素仅影响出钢温度等。第二炼钢厂现阶段钢铁料的收得率为92%；矿石的含（Fe）量为60%；渣精粉的含（Fe）量为49.14%。 1号炉平均每炉加矿石297.78kg，折（Fe）量为178.7kg，加渣精粉后平均每炉加矿石145.6kg，折（Fe）量为87.3kg，每炉净增（Fe）量为176kg。2号炉平均每炉加矿石277.05kg，折（Fe）量为166.2kg，加渣精粉后平均每炉加矿石210.5kg，折（Fe）量为126.3kg，每炉净增（Fe）量为231kg。 同钢种相比可以算出，加渣精粉后1号炉平均每炉多出钢水211kg，钢坯257kg；2号炉平均每炉多出钢水313.kg，钢坯533kg。生产情况对比分析，1号炉渣精粉收得率114%，2号炉渣精粉收得率133.4%，每炉多出钢水(坯)量，大于增铁量，不符合理论。分析认为： （1）加渣精粉后，加矿石量减少，喷溅减轻，可能与钢水收得率增加有关； （2）实际渣精粉含铁量高于化验量，且增量不多符合实际。 生产对比分析，渣精粉对钢产量的影响：1号炉平均每炉加矿石297.78kg，折（Fe）量为178.7kg，加渣精粉后平均每炉加矿石145.2kg，折（Fe）量为87.12kg，每炉净增（Fe）量为：114.12kg。2号炉平均每炉加矿石277.05kg，折（Fe）量为166.2kg；加渣精粉后平均每炉加矿石95.67kg，折（Fe）量为57.4kg，每炉净增（Fe）量为137.9kg。同钢种相比可以算出加渣精粉后1号炉平均每炉多出钢水221kg，钢坯460kg；2号炉平均每炉多出钢水286kg，钢坯803kg。从以上统计情况看，1号炉渣精粉收得率143.5%，2号炉渣精粉收得率160.3%，每炉多出钢水(坯)量，大于增铁量，不符合理论。分析认为： （1）加渣精粉后，加矿石量减少，喷溅减轻，可能与钢水收得率增加有关； （2）实际渣精粉含铁量高于化验量，且增量不多符合实际。 3 使用渣精粉炼钢的注意事项 转炉直接装入含水量4%～6%的渣精粉时，必须先加渣精粉和废钢，后兑铁水。以利水蒸汽的蒸发。防止兑铁水时从炉口喷溅。如果能将渣精粉烘干后再用，将能彻底解决此问题。转炉炼钢使用渣精粉时,化渣稍快,易形成泡沫渣。 4 结论 （1）在第二炼钢厂采用渣精粉直接入转炉炼钢，每炉采用渣精粉500kg，折（Fe）量为245.7kg。 （2）同钢种相比加渣精粉后，平均每炉多出钢水211～313kg。 （3）平均每炉渣精粉的收得率在114%～160.3%之间。 （4）降低供氧时间3.5s，降低耗氧量4.6m3，提高了转炉作业率。 （5）渣精粉的降温幅度大约是铁矿石的1/3，与废钢大致相同。

超低氧特殊钢广泛用于制造业，如作为汽车发动机阀门弹簧与减震弹簧、汽车轴与连杆、列车车轮与车轴等。这些部件在服役时经受交变应力作用，要求具有良好的抗疲劳性能。除了要求抗疲劳性能外，汽车轴与连杆等非调质类超低氧钢还要求一定的切削性能，通常加入较高的硫含量。 非金属夹杂物与钢基体在变形性能、热膨胀、硬度等性质方面有很大不同，在钢基体与夹杂物界面处易形成疲劳起裂。研究表明，尺寸细小、球形、低熔点（可一定程度变形）的夹杂物可有效延长钢的疲劳寿命。在实验室对超低氧超低硫系列特殊钢、超低氧较高硫含量系列特殊钢中夹杂物控制规律与控制策略进行了系统探索。 特殊钢夹杂物的控制策略 为了提高抗疲劳性能，目前特殊钢中夹杂物主要有两种控制策略。 第一种策略即夹杂物塑性化：将夹杂物控制在CaO-Al2O3-SiO2系中假硅灰石、钙斜长石和鳞石英所围成的低熔点塑性区，以及SiO2-MnO-Al2O3系中锰铝榴石低熔点塑性区。该工艺要求采用Si-Mn脱氧与低碱度低Al2O3含量炉渣进行长时间精炼，并将钢中[Al]控制在极低水平（<5ppm），技术难度大且生产成本高，目前仅用于汽车发动机阀门弹簧钢与轮胎子午线等少数高品质特殊钢。 第二种策略是超低氧冶炼：采用Al强脱氧与较高碱度炉渣（CaO/SiO2:3~5，Al2O3:20%~30%）精炼来大幅度减少夹杂物数量。但是，该工艺条件下绝大多数夹杂物熔点很高，尤其是很难避免大尺寸的高熔点夹杂物。ASTME45-2005标准将此类球状不变形归类为D类夹杂物；当其尺寸大于13μm时，国标GB/T10561-2005中称之为DS类夹杂物。日本生产轴承钢最著名的山阳特殊钢早在2007年时就报道，轴承钢T[O]降至5ppm时，仍然很难避免生成大尺寸高熔点钙镁铝硅酸盐夹杂物。因此，如何在实现超低氧含量的同时得到低熔点夹杂物，是超低氧特殊钢夹杂物控制技术中的难题。 另外，高熔点夹杂物除了对特殊钢疲劳性能危害很大，还容易诱发连铸水口结瘤。众所周知，钙处理可以有效减轻或避免水口结瘤的产生。但是，对于要求一定硫含量以保证切削性能的特殊钢如汽车轴用非调质钢，采用钙处理易生成高熔点CaS夹杂物，同样会造成水口结瘤。因而在实际生产中通常采用控Al脱氧、提高中间包钢液的温度等方法来减轻此类特殊钢连铸时的水口结瘤；在精炼后期采用较低碱度的炉渣进行精炼，以减少高熔点钙铝酸盐夹杂物（D类夹杂物），也便于进行增硫操作。 探索夹杂物特征的研究方法 超低氧低硫钢中低熔点钙镁铝酸盐类夹杂物控制。通过真空感应炉冶炼得到成分合格的母铁，随后通过Si-Mo电阻炉进行钢液—炉渣反应实验：将100g钢样、50g渣样放入MgO坩埚，将MgO坩埚置于刚玉反应管的恒温区内并加热至1873K。实验时，刚玉反应管全程通入氩气（1.5NL/min）进行保护。在钢液—炉渣反应一定时间后，将坩埚取出后水淬冷却，得到钢样与炉渣样。实验中，钢液—炉渣反应时间为90min。同时，为了研究反应时间对夹杂物生成的影响，部分炉次反应时间分别为30min、60min、90min、180min。实验所用炉渣料是化学分析纯CaO、SiO2、Al2O3经过预脱水处理后进行配制而得到的。夹杂物采用扫描电镜-能谱仪（SEM-EDS，日本JEOL公司产）进行分析，得到其尺寸、数量、成分等特征。 超低氧较高硫含量钢中MnS+氧化物型复合夹杂物控制。采用10kg真空感应炉（ZG-0.01型）进行实验：第一步，将工业纯铁（Fe：99.8%）装入镁砂坩埚中，在空气气氛下熔清；第二步，开启真空泵对真空室抽真空、充入高纯Ar，如此反复3次达到所需的真空度（<50Pa）；第三步，向钢液加入铝粒进行脱氧后，加入石墨（99%）、电解锰（99.3%）、多晶硅（99.5%）进行合金化，加入FeS（75%）增硫，冶炼一段时间后，出钢前在真空条件下采用自制取样器进行取样（水淬水冷）；第四步，将钢液注入真空室内钢锭模中冷却。实验中所用炉渣碱度为3~5，并变化钢中[Al]、[S]含量以考察其对钢中夹杂物生成的影响，共进行了6炉次实验。 随后，研究人员将所得钢样与炉渣试样进行化学成分分析，对钢样进行金相制样后采用SEM-EDS（日本JEOL公司产）与ASPEX eXplorer自动扫描电镜（原美国ASPEX公司产，现为FEI公司）对夹杂物进行随机分析，得到夹杂物的成分、尺寸、数量等特征。 超低氧低硫特殊钢中夹杂物特征 实验结果显示，钢液—炉渣反应90min后，钢中全部为球形的CaO-MgO-Al2O3系复合夹杂物，其尺寸主要在5μm以下。 夹杂物元素分布面扫描结果表明复合夹杂物可分为两类。第一类夹杂物元素面分布特征为：Al均匀地分布、Mg集中于中心、Ca分布于表层且Mg、Ca空间位置呈互补关系，即MgO-Al2O3作为夹杂物核心而外围包裹CaO-Al2O3。第二类夹杂物元素面分布特征为：夹杂物中心Mg含量很高，夹杂物外围Ca、Al含量很高，Mg含量高的区域与Ca、Al含量高的区域呈互补关系，Ca、Al含量高的区域互相重叠，即高MgO为夹杂物核心而外围包裹CaO-Al2O3。夹杂物成分分布特征显示，夹杂物主要集中于低熔点区域及其周边邻近区域，少量分布着高MgO含量的夹杂物。 钢中CaO-MgO-Al2O3系复合夹杂物之所以具有如上所述特征，是因为钢液—炉渣反应在不同时间条件下，钢中夹杂物经历了复杂的转变过程。钢液—炉渣反应30min后，钢中夹杂物主要是Al2O3-MgO与MgO，其形貌为棱角分明的多边形。随着钢液—炉渣反应时间的增加，夹杂物外形逐渐转变为球形，成分则逐渐转变为CaO-MgO-Al2O3系。随着反应时间的增加，夹杂物平均成分逐渐往低熔点区域移动。随着反应时间从30min增加到180min，夹杂物中的CaO含量由15%增加到30%，MgO含量由30%减少至20%。 其关键在于：随着钢液与炉渣反应时间的增加，炉渣中CaO被还原导致Ca进入钢液，钢液与夹杂物发生进一步的反应，使钢中高熔点夹杂物转变为较低熔点的钙镁铝酸盐类夹杂物。由于此类夹杂物以较低熔点CaO-Al2O3包裹较硬的MgO-Al2O3类核心或高MgO含量的核心，其具有一定变形能力，能够有效延长钢的疲劳寿命。 超低氧较高硫含量特殊钢中夹杂物特征 研究人员采用ASPEX eXplorer自动扫描电镜对夹杂物进行了大面积分析，每个试样分析约50mm2的区域，该区域内1μm以上的夹杂物都能够被检测到。结果表明，钢中大部分夹杂物尺寸在10μm以下，少数夹杂物尺寸大于15μm但全部小于30μm。对中[Al]、中[S]含量和高[Al]、高[S]含量条件下钢中夹杂物的类型特征的统计分析显示，钢中绝大多数夹杂物为MnS，其数量比例为88.8%~95.4%，其余主要为MnS+Al2O3、MnS+MgO-Al2O3。 夹杂物元素分布面扫描结果表明，在中[Al]、中[S]含量和高[Al]、高[S]含量条件下，钢中MnS+Al2O3类复合夹杂物以尺寸极为细小的Al2O3为核心、外表包裹MnS而形成。众所周知，MnS夹杂物具有良好的塑性变形能力，在热轧温度下能够与钢基体一起发生变形而不容易引起应力集中。因此，MnS包裹Al2O3与MgO-Al2O3所形成的复合夹杂物属于“软”包“硬”型夹杂物，具有很好的变形性能，有利于提高钢的抗疲劳性能。 由于MnS是在凝固过程中温度较低时生成的，此类包裹型复合夹杂物应该是MnS以Al2O3与MgO-Al2O3夹杂物为异质形核核心而生成的。根据异质形核理论，Al2O3与MgO-Al2O3夹杂物的尺寸是影响MnS能否以其作为形核核心的关键性因素。另外，MnS包裹层的厚度对此类复合夹杂物的变形性能也将产生重要影响。因此根据MnS包裹氧化物核心的状态，将其区分为完全包裹、部分包裹和未包裹状态。 总之，对于低硫系列的超低氧钢，在Al脱氧与高碱度高Al2O3炉渣精炼的条件下，通过促进钢液与炉渣之间的反应而间接促进夹杂物的低熔点化转变，从而在实现超低氧含量的同时，在钢中生成尺寸细小、球形、较低熔点的钙镁铝酸盐类夹杂物。对于较高硫含量的超低氧特殊钢，则探索在Al脱氧与较高炉渣精炼的条件下，在实现超低氧含量的同时，通过抑制钢液与炉渣之间的反应，有效抑制钙铝酸盐类夹杂物的生成，从而减少D类夹杂物的来源。钢中绝大多数夹杂物为凝固过程生成的MnS，并利用变形性能良好的MnS包裹脱氧与精炼过程中生成的高熔点Al2O3与Al2O3-MgO，从而形成“软”包“硬”型复合夹杂物，有效改善钢的抗疲劳性能与切削性能。