【成果概述】

夹杂物控制一直是阻碍我国钢材质量提高的技术壁垒。尽管近年来我国冶金装备及工艺技术进步迅速，钢材洁净度显著提高，但具有自主知识产权的原创性夹杂物控制技术极度匮乏，钢中夹杂物控制水平一直低于国际先进水平，不能完全满足高端钢材的需求，严重影响了优特钢材的质量和竞争力。

钢液中弥散微小气泡具有良好的去除夹杂物效果。近年来本梯队进行了微小气泡去除夹杂物技术研发，提出了增氮析氮法去除钢中夹杂物技术，在吹氩站或LF（钢包精炼炉）精炼过程中向钢液吹氮增氮，在 VD（真空脱气）或 RH 真空处理过程使钢液析氮，在钢液内夹杂物表面析出微小氮气泡，微小氮气泡捕捉钢中夹杂物并上浮去除。先后进行了实验室和工业应用研究，结果表明采用常规压力进行钢液增氮和真空析氮处理后，钢中全氧及夹杂物也能得到良好控制。同时，本梯队提出了“增氢析氢法去除钢中夹杂物技术”研究，通过向钢液中通入氢气、焦炉煤气或天然气，使钢液增氢；钢液精炼脱氧后，对该钢液进行真空处理，钢中溶解氢以夹杂物为异质形核核心生成大量弥散细小氢气泡，气泡携带夹杂物上浮，并在上浮过程中继续捕捉夹杂物，促进夹杂物上浮去除。由于氢原子小、氢在钢液中扩散系数大，钢液增氢和析氢较增氮和析氮容易，更容易在钢中析出弥散微小气泡，实现夹杂物深度去除；同时，真空处理过程钢液中氢容易去除，现代钢液真空脱气精炼已能将钢中残余氢控制在 1-2×10 -6 以下，不易对钢材质量和性能产生危害，该技术具有良好的应用前景。

【推广应用情况】

在石钢非调质钢生产中得到应用。在 LF 精炼通过钢包底部透气塞向 100 吨钢液吹入氮气 20 分钟，氮气流量为 200NL/min，使钢液增氮；采用 VD 精炼对钢液真空处理 17 分钟，生产的非调质钢铸坯中氧含量平均为11×10 -6 、夹杂物数量为 50/mm 2 ，较常规工艺技术生产的非调质钢铸坯氧含量16×10 -6 和夹杂物数量 131/mm 2 显著降低。

【技术优势】

1、在现有精炼生产工艺流程和设备直接应用，无大规模设备改造工作，投入应用快；

2、采用氮气和氢气，成本低。

【性能指标】

1、钢中大于 15μm 氧化物夹杂尺寸全部去除；

2、钢中大于 1μm 氧化物夹杂数量降低 30%以上。

【市场分析】

拟在钢铁生产企业推广应用。

【经济效益】

显著提高产品洁净度，产品竞争力，提高产品合格率。通过提升产品质量及降低废品率，每吨钢可产生 100-1000 元效益。

【成果亮点】

1、具有自主知识产权，研究成果已授权发明专利 2 项。

2、成果来源：自然基金项目“增氢析氢法钢中夹杂物深度去除基理研究”。

3、技术先进性：国际领先。利用钢液中夹杂物作为氮/氢气泡在钢液内部生成的异质形核核心，促进微小气泡在钢液内部析出，气泡尺寸气泡、分布弥散；微小弥散气泡捕捉去除夹杂物效率高，夹杂物去除效果好。