鋼鐵中殘余元素的控制標準及對應措施

來源：津鈉儀器（上海）有限公司 2025年07月30日 07:48

在不同鋼種中，殘余元素的控制標準不能一概而論。本文簡單整理了部分廠家對于殘余元素的控制標準和控制措施，作為鋼鐵產品相關企業的參考資料。由于目前還沒有專門的殘余元素相關國家或國際標準，所以具體的控制指標，就需要各廠家依據自身及終端客戶的要求來制定了。

一、殘余元素的控制標準
國外有關鋼廠主要靠嚴格控制鋼中殘余銅、錫、銻和砷等元素的含量來降低或消除鋼材表面網狀裂紋(即熱脆)。生產中一般按照1200℃等溫截面上的銅和錫含量近似關系(Cu+6Sn=9/E)，并假設鋼中的銻與錫為等效來進行控制，即：Cu+6×(Sn+Sb)<9/E

其中

① E為鋼坯表面銅、錫、銻等的富集系數，E=(Cu、Sn、Sb等富集后的含量)/(鋼中Cu、Sn、Sb等的原始含量);

② 鋼中有殘鎳存在時，可用E=(富集后的鎳含量)/(鋼中原始鎳含量)來表示;

③ E值是與生產廠鋼坯加熱時氧化程度有關的數值，大致取值范圍波動在20～50之間，氧化程度越大，E值越高。

英國某鋼廠的研究發現，鋼中殘余銅、錫等按式：Cu+6×(Sn+Sb)≤0.4%進行控制時，可以有效預防網狀裂紋的發生(E值為20～25)。

德國曼內斯曼無縫鋼管廠對鋼中殘余元素銅、錫等元素按式：Cu+6×(Sn+Sb)≤0.3%進行控制(E值為30左右)。

國外某些鋼廠對鋼中殘余有害元素含量的限制標準如表1所示。日本的片山鋼廠提出各類鋼材中銅、錫的限制含量如表2所示。

表1. 國外一些鋼廠對鋼中殘余元素含量的限制標準

表2. 日本片山鋼廠各類鋼材中Cu、Sn的限制含量(%)

國內某鋼鐵公司技術中心在《 As、Cu、Pb、Sn等殘余元素對冷軋板產品的影響及控制研究項目階段》中總結，薄板坯鋼材中殘余元素總量應控制在0.20%以下。

不同薄板產品所允許的*大殘余元素值(Cu、Ni、Cr、Mo與Sn的總含量)：飲料罐板材為0.18%;深沖板材為0.26%;低碳板材為0.30%;普通板材為0.315%。

據珠鋼的資料介紹，珠鋼殘余元素含量控制為：[Cu]<0.****，[Sn]<0.015%，[As]<0.030%。

二、殘余元素的控制措施
目前，有以下幾種方法可以降低殘余元素含量或其影響。
1.添加抑制元素
添加抑制元素(B、Ti等)是減輕銅對鋼性能不利影響較為有效的方法。它們或與銅在晶界形成合金，或增加銅在奧氏體中的溶解度，來減少或消除銅含量超標所造成的熱脆性。
添加稀土元素(La、Ce等)可有效抑制Sn、Sb等“五害元素”對鋼性能的影響，如La、Ce分別能有效抑制Sn和Sb的偏聚。
2.固態廢鋼預處理技術
固態廢鋼預處理是降低或消除殘余有害元素不利影響的有效方法之一。常用處理技術主要有機械挑選法、含銅廢鋼冷凍處理、選擇性熔化、鉛浴或鋁浴法、電化學方法、氯化法、氨浸出法、硫化渣法等多種方法。
3.鋼液脫除技術
根據殘余元素在煉鋼中的行為不同，Zn、Pb、Sb等為易去除元素，Cu、Sn、Ni、Mo 等特別是Cu、Sn為難去除元素。近年來研究開發的鋼液脫除技術包括熔體過濾法和反過濾法、蒸發法(銨鹽法等)。對不同元素去除難易不同，采取相應不同方法。
4.配料稀釋法
這是我國電弧爐煉鋼生產中普遍采用的一種處理方法。生產中常用DRI、碳化鐵、高爐鐵水等廢鋼代用品來稀釋鋼液，逐漸形成良性循環來控制鋼的純凈度。

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