目前国内外大规模生产的IF洁净钢中C、S、P、N、H、T.O之和不大于100×10-6,不少冶金学家将超洁净钢界定为C、S、P、N、H、T.O质量分数之和不大于40×10-6,作者认为,针对不同钢种及要求,采用不同精炼手段,各个突破,可以达到上述洁净要求。
　　Kiedssling提出夹杂物“临界尺寸”的概念,根据断裂韧性KIC的要求,夹杂物“临界尺寸”为5～8μm。当夹杂物小于5μm时,钢材在负荷条件下,不再发生裂纹扩展,可将此界定为超洁净钢标准之一。
　　近年来，加拿大Mitchell教授和新日铁Fukumoto博士提出“零氧化物夹杂钢”的概念,所谓“零氧化物夹杂钢”,并非钢中无夹杂物,而是其尺寸小于1μm,无法用光学显微镜观察到,预示其抗疲劳性能将有大幅度提高。本文分析研究制备“零夹杂钢”理论依据,提出其制备工艺技术。
1 超洁净钢
1.1 超低硫钢
1.1.1 超低硫钢的技术要求
　　硫在钢中以硫化物(MnS、FeS、CaS等)形式存在,对力学性能的影响是:(1)使钢材横向、厚度方向强度、塑性、韧性显著低于轧制方向(纵向),特别是钢板低温冲击性能;(2)显著降低钢材抗氢致裂纹能力,因此用于海洋工程、铁道桥梁、高层建筑、大型储氢罐,钢板[S]≤50×10-6。硫还影响钢材抗腐蚀性能,用于输送含H2S等酸性介质油气管线钢,[S]降至(5～10)×10-6。此外硫对钢材热加工性能、可焊性均发生不利影响。
1.1.2 生产超低硫钢的技术
　　生产超低硫钢流程:
(1)新日铁大分厂生产深冲钢板转炉流程:
铁水沟脱硅→铁水喷粉深脱硫→LBPOB转炉脱碳→RH2PB循环脱气喷粉。
用CaO+CaF2粉剂喷粉,脱硫率达80%,[S]达10×10-6。技术关键在于提高转炉铁水装入比,减少铁水带入渣。真空喷粉RH-PB或V-KIP可避免钢水翻腾、氧化与吸氮,但真空设备昂贵。
(2)德国Aosta生产高速钢、不锈钢流程:
电弧炉初炼→Iop2VOD脱磷→扒渣→LF升温脱硫→VD脱气。
在电弧加热钢包中脱硫,若渣系选择合适,[S]可降至6×10-6。
1.2 低磷钢与超低磷钢
　　由于磷是表面活性杂质,在晶界及相界面偏析严重,往往达到平均浓度的数千倍,因此洁净钢要求[P]≤100×10-6,超纯净钢如[Ni]9%、作低温储罐用钢,[P]≤30×10-6,川崎水岛厂生产极低磷低温容器罐用钢,在鱼雷车内将[Si]脱除[Si]≤0.15%～0.20%,采用Fe2O3-CaO-CaF2系,碱度B=2.5～5.0的渣处理后[P]为0.015%,氧气转炉内继续脱磷+RH-KPB深脱磷,[P]≤20×10-6。对于含Cr高的不锈钢及耐热合金,可用喂线法加入微量Mg和Ca形成Mg3P2和Ca3P2,实现还原脱磷。
1.3 低氮钢
1.3.1 低氮钢的技术要求
　　氮对钢材的危害是:(1)加重钢材时效;(2)降低钢材冷加工性能;(3)使焊接热影响区脆化。
新一代IF钢冷轧板[N]≤25×10-6。厚板为保证焊接热影响区韧性与塑性[N]≤20×10-6。高纯铁素体不锈钢Cr26Mo,铬很高,钢液中N溶解度极高,仍要求钢中[N]≤50×10-6。
1.3.2 生产低氮钢的技术
　　V-KIP真空喷粉脱氮,[N]≈35×10-6,继续脱氮无效果。
　　在转炉、电弧炉氧化期、VOD、AOD脱碳的同时,脱氮效果均非常明显。张柏汀等提出转炉脱碳过程中脱氮速度与脱碳速度的关系式,由于吹氧脱碳,产生大量CO,CO气泡对氮来说是小真空室,所以它能带走氮,可用西华特定律来解释。[N]≤30×10-6时仍可进一步脱氮。对高纯铁素体不锈钢,作者采用VCR精炼冶炼。

　　　　　　　　　　　　　　　　　——本文摘自《中国金相分析网》