試析煉鋼—精煉—連鑄工藝生產高碳鋼的質量控制

孫學偉

摘 要：高碳鋼出現性能的不均勻、易脆斷與強度低等問題，致使產品質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量控制方式，以保證生產產品與相應的需求相符合。

關鍵詞：煉鋼；精煉；連鑄工藝；高碳鋼；質量

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，在工業的生產體系之中，有著重要價值，不少企業均開始研發和生產高碳鋼。然而，因為工藝與設備等受到限制，導致所產生的高碳鋼比較容易出現強度低與易脆斷等問題，嚴重影響了產品質量，同時導致高碳鋼市場的占有率受到影響，進而導致國內金屬業發展受到制約。

1 煉鋼過程中高碳鋼質量的有效控制

（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。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量。這就勢必要求對扒渣工藝的質量和鐵水的溫度進行嚴格的掌握，最終提高鋼材的質量。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生的化學熱量。在進行煉鋼工序的時候，應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，把鐵水里面的硫磷等元素脫離，讓其含量保持在4%以下，而使用扒渣設備就可以讓扒渣率保持在80%以上。

（2）轉爐冶煉。經過脫硫磷和扒渣工序以后，鐵水采用剩余的熱量繼續完成煉鋼過程。這種方法我們把它叫做轉爐煉鋼。轉爐煉鋼有著很多其他方法不具備的優點，比如產量高效率高損耗低。制造高碳鋼就是主要通過這種方法來完成。轉爐煉鋼經常主要采用的方法有氧氣頂吹轉爐、高拉碳補吹、低拉碳增碳等相結合的生產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過爐頂送入爐內部。這樣碳氧氣和鐵水在高溫的條件下就會發生氧化反應，進而實現成分以及溫度的把控，但是，再具體的過程中我們應該對鋼水采樣做出化驗，確保質量的合格。

2 高碳鋼精煉過程中質量的控制

（1）高碳鋼中的硫含量的調節和控制。硫化物是一種非金屬的雜質，在高碳鋼的偏析中，會讓鐵素體發生嚴重的晶格變形，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量等級。所以有必要對其進行脫硫處理。脫硫反應是一個吸收熱量的化學反應，經常采用的是爐渣反應，讓鋼水里面的改鐵鋁硅等元素和硫發生反應，經過首次的送電完成以后，應該對鋼水實施充分的攪拌，促進其反應的進行，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，發生反應生成三氧化二鋁，所以在進行澆筑的時候，非常容易出現堵塞的情況。相反單，在里面加入鈣元素，就可以和三氧化二鋁發生化學反應，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，晶體的顆粒就會變為均勻的球狀顆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，可以提高高碳鋼再加工的塑性。

3 連鑄工藝的生產高碳鋼質量控制

（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的發生，我們應該積極的采用多種方法來有效避免，此類情況的發生。比如：對鋼包和中間包的鏈接的地方，應該使用長水口，為的是預防鋼包下渣，降低雜質的含量，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，減少氧化物的危害，改善鑄坯的質量。

（2）電磁攪拌及輕壓下的技術。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，會產生中心碳偏析的情況出現，就得大力的使用可以發出線性磁場的機器，讓鋼水根據磁場的運行方向產生晶體的移動，還可以調節電流的大小，進而調節攪拌的力量，讓那些熔點低的物質充分的分散。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象的發生。

（3）澆鑄溫度的有效控制。過度的發達得瑟柱狀晶體會導致連鑄坯的中心發生偏析的情況出現，反過來，澆筑的溫度又會對柱狀晶的形成產生一定的影響。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，以及預防發生污染等現象。針對上述問題，就得通過調節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，降低外來物質的入侵可能性。通過顯微鏡可以觀察到，在不同的溫度下的鋼金相的結構形貌，結果發現，當溫度越高的時候，柱狀晶的顆粒尺寸就越大，偏西的現象也就越明顯。所以，中心鎖孔等問題就會出現，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生形變。

4 結語

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。然而現在是市場經濟，一個競爭力特別強的時代，所以只有提高自身的質量才是根本，這樣企業才可以可持續發展，具備持久的生命活力。說白了，在進行煉鋼的過程中，必須嚴把質量關，確保所有的產品符合質量要求。

參考文獻：

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