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钢铁中残余元素的控制标准及对应措施

在不同钢种中，残余元素的控制标准不能一概而论。本文简单整理了部分厂家对于残余元素的控制标准和控制措施，作为钢铁产品相关企业的参考资料。由于目前还没有专门的残余元素相关国家或国际标准，所以具体的控制指标，就需要各厂家依据自身及终端客户的要求来制定了。

一、残余元素的控制标准
国外有关钢厂主要靠严格控制钢中残余铜、锡、锑和砷等元素的含量来降低或消除钢材表面网状裂纹(即热脆)。生产中一般按照1200℃等温截面上的铜和锡含量近似关系(Cu+6Sn=9/E)，并假设钢中的锑与锡为等效来进行控制，即：Cu+6×(Sn+Sb)<9/E

其中

① E为钢坯表面铜、锡、锑等的富集系数，E=(Cu、Sn、Sb等富集后的含量)/(钢中Cu、Sn、Sb等的原始含量);

② 钢中有残镍存在时，可用E=(富集后的镍含量)/(钢中原始镍含量)来表示;

③ E值是与生产厂钢坯加热时氧化程度有关的数值，大致取值范围波动在20～50之间，氧化程度越大，E值越高。

英国某钢厂的研究发现，钢中残余铜、锡等按式：Cu+6×(Sn+Sb)≤0.4%进行控制时，可以有效预防网状裂纹的发生(E值为20～25)。

德国曼内斯曼无缝钢管厂对钢中残余元素铜、锡等元素按式：Cu+6×(Sn+Sb)≤0.3%进行控制(E值为30左右)。

国外某些钢厂对钢中残余有害元素含量的限制标准如表1所示。日本的片山钢厂提出各类钢材中铜、锡的限制含量如表2所示。

表1. 国外一些钢厂对钢中残余元素含量的限制标准

表2. 日本片山钢厂各类钢材中Cu、Sn的限制含量(%)

国内某钢铁公司技术中心在《 As、Cu、Pb、Sn等残余元素对冷轧板产品的影响及控制研究项目阶段》中总结，薄板坯钢材中残余元素总量应控制在0.20%以下。

不同薄板产品所允许的*大残余元素值(Cu、Ni、Cr、Mo与Sn的总含量)：饮料罐板材为0.18%;深冲板材为0.26%;低碳板材为0.30%;普通板材为0.315%。

据珠钢的资料介绍，珠钢残余元素含量控制为：[Cu]<0.****，[Sn]<0.015%，[As]<0.030%。

二、残余元素的控制措施
目前，有以下几种方法可以降低残余元素含量或其影响。
1.添加抑制元素
添加抑制元素(B、Ti等)是减轻铜对钢性能不利影响较为有效的方法。它们或与铜在晶界形成合金，或增加铜在奥氏体中的溶解度，来减少或消除铜含量超标所造成的热脆性。
添加稀土元素(La、Ce等)可有效抑制Sn、Sb等“五害元素”对钢性能的影响，如La、Ce分别能有效抑制Sn和Sb的偏聚。
2.固态废钢预处理技术
固态废钢预处理是降低或消除残余有害元素不利影响的有效方法之一。常用处理技术主要有机械挑选法、含铜废钢冷冻处理、选择性熔化、铅浴或铝浴法、电化学方法、氯化法、氨浸出法、硫化渣法等多种方法。
3.钢液脱除技术
根据残余元素在炼钢中的行为不同，Zn、Pb、Sb等为易去除元素，Cu、Sn、Ni、Mo 等特别是Cu、Sn为难去除元素。近年来研究开发的钢液脱除技术包括熔体过滤法和反过滤法、蒸发法(铵盐法等)。对不同元素去除难易不同，采取相应不同方法。
4.配料稀释法
这是我国电弧炉炼钢生产中普遍采用的一种处理方法。生产中常用DRI、碳化铁、高炉铁水等废钢代用品来稀释钢液，逐渐形成良性循环来控制钢的纯净度。

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