純凈鋼的生產(chǎn)技術(shù)與應(yīng)用-新日鐵

1、1純凈鋼的生產(chǎn)技術(shù)和應(yīng)用采礦、冶金和材料工程國際研討會采礦、冶金和材料工程國際研討會2006.10.27 北京北京Tooru MATSUMIYA新日鐵新日鐵 2內(nèi)容1.引言 純凈鋼概述2.純凈鋼生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)理念3.純凈鋼生產(chǎn)的主要技術(shù)和應(yīng)用這些技術(shù)后純凈鋼的物化特性3.1 降低氧化物夾雜總量3.2 減少大顆粒夾雜3.3 降低板坯表面及皮下夾雜物3.4 控制夾雜物化學(xué)成分 4.世界純凈鋼生產(chǎn)概況5.純凈鋼的特性和應(yīng)用結(jié)果6.經(jīng)濟可行性7.結(jié)論3不同鋼材需要的溶質(zhì)元素凈化程度及生產(chǎn)流程不同鋼材需要的溶質(zhì)元素凈化程度及生產(chǎn)流程 (PI: 噴粉 LF: 鋼包爐)4內(nèi)容1.引言 純凈鋼概述2.純凈鋼生

2、產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)理念3.純凈鋼生產(chǎn)的主要技術(shù)和應(yīng)用這些技術(shù)后純凈鋼的物化特性3.1 降低氧化物夾雜總量3.2 減少大顆粒夾雜3.3 降低板坯表面及皮下夾雜物3.4 控制夾雜物化學(xué)成分 4.世界純凈鋼生產(chǎn)概況5.純凈鋼的特性和應(yīng)用結(jié)果6.經(jīng)濟可行性7.結(jié)論5對夾雜物的要求對夾雜物的要求 鋼材形狀鋼材形狀最終產(chǎn)品最終產(chǎn)品要求性能要求性能要求夾雜物尺寸要求夾雜物尺寸薄板薄板DI罐抗邊裂很小 深沖板r1.8-2.0小 陰罩光刻缺陷少非常小 引線框架成型性好非常小中板中板用于酸性氣氛抗氫致裂紋控制形狀6內(nèi)容1.引言 純凈鋼概述2.純凈鋼生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)理念3.純凈鋼生產(chǎn)的主要技術(shù)和應(yīng)用這些技術(shù)后純凈鋼的物化特

3、性3.1 降低氧化物夾雜總量3.2 減少大顆粒夾雜3.3 降低板坯表面及皮下夾雜物3.4 控制夾雜物化學(xué)成分 4.世界純凈鋼生產(chǎn)概況5.純凈鋼的特性和應(yīng)用結(jié)果6.經(jīng)濟可行性7.結(jié)論7頂?shù)讖?fù)吹的效果頂?shù)讖?fù)吹的效果(After H. Sato, 143rd/144th Nishiyama Memorial Seminar, 1992) 8無渣出鋼無渣出鋼(After H. Sato, 143rd/144th Nishiyama Memorial Seminar, 1992)9無渣出鋼無渣出鋼(After H. Sato, 143rd/144th Nishiyama Memorial Seminar

4、, 1992)10防止?jié)蹭摃r的氧化防止?jié)蹭摃r的氧化(After Y. Shirota, 143rd/144th Nishiyama Memorial Seminar, 1992) 11控制氧含量控制氧含量(After K. Ogawa, 143rd/144th Nishiyama Memorial Seminar, 1992)12內(nèi)容1.引言 純凈鋼概述2.純凈鋼生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)理念3.純凈鋼生產(chǎn)的主要技術(shù)和應(yīng)用這些技術(shù)后純凈鋼的物化特性3.1 降低氧化物夾雜總量3.2 減少大顆粒夾雜3.3 降低板坯表面及皮下夾雜物3.4 控制夾雜物化學(xué)成分 4.世界純凈鋼生產(chǎn)概況5.純凈鋼的特性和應(yīng)用結(jié)果6.

5、經(jīng)濟可行性7.結(jié)論13H形中間包形中間包(新日鐵，新日鐵， 名古屋名古屋 廠廠)H形中間包形中間包連鑄簡圖連鑄簡圖14垂直區(qū)的效用垂直區(qū)的效用15垂直區(qū)的作用垂直區(qū)的作用 （重新建模）重新建模）(After H. Yamamura, et al., ISIJ International, 2001)不同磁場強度下結(jié)晶器內(nèi)流場矢量分布計算值不同磁場強度下結(jié)晶器內(nèi)流場矢量分布計算值17防止卷入保護渣防止卷入保護渣(After Y. Otsuka et al., CAMP-ISIJ, 1990)鋼液表面流速鋼液表面流速 （m/s）粘度對保護渣卷入的影響粘度對保護渣卷入的影響18結(jié)晶器液位自適應(yīng)控制系

6、統(tǒng)結(jié)晶器液位自適應(yīng)控制系統(tǒng)(After T. Kurokawa et.al., CAMP-ISIJ, 1992)19內(nèi)容1.引言 純凈鋼概述2.純凈鋼生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)理念3.純凈鋼生產(chǎn)的主要技術(shù)和應(yīng)用這些技術(shù)后純凈鋼的物化特性3.1 降低氧化物夾雜總量3.2 減少大顆粒夾雜3.3 降低板坯表面及皮下夾雜物3.4 控制夾雜物化學(xué)成分 4.世界純凈鋼生產(chǎn)概況5.純凈鋼的特性和應(yīng)用結(jié)果6.經(jīng)濟可行性7.結(jié)論鋼液流速對簇狀鋼液流速對簇狀A(yù)l2O3夾雜最大直徑的影響夾雜最大直徑的影響(After W. Yamada, CAMP-ISIJ, 1999)21簇狀簇狀A(yù)l2O3的尺寸分布的尺寸分布(After

7、W. Yamada, CAMP-ISIJ, 1999)22表面凈化（氣孔）表面凈化（氣孔）(Data of Kimitsu Works)Vc=1.2m/min.Vc=2.0m/min.氣孔指數(shù)氣孔指數(shù)氣孔指數(shù)氣孔指數(shù)感應(yīng)磁場感應(yīng)磁場感應(yīng)電流感應(yīng)電流洛倫茲力洛倫茲力時間電流線圈中的交流電電感線圈感應(yīng)線圈洛倫茲力流動產(chǎn)生了電磁力驅(qū)動的流場產(chǎn)生了電磁力驅(qū)動的流場如果是液態(tài)金屬如果是液態(tài)金屬電磁感應(yīng)的原理電磁感應(yīng)的原理(After M. Tani M, Proceedings of 4th European Continuous Casting Conference, 2002)電磁連鑄（電磁連鑄（

8、EMC ）原理圖）原理圖(After M. Tani M, Proceedings of 4th European Continuous Casting Conference, 2002)鑄坯表面鑄坯表面沒有 EMC鋼號 :0.08%C有脈沖 EMC(After M. Tani M, Proceedings of 4th European Continuous Casting Conference, 2002)26夾雜物數(shù)量夾雜物數(shù)量0.25%C - 25#鋼(4000A)(After M. Tani M, Proceedings of 4th European Continuous Cast

9、ing Conference, 2002) 27內(nèi)容1.引言 純凈鋼概述2.純凈鋼生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)理念3.純凈鋼生產(chǎn)的主要技術(shù)和應(yīng)用這些技術(shù)后純凈鋼的物化特性3.1 降低氧化物夾雜總量3.2 減少大顆粒夾雜3.3 降低板坯表面及皮下夾雜物3.4 控制夾雜物化學(xué)成分 4.世界純凈鋼生產(chǎn)概況5.純凈鋼的特性和應(yīng)用結(jié)果6.經(jīng)濟可行性7.結(jié)論耦合析出模型簡圖耦合析出模型簡圖 (After T. Matsumiya, Mat Trans JIM, 1992)MnCr18.3Ni10.35C0.02Si0.51.1Al0.0015-0.0030O0.0040-0.0150Mo0.01Ca0.0005Mg0.

10、0004奧氏體不銹鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量百分比奧氏體不銹鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量百分比%）(After W. Yamada, et al., Proceedings of Intern Conf on Computer-assisted Materials Design and Process Simulation, 1993)實驗數(shù)據(jù)fs=0fs=0.5fs=0.8實驗數(shù)據(jù)fs=0fs=0.5fs=0.8100806040200100806040200501001502000501001502000Al2O3 濃度 (wt%)SiO2 濃度 (wt%)氧含量 (ppm)(a) (Al2O3)氧含量(p

11、pm)(b) (SiO2)Al2O3和和SiO2的含量的含量 是鋼中總氧含量的函數(shù)是鋼中總氧含量的函數(shù)(After W. Yamada et al., Proceedings of Intern Conf on Computer-assisted Materials Design and Process Simulation, 1993)不同溫度下夾雜物各相質(zhì)量分數(shù)不同溫度下夾雜物各相質(zhì)量分數(shù)(After W. Yamada et al., Proceedings of Intern Conf on Computer-assisted Materials Design and Process

12、Simulation, 1993)32內(nèi)容1.引言 純凈鋼概述2.純凈鋼生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)理念3.純凈鋼生產(chǎn)的主要技術(shù)和應(yīng)用這些技術(shù)后純凈鋼的物化特性3.1 降低氧化物夾雜總量3.2 減少大顆粒夾雜3.3 降低板坯表面及皮下夾雜物3.4 控制夾雜物化學(xué)成分 4.世界純凈鋼生產(chǎn)概況5.純凈鋼的特性和應(yīng)用結(jié)果6.經(jīng)濟可行性7.結(jié)論33對夾雜物敏感的鋼種對夾雜物敏感的鋼種(After K. Wunnenberg, Revue de Metallurgie, 2005)汽車車身零件（覆蓋件）汽車車身零件（覆蓋件）復(fù)雜車身零件（非覆蓋件）復(fù)雜車身零件（非覆蓋件）儀表用薄板儀表用薄板食品工業(yè)的薄壁罐頭食品工業(yè)

13、的薄壁罐頭顯像管的陰極罩顯像管的陰極罩 低低碳碳/超低碳鋼（超低碳鋼（LC/ULC Steels）管線鋼管線鋼海洋用鋼海洋用鋼 高強鋼高強鋼(High Tensile Steels)軸承鋼軸承鋼鐵軌鋼鐵軌鋼懸掛彈簧懸掛彈簧 高碳長材（高碳長材（High Carbon Long Products）其他其他34有害夾雜物的尺寸范圍有害夾雜物的尺寸范圍(After K. Wunnenberg, Revue de Metallurgie, 2005)35有害夾雜物的來源有害夾雜物的來源(After K. Wunnenberg, Revue de Metallurgie, 2005)36二次冶金二次冶金

14、(After K. Wunnenberg, Revue de Metallurgie, 2005)37不同形式的連鑄機和模鑄所占的比例不同形式的連鑄機和模鑄所占的比例(After K. Wunnenberg, Revue de Metallurgie, 2005)38控制大包下渣控制大包下渣(After K. Wunnenberg, Revue de Metallurgie, 2005)39中間包的大小中間包的大小(From K.Wunnenberg, Revue de Metallurgie, 2005)(After K. Wunnenberg, Revue de Metallurgie,

15、2005)40估計純凈鋼的增長量估計純凈鋼的增長量(After K. Wunnenberg, Revue de Metallurgie, 2005)超低碳鋼超低碳鋼低碳低碳鋼鋼管線管線鋼鋼彈簧彈簧鋼鋼高碳長材高碳長材評估數(shù)據(jù)評估數(shù)據(jù)所有數(shù)據(jù)所有數(shù)據(jù)41內(nèi)容1.引言 純凈鋼概述2.純凈鋼生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)理念3.純凈鋼生產(chǎn)的主要技術(shù)和應(yīng)用這些技術(shù)后純凈鋼的物化特性3.1 降低氧化物夾雜總量3.2 減少大顆粒夾雜3.3 降低板坯表面及皮下夾雜物3.4 控制夾雜物化學(xué)成分 4.世界純凈鋼生產(chǎn)概況5.純凈鋼的特性和應(yīng)用結(jié)果6.經(jīng)濟可行性7.結(jié)論42純凈鋼的需求純凈鋼的需求 （軸承鋼）（軸承鋼）(After

16、 K. Marukawa, Proc. ISIJ High Temperature Process Forum & JSPS 19th Committee, 1996)43(After H. Uchibori, 126th/127th Nishiyama Memorial Seminar, 1988) 夾雜物的厚度夾雜物的厚度 夾雜物的寬度夾雜物的寬度Y軸軸 : 極限折邊率極限折邊率 (%) 夾雜物的尺寸對夾雜物的尺寸對極限折邊率的影響極限折邊率的影響純凈鋼的需求純凈鋼的需求 （薄板）（薄板）44疲勞壽命與夾雜物成分的關(guān)系（閥用彈簧鋼）疲勞壽命與夾雜物成分的關(guān)系（閥用彈簧鋼）( After N. Ibaragi, 188th/189th Nishiyama Memorial Seminar, 2006)45( N. Ibaragi, 188th/189th Nishiyama Memorial Seminar, 2006)46經(jīng)濟可行性經(jīng)濟可行性 根據(jù)用戶所需的產(chǎn)品性能，合理決定成品價格，盡量降低生產(chǎn)