鋼中的殘余元素問題是冶金工業(yè)面臨的重要問題之一。在煉鋼過程中，煉鋼原料(包括鐵水、廢鋼及鐵合金等)會將大量雜質(zhì)元素帶入煉鋼爐中。其中一部分雜質(zhì)元素可以去除，但仍有一部分雜質(zhì)元素將留在鋼中，這一部分雜質(zhì)(非有意添加的合金元素)統(tǒng)稱為殘余元素。這些殘余元素是鋼材質(zhì)量產(chǎn)生不穩(wěn)定的主要因素之一。某些殘余元素易于偏析，即使其含量很低，也會對鋼材性能產(chǎn)生很強的負面作用。如軸承鋼中的殘余鈦就是一個典型的案例。Ti易與N 反應(yīng)產(chǎn)生高硬度夾雜物，極大影響軸承鋼的使用壽命。
1、殘余元素的分類
將已知的一部分鋼中殘余元素按其氧化勢分為三類，如下表。它們在煉鋼過程中分別表現(xiàn)為完全保留、部分保留和極少保留。
第一類元素的氧化勢低于鐵，在煉鋼時不參與氧化反應(yīng)，最終幾乎全部積存在鋼鐵產(chǎn)品中。
第二類殘余元素的氧化勢與鐵接近，在煉鋼的吹煉過程中，僅有一部分被氧化除去，其去除程度與元素本身特性有關(guān)。
第三類元素氧化勢高于鐵，在鋼水吹煉過程中，它們首先被氧化進入爐渣中除去，僅剩余極少一部分進入產(chǎn)品中。
因此，鋼中的殘余元素問題，實際上只有第一類和第二類所含的15種元素。其中8種元素為全保留元素，7種元素為部分保留元素。
2、鋼中殘余元素的來源
我國是一個共生鐵礦較多的國家，共生鐵礦中包括V、Ti、P、As、Sn、Sb、Re(稀土元素)等，在冶煉時帶入鋼材中。
除了原生鐵礦帶入鐵水中的殘余元素以外，鋼水中的殘余元素最大來源是廢鋼，主要分為：
(1)廢鋼中的合金鋼。目前煉鋼廠沒有經(jīng)濟有效的技術(shù)，來分選合金鋼與普碳鋼，而在一些中、高合金鋼中含有種類繁多的合金元素。在鋼的再循環(huán)中，這些合金元素將作為殘余元素進入鋼中;
(2)廢鋼中的表面涂層或鍍層。其中產(chǎn)生問題最多的是鍍錫板，它是作為罐頭盒進入廢鋼循環(huán)的，其他的鍍層包括銅、鎳和鉻等;鍍鋅板也有廣泛應(yīng)用，但鋅在煉鋼中可基本去除而無需考慮;
(3)廢鋼原料中裹雜的有色金屬。最重要的有汽車廢鋼，其中夾雜一些微型電機，主要雜質(zhì)為銅。
市面上，殘余元素含量最多的是銅，銅主要是由汽車廢鋼進入煉鋼爐。據(jù)估計目前煉鋼廠混合廢鋼中平均含銅量大約在0.3%左右，具體含量多少取決于合金鋼的來源及所占比例。
鋼中的殘余Sb和As主要來源于原生鐵礦，當含有這些雜質(zhì)的廢鋼進入循環(huán)使用時，它們可以被稀釋，但殘量將在鋼中逐漸積累。鋼中的H和N主要來源于煉鋼時的車間氣氛，其含量主要取決于不同的鋼種成分和煉鋼工藝。 （未完待續(xù)）
文章摘自：冶金技術(shù)網(wǎng)
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