鋼鐵冶金技術的進步及對焊接冶金方面的相關思索

摘 要：隨著當前我國鋼鐵工業的不斷發展，促使鋼業冶金技術為適應社會發展需求而出現明顯進步，同時創新應用鋼鐵冶金技術在一定程度上對焊接冶金工藝產生的較大的影響，因此本文主要是分析鋼鐵冶金技術的進步應用，并對焊接冶金方面展開思索，旨在進一步推動鋼鐵冶金技術的創新應用，實現鋼鐵行業健康、持續發展。

關鍵詞：鋼鐵;冶金技術;焊接冶金;相關思索

前言

在近年來，我國的鋼鐵冶金技術取得了較大的成就，在煉鋼技術、軋鋼技術、熱處理技術以及微合金化技術中都有明顯的進步，能夠優化鋼的組織類型和組織比例。同時在鋼鐵焊接冶金工藝中，需要充分考慮焊接熔池的保護以及凈化，注重對焊縫金屬晶粒細化等，確保鋼鐵冶金的效果和性能得到提升。

1?? 鋼鐵冶金技術的進步

1.1???? 煉鋼技術的應用進步

現階段我國鋼鐵工業中的冶煉、軋制以及熱處理工藝基于現代化科學技術取得了較大的進步，如圖1所示為鋼鐵冶金的工藝流程。在近年來煉鋼工藝在發展中主要應用氧氣頂吹煉鋼、頂底復合吹煉轉爐煉鋼以及感應爐和電渣爐煉鋼等。其中在電爐煉鋼工藝中堿性電弧爐技術是主要的煉鋼技術，其爐外精煉具有大幅提高鋼質量、減少冶煉時間的優勢。一般應用的技術方法有真空脫氣脫氧法、真空循環脫氣法、真空吹氧脫碳法等。真空脫氣脫氧法即是在鋼液冶煉完成之后，再進行脫氧處理;而真空循環脫氣法則是促使鋼液在真空、重力、吹氬等作用下進入到真空室內，然后再進行脫氣處理;真空吹氧脫碳法則受在對不銹鋼進行冶煉時，將碳含量降低到0.02%-0.08%的范圍之內，此時鉻不會被氧化，從而能夠相對有效的將氣體和雜質進行去除，保障鋼的純凈程度[1]。在煉鋼技術的實際應用過程中為了保障爐外精煉的技術效果，則需要對鐵水進行一定的預處理，則是采取脫硫、脫硅和脫磷等工藝手段，提高鋼的純凈程度，進一步提升冶煉鋼鐵的力學性能。

1.2???? 軋鋼技術的應用進步

在鋼鐵冶煉技術中的軋鋼工藝中進步比較明顯的即是熱控軋制技術，其是通過細化鐵素體組織以及馬氏體等低溫相變組織等，充分提高鋼鐵的韌性和強度。由于熱控軋制技術能夠有效降低鋼材內的碳含量以及其他合金成本，所以在很大程度上可以有效的改善鋼的焊接性和接頭力學性能。在應用熱控軋制技術時，冶煉生產出的鋼材類型包括有控制軋制鋼、經過熱控軋制處理后的加速冷卻鋼以及直接淬火鋼等。加速冷卻鋼又被稱作為水冷型的熱控軋制鋼，其是在普通軋鋼進過高溫加熱后，在最短時間內進行軋制，其軋制溫度在950℃以上。而熱控軋制技術下的終止軋鋼溫度在800℃以下，主要是為避免奧氏體晶粒出現過度的粗大。而且熱控軋制技術中的加速冷卻工藝對鋼的組織進行一定的改善，促使鐵素體、貝氏體、珠光體以及馬氏體等比例更加合理，充分提高鋼的抗拉強度。所以當前階段應用熱控軋鋼技術能夠通過控制加熱溫度、軋制溫度以及變形速率和終軋溫度等等參數，可以將軋件的固態相變與塑性變形相結合， 能夠得到良好的組織類型和較為細小的晶粒，保障鋼的綜合性能得到提升[2]。

1.3???? 熱處理技術的應用進步

鋼鐵冶煉技術中傳統的熱處理方式即是正火、正火 + 回火、淬火 + 回火等，隨著熱處理技術的發展進步，在當前出現了兩次淬火 + 回火的新技術。在應用過程中其可以提高鋼鐵的低溫韌性，同時還能夠有效的降低鋼的屈強比。在應用兩次淬火+ 回火的熱處理技術時，通常第一次淬火與常規淬火相同，而第二次淬火則是從 Ac3點以下的兩相區進行，能夠獲得細化后的合金成分。同時在回火工藝中，能夠生成逆轉奧氏體，將鋼中所含有的碳、氮等有害元素進行吸收，進一步凈化鐵素體，可以提高鋼的低溫韌性[3]。另外一方面對于降低鋼的屈強比來說，則是在兩相區的溫度區間內進行熱處理，能夠得到屈強比相對較低的調質鋼?；诖?，在熱處理技術中，改變熱處理方式以及保溫時間、加熱溫度和冷卻條件等，能夠保障鋼的組織類型和組織比例得到優化，促使鋼的強度和韌性以及屈強比等性能符合相關標準。

1.4???? 微合金化技術的應用進步

在鋼鐵冶煉技術中改善鋼的性能方面，還可以通過微合金技術來實現，則是微細析出物抑制形成的粗大奧氏體，在相變之后則能夠生成較為細小的變態組織，從而可以盡量減少魏氏組織的產生。并且微細析出物還能夠有效的抑制晶界上的相形核，在一定程度上則能夠減少魏氏組織以及側板條鐵素體的形成。最后微細析出物能夠在晶粒的內部促使相生核得到細小的組織，通過利用氧化物和氮化物或者是稀土硫化物等都能產生這種作用和效果。在現階段隨著微合金化技術的不斷進步和發展應用，相關人員已經認識到非金屬夾雜物和析出物能夠對細化焊接熱影響區組織產生影響，并且了解到非金屬夾雜物以及析出物中，只有超細顆粒才能夠對晶粒起到抑制作用。所以在當前鋼鐵冶煉技術中，不論是復合或者非復合存在的微細析出物、夾雜物等，都能夠保障鋼的韌性得到提高。

2?? 鋼鐵焊接冶金的相關思索

2.1???? 焊接熔池凈化

由于鋼鐵冶煉技術的不斷進步，在焊接冶金工藝中則對焊接熔池的凈化技術提出了較高的要求。而且焊縫中的氧含量越低，則能夠保障有越高的韌性。但是采用焊條電弧焊以及埋弧焊等方式時，往往氧含量都相對較高，因此一般采用高堿度渣系來降低焊縫的含氧量，即是提高堿度來減少硫和氧的含量，充分提高韌性。但是也并非是將氧含量全部去除，其在一定程度上，可以形成比較彌散的夾雜物，能夠生成有利的針狀鐵素體組織，是提高鋼韌性的重要措施之一。因此在對焊接過程進行熔池凈化，能夠改良焊縫的性能，提高鋼鐵焊接冶金的質量。

2.2???? 焊縫金屬晶粒細化

對于熱控軋制鋼來說，其鋼材組織與普通鋼材有所不同，在鑄造時其焊縫金屬在凝固之后，通常會形成柱狀晶組織。在此基礎上對焊縫金屬晶粒的細化則要細化柱狀晶。即是先要減少柱狀晶區的范圍，通過相對較低的熱輸入來改善柱狀晶的尺寸和存在形態，同時也可以降低焊接電流以及在熔池內加入一些合金元素等，能夠發揮變質處理的功能，對一次結晶組織進行有效的細化。另外也可以可利用多道焊技術，促使柱狀晶區內的部分發生重結晶，能夠盡可能的減少柱狀晶區的比例，實現焊縫金屬晶粒的細化。

結束語

綜上所述，自進入21世紀以來，我國的鋼鐵冶金技術開始進入到高速發展階段，在鋼鐵冶金以及焊接冶金工藝中取得了很大的突破和進步， 比如爐外精煉技術以及鐵水預處理技術和熱控軋制技術、微合金化技術等，在自動化、信息化手段的支持下，極大的提高了工藝實施效率，縮短了生產時間，并且能夠有效的去除有害雜質。同時在實施焊接工藝時，要注重焊接熔池凈化和焊縫金屬晶粒細化，從而加強鋼的強度等，進一步提高鋼鐵產品質量。

參考文獻：

[1] 李淑清.鋼鐵冶金流程節能實現及相關技術研究[J].科學技術創新，2019（27）：176-177.

[2] 王丙興，朱伏先，王超，婁號南，王昭東，王國棟.氧化物冶金在大線能量焊接用鋼中的應用[J].鋼鐵，2019，54（09）：12-21.

[3] 馮偉，楊占利，魏濤，張善寶，徐鍇，呂燕青，李東.冶金雙金屬復合管焊接技術的開發及應用[J].焊管，2018，41（05）：33-37.

作者簡介：

龔平，（1980.09-）男，湖北浠水人，武漢鋼鐵有限公司機械工程師;研究方向：冶金設備檢修焊接方向