試析煉鋼—精煉—連鑄工藝生產(chǎn)高碳鋼的質(zhì)量控制

孫學偉

摘 要：高碳鋼出現(xiàn)性能的不均勻、易脆斷與強度低等問題，致使產(chǎn)品質(zhì)量無法與市場需求相符合。本文主要分析了煉鋼、精煉以及連鑄過程高碳鋼質(zhì)量控制方式，以保證生產(chǎn)產(chǎn)品與相應(yīng)的需求相符合。

關(guān)鍵詞：煉鋼；精煉；連鑄工藝；高碳鋼；質(zhì)量

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.13.034

高碳鋼指的是碳含量只有0.6-1.7特種的鋼材，這種鋼材比較堅硬，回火與淬火的性能比較好，在工業(yè)的生產(chǎn)體系之中，有著重要價值，不少企業(yè)均開始研發(fā)和生產(chǎn)高碳鋼。然而，因為工藝與設(shè)備等受到限制，導致所產(chǎn)生的高碳鋼比較容易出現(xiàn)強度低與易脆斷等問題，嚴重影響了產(chǎn)品質(zhì)量，同時導致高碳鋼市場的占有率受到影響，進而導致國內(nèi)金屬業(yè)發(fā)展受到制約。

1 煉鋼過程中高碳鋼質(zhì)量的有效控制

（1）鐵水進行預處理操作。煉鋼的具體過程實際上就是把鐵轉(zhuǎn)化為鋼，具體的工序是把鐵融化，對其進行提煉，去除鐵里面的雜質(zhì)。因此，在整個提煉的過程中，鐵水元素的含量以及煉鐵溫度都會直接影響鋼材的質(zhì)量。這就勢必要求對扒渣工藝的質(zhì)量和鐵水的溫度進行嚴格的掌握，最終提高鋼材的質(zhì)量。鐵水的溫度很高，這主要是由于鐵在高溫熔融的時候很高的物理溫度，此外，還包括里面的其他化學元素和鐵一起熔融的時候產(chǎn)生的化學熱量。在進行煉鋼工序的時候，應(yīng)該保持鐵水的溫度不能低于1250°以上。所以，就得通過攪拌的方法或者是加入脫硫物質(zhì)，把鐵水里面的硫磷等元素脫離，讓其含量保持在4%以下，而使用扒渣設(shè)備就可以讓扒渣率保持在80%以上。

（2）轉(zhuǎn)爐冶煉。經(jīng)過脫硫磷和扒渣工序以后，鐵水采用剩余的熱量繼續(xù)完成煉鋼過程。這種方法我們把它叫做轉(zhuǎn)爐煉鋼。轉(zhuǎn)爐煉鋼有著很多其他方法不具備的優(yōu)點，比如產(chǎn)量高效率高損耗低。制造高碳鋼就是主要通過這種方法來完成。轉(zhuǎn)爐煉鋼經(jīng)常主要采用的方法有氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐、高拉碳補吹、低拉碳增碳等相結(jié)合的生產(chǎn)工藝當把鐵水倒進爐子里面的時候，采用高壓的氧氣氣流把其經(jīng)過爐頂送入爐內(nèi)部。這樣碳氧氣和鐵水在高溫的條件下就會發(fā)生氧化反應(yīng)，進而實現(xiàn)成分以及溫度的把控，但是，再具體的過程中我們應(yīng)該對鋼水采樣做出化驗，確保質(zhì)量的合格。

2 高碳鋼精煉過程中質(zhì)量的控制

（1）高碳鋼中的硫含量的調(diào)節(jié)和控制。硫化物是一種非金屬的雜質(zhì)，在高碳鋼的偏析中，會讓鐵素體發(fā)生嚴重的晶格變形，這樣做出來的鋼材特別脆，可塑性可焊接性都是非常的低。因此，硫含量的高低會直接決定鋼材的好壞以及質(zhì)量等級。所以有必要對其進行脫硫處理。脫硫反應(yīng)是一個吸收熱量的化學反應(yīng)，經(jīng)常采用的是爐渣反應(yīng)，讓鋼水里面的改鐵鋁硅等元素和硫發(fā)生反應(yīng)，經(jīng)過首次的送電完成以后，應(yīng)該對鋼水實施充分的攪拌，促進其反應(yīng)的進行，最終去除里面的硫。

（2）溫度的控制與鈣處理鋼水的軟吹工藝。鋼水在完成鋁脫氧的工序以后，發(fā)生反應(yīng)生成三氧化二鋁，所以在進行澆筑的時候，非常容易出現(xiàn)堵塞的情況。相反單，在里面加入鈣元素，就可以和三氧化二鋁發(fā)生化學反應(yīng)，形成熔點低的鋁酸鈣，這樣就能夠有效解決出水口堵塞問題。按照溫度加入合適的量的硅鈣芯線，使用1.5m/s左右的速度，把芯線加入鋼水的中部，并對鈣化后上浮的雜物輕輕的吹大約10min。

（3）高碳鋼之中的鋁的含量控制。采用金相檢測的手段，分析高碳鋼中的鋁含量，結(jié)果表明，里面的鋁含量直接影響形變的能力大小。當里面的鋁含量小于2%的時候，高碳鋼在進行淬火和回火工序的時候，晶體的顆粒就會變?yōu)榫鶆虻那驙铑w粒同時球光體片層的距離也會變小。但是，當鋁含量在大于2%的時侯，高碳鋼中的奧氏體晶粒的尺寸就會減小，同時對高碳鋼的碳元素能夠有效的抑制，進而使得熱加工性能變得更為糟糕。所以，我們可以采用淬火等簡單工藝把高碳鋼中鋁含量控制在2%以內(nèi)，可以提高高碳鋼再加工的塑性。

3 連鑄工藝的生產(chǎn)高碳鋼質(zhì)量控制

（1）中間包冶金。鋼坯澆筑的時候，鑄坯的最后步驟就是包冶

金，這也是鋼坯澆筑得非常特別重要的一個部分，為達到預防再次氧化反應(yīng)的發(fā)生，我們應(yīng)該積極的采用多種方法來有效避免，此類情況的發(fā)生。比如：對鋼包和中間包的鏈接的地方，應(yīng)該使用長水口，為的是預防鋼包下渣，降低雜質(zhì)的含量，減慢鋼水的流速，讓其保持靜止，控制中間包的溫度，避免中心偏析的出現(xiàn)，減少氧化物的危害，改善鑄坯的質(zhì)量。

（2）電磁攪拌及輕壓下的技術(shù)。在鋼坯制造的末尾，也就是鑄坯塊固定的開始的時候，鋼水具有一定的流動性，會產(chǎn)生中心碳偏析的情況出現(xiàn)，就得大力的使用可以發(fā)出線性磁場的機器，讓鋼水根據(jù)磁場的運行方向產(chǎn)生晶體的移動，還可以調(diào)節(jié)電流的大小，進而調(diào)節(jié)攪拌的力量，讓那些熔點低的物質(zhì)充分的分散。這樣做的工作原理是通過金屬和非金屬對磁場感應(yīng)力的大小，來進一步控制鋼水的攪拌，另外能夠避免中心縮孔現(xiàn)象的發(fā)生。

（3）澆鑄溫度的有效控制。過度的發(fā)達得瑟柱狀晶體會導致連鑄坯的中心發(fā)生偏析的情況出現(xiàn)，反過來，澆筑的溫度又會對柱狀晶的形成產(chǎn)生一定的影響。高碳鋼的連鑄是為了解決一些存在的問題，比如制備致密的、鎖孔的偏析的連鑄賠，以及預防發(fā)生污染等現(xiàn)象。針對上述問題，就得通過調(diào)節(jié)鑄坯的柱狀晶以及等軸晶的含量，第二種就是改變鋼水的再次氧化反應(yīng)，降低外來物質(zhì)的入侵可能性。通過顯微鏡可以觀察到，在不同的溫度下的鋼金相的結(jié)構(gòu)形貌，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當溫度越高的時候，柱狀晶的顆粒尺寸就越大，偏西的現(xiàn)象也就越明顯。所以，中心鎖孔等問題就會出現(xiàn)，且越來越嚴重。相反，當溫度下降的時候，，鑄坯的橫向等軸晶粒度就變得越來越大，這樣的情況是有利于金屬的發(fā)生形變。

4 結(jié)語

總的來說，高碳含量的鋼材具備很高的價值，這是由他的實用性決定的，因為他在市場上有著很大的提升空間。然而現(xiàn)在是市場經(jīng)濟，一個競爭力特別強的時代，所以只有提高自身的質(zhì)量才是根本，這樣企業(yè)才可以可持續(xù)發(fā)展，具備持久的生命活力。說白了，在進行煉鋼的過程中，必須嚴把質(zhì)量關(guān)，確保所有的產(chǎn)品符合質(zhì)量要求。

參考文獻：

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