化合水

燃料中的结晶水

化合水（combined water）是指燃料中的结晶水，又称结合水。以OH-、H+或H3O+等形式存在于化合物或矿物中的水。

产品简介

由于新钢冶炼产能及品种结构的变化，钢中氢含量的情况被越来越关注。氢是钢中的有害元素，表现在两个方面: 一是溶入钢中使钢的塑性和韧性降低，引起氢裂; 二是当氢从钢中析出时，会造成内部裂纹性质的缺陷。白点是这类缺陷中最突出的一种，它使钢的力学性能降低，热处理淬火时使零件开裂，使用时造成零件的断裂。为了控制钢水中氢的产生，就必须设法在钢铁冶金过程中最大限度地控制水分的带入。从影响钢水中氢含量的炼钢辅料入手，从化合水的角度进行系统的检测和研究分析，提出了炼钢辅料中化合水的质量控制措施，并把对辅料功能、质量的关注上升到关注提高品种钢质量的高度。

检测方法

炼钢辅料中化合水的检测

1 炼钢辅料的种类

炼钢用辅料品种较多，根据炼钢流程主要的炼钢用辅料分为以下几类: 铁水预处理类、转炉炼钢类、精炼炉类、中包连铸类等。

从钢中氢的来源理论分析: 氢在炉气中的分压力很低，大气中氢的分压力为0． 053 Pa，因此钢中氢主要是由炉气中水蒸汽的分压力决定的。氢进入钢液的主要途径如下: 通过废钢表面的铁锈( αFeO·γFe2O3·2H2O) ，铁合金中的氢，增碳剂、脱氧剂、覆盖剂、保温剂、造渣剂等炼钢辅料中的水分，未烘烤干的钢包、中间包及中注管中的水分，结晶器渗水及大气中的水分与钢液和炉渣作用而进入钢液中。

2.炼钢辅料中的化合水及其检测方法

对炼钢辅料中的水分通常会进行水分常规检测，这里的检测通常是指游离水的检测，而对于其化合水的检测，大多钢厂基本上没有开展此项工作。

游离水又称自由水分，是指物料中所含的水分超出与空气中水蒸汽分压相等时的多余水分，用一句通俗的话来表述就是物料在100 ℃左右的温度下干燥失重至恒量时丢失的水分，也就是通常的结算水分。

化合水是指辅料中的结晶水，及以OH －、H + 或H3O + 等形式存在于物料中的水。化合水通常在100 ℃左右的温度下干燥是不会丢失的( 少数物料如石膏类品种除外) 。

化合水的概念理论上有解释，但在相关的产品标准或分析检测标准中并没有相关的检测方法，为此我们使用了自已开发的化合水检测方法———无水高氯酸镁吸收重量法，主要原理是: 试样在管式炉中加热至1 000 ℃时，化合水从辅料中分解，通入高纯氩气作为载气，化合水随载气带出，由装有强力吸水剂无水高氯酸镁的吸收管吸收后称量，并通过吸收管的增重计算出辅料中结晶水的含量。该法在辅料的检测应用中重现性良好，其精密度和准确度符合检测误差要求。

3.炼钢辅料化合水的基本情况

我们对现有的部分炼钢辅料进行了化合水的检测。游离水与化合水含量之间没有直接的对应关系，主要的炼钢辅料的化合水含量比较高，总体的趋势是含钙、镁元素的辅料中化合水的含量较高，如低碳碱性覆盖剂、终渣改性球、铝钙钢水脱硫剂等，高含量的化合水对炼钢控氢是不利的。

技术指标

制定炼钢辅料化合水技术指标

炼钢辅料化合水的含量高低对于炼钢生产控氢有影响，为此，新钢引入辅料产品中化合水的检测，并在采购合同中规范了化合水为重要技术指标。并根据炼钢炉前、放钢后、精炼、连铸等不同工艺所用的不同辅材进行细分，严格规定了不同层次的化合水的允许量。如精炼、连铸阶段对于水分含量要求严格，此时的精炼剂、保护渣的化合水考核就控制在不超过0． 50%; 转炉氧化阶段，对于使用水分含量不高的辅料，辅料的化合水可以放宽至1% ～ 5%;少数辅料也可以不规定化合水的含量。

控制措施

化合水控制主要有两个方面:

1) 辅料生产过程中的原材料控制，在炼钢辅料中的脱硫辅料大量使用了石灰类物质作为基料，因此提高或提升回转窑石灰质量，对于化合水的控制十分重要; 在覆盖剂或保护渣类产品中提出尽量使用预熔工艺生成有一定化学结构的、稳定的化合物或固熔物，而不是简单的混配，这对于化合水的控制十分有效; 针对个别化合水极高的产品，对其原材料进行分析，如终渣改性球中化合水高达7% 左右，生产工艺使用了自身的水化反应而成，导致化合水居高不下，因此提出了变更配方或添加适量的黏结剂以达到保镁降水的作用;

2) 对于产品的包装和保质期要引起足够的重视，如RH 低碳脱硫剂这类化合水要求高的产品应双层包装最好加薄膜，含石灰质的辅料尽量少曝露在空气中等。

总结

经过一年多炼钢辅料中化合水的控制实践，取得了阶段性的效果:

1) 淘汰了落后及效果差的炉辅料产品10 余种: 如一般的脱硫产品、脱氧产品等;

2)对炼钢用的覆盖剂产品进行优化，由原来的7 种精简为3 种，覆盖剂的功能效果大大提高，其使用量也大大减少;

3) 部分辅料系列产品内在质量的提高，使用量大大减少，减轻了工人的劳动强度，改善了炼钢作业环境;

4) 炉辅料的总水分大大减少，质量和功能大大提高，提高了钢水的纯净度，同时达到了降本增效的目的。

全国各地天气预报查询

上海市

市辖区

云南省

临沧市