高品质特殊钢关键生产技术分析

导语：高品质特殊钢关键生产技术分析一文来源于网友上传，不代表本站观点，若需要原创文章可咨询客服老师，欢迎参考。

摘要：2000年以后，国际上特殊钢的发展趋势主要是以轴承钢为主，同时粗略分析了国内外特殊钢存在的差距。主要探究近年来国内的高品质特殊钢的生产技术，如对转炉低氧钢的冶炼、低还原势炉外的精炼、大型夹杂物的控制、超低钛钢的冶炼及连铸坯质量控制等关键生产技术的探究和其所产生的效益。

关键词：特殊钢；生产技术；冶炼；精炼

特殊钢主要是指那些具有特殊的化学成分的、在生产过程中采用特殊的工艺手段进行加工的钢材料，这类刚材料具备着特殊的组织和性能，能够同时满足多种需要。特殊钢在国民经济中占据的地位是极为重要的，国民经济包括的各个重要部门的发展都离不开特殊钢，特殊钢的质量和品质都能够直接反映一个国家的最基本工业化和科学技术的发展水平，这也是工业直接发展的重要标志之一，经济以及知识和高科技的猛烈进步逐渐对特殊钢提出了极高的要求，要保证环保和可持续发展的要求，特殊钢的性能也需要研究并提上征程，通过对特殊钢的内外因素的分析探讨对其进行最基本的测试。我国的特殊钢发展主要依靠国内技术的分析研究以及探索，但是也要根据国外的冶炼技术进行生产技术的发展，不仅仅是迎合发展，也是进行自主创新，进行自主的知识产权进行特殊钢的生产技术发展，为我国特殊钢的发展提供国际竞争力。

1国内特殊钢存在的差距

自21世纪以来，国际特殊钢的发展趋势就有了一定程度的改变，一方面是提高钢的洁净度，另一方面是降低钢的含氧比，在这两方面的基础上再进一步减少大型杂质的量[1]。而随着技术的进步，国内特殊钢的质量在近几年内有显著的提高，主要是钢材的洁净度和钢厂对氧、硫的量的控制这两方面达到了领先世界的水平。但有待改进的地方是国内对于大型杂质的控制还不够，与国际先进水平还存在较大的差距。

2高品质特殊钢关键生产技术

第一，转炉高碳脱磷低氧钢的冶炼技术，传统的转炉炼钢技术最大的缺点是难以达到高碳脱磷的生产目标，而且会造成钢渣过氧化的后果。因此，如果要生产高品质特殊钢，降低转炉钢水含氧量、减少夹杂质就是重中之重。转炉高碳脱磷低氧钢冶炼这项新技术的产生较好地解决了这些问题。其主要特点有：让硅锰氧化期时间延长了一倍，从而一定程度上减少了前期的供氧量；增加底吹和搅拌的强度，从而促进反应平衡；保证平衡终点碳样的含碳质量分数不低于0.2%；在适宜范围内改变钢渣含磷比以达到优化钢渣成分的目的。从近些年我国的转炉脱磷冶炼工艺与传统工艺的脱磷效果作对比，提高了将近2%的脱磷率，说明新工艺的效果比传统工艺好，用此工艺生产每吨合金节约了成本近一半，从而产生了更高的经济效益。第二，降低还原势的炉外精炼工艺，传统的生产方式是利用渣钢反应强化钢水铝脱氧，虽然取得了不错的效果，但也出现让大型夹杂质对钢材的危害加重等情况。针对这些不利后果，主要从这些方面优化了炉外精炼工艺：降低炉渣碱度及Al2O3的含量，达到降低炉渣还原势的目的；降低精炼时钢水中的铝含量，从而降低钢水还原势；提供真空精炼条件，从而减少大型夹杂物的产生量。通过一些数据的统计，新工艺的RH脱氧效率比传统工艺的28%提高了近2.3倍，大型夹杂物的量也有明显减少，因此优化后的精炼技术确实对生产高品质特殊钢做出了贡献。第三，大型夹杂物来源与控制，在工业生产中，想要有效地减少杂质，就需要了解大型夹杂物的类型和源头，以达到控制杂质量的目的。通过查阅相关资料；在日本神户钢厂的资料中发现钢中含CaO系大型夹杂物有70%来自钢渣，国内一些试验也证明BaO夹杂物在精炼过程中不断增多，RH后才有所减少；钢中大型夹杂物主要分为A类、B类粗系和Ds类，其中B类粗系约占82%，是主要的大型夹杂物[2]。我国目前在控制大型夹杂物方面的技术没有达到想要的效果，在精炼过程中的问题主要是一直没有找到消除10μm以上杂质的有效方法。但还是存在一套完整的控制大型夹杂物的措施：通过优化搅拌技术来促使夹杂物聚合，同时避免卷渣的大量产生；通过降低精炼工艺中钢渣的还原势来抑制内生杂质；通过加强保护钢水，避免其二次氧化，以此来减少浇注时产生大量夹杂物；通过采用无渣浇注工艺来防止浇注时再次卷渣。第四，超低钛钢冶炼，我国规定超纯净轴承钢的总氧不超过0.0005%，通过长期总结生产经验得出，钢的总氧质量分数越低，钛夹杂物就有越大的危害。而且钛对大型夹杂物形态的影响很大，主要在凝固时析出Ti（C，N），然后吸附于内生夹杂物或卷渣表面，从而产生大尺寸的Ds类杂质。钛在生产中的主要源头来自转炉冶炼、炉渣等所残留的钛。国内高品质特殊钢生产中的LF工艺分为前期扒渣和不扒渣两种。在精炼过程中，钢中w（[Ti]）升高，渣中w（（TiO2））降低，RH精炼后渣钢间的钛平衡分配比最终决定了钢中w（[Ti]）。超低钛钢冶炼主要从两方面控制钛：转炉脱钛，采用钛平衡分配比升高的方式来使残钛百分比不超过0.0005%；精炼增钛，在此过程中让钛平衡分配比降低；控制RH终点钢中钛，使其质量分数不超过0.0010%。第五，连铸坯质量控制，特殊钢主要指高碳钢，而高碳钢中的轴承钢因为碳元素的质量分数高的原因，经常容易出现成分偏析、中心缩孔严重等不良情况，极大地影响了钢材的性能。在国际上得到广泛运用的凝固末端下压技术，很好地解决了高碳钢出现的质量问题，因此获得了不错的冶炼效果。如日本川崎水岛厂应用了类似的下压技术，使高碳钢的中心碳偏析指数C/C0下降至0.9，而且使伸长率提高了25%，大幅度降低了断丝率。国内D厂运用此技术也取得了不错的效果，明显改善了凸辊压下轴承钢的中心质量，大幅度降低了中心疏松的情况出现。

综上所述，本世纪国际高品质特殊钢的发展趋势有了一定变化，主要是降低了总氧质量分数，再控制大型夹杂物尺寸及硫化物的量，极大地延长了钢材的寿命。在我国特殊钢生产技术的不断进步下，钢材洁净度已经达到了国际领先水平，不过在控制大型夹杂物方面还有很大的改善空间，主要是无法完全处理掉B类粗系及Ds类的夹杂物，而且最大夹杂物的尺寸远超国际先进水平所制定的标准大小。最后由于我国生产的高品质特殊钢主要为高碳钢，从而产生的一系列问题，但都有了对应的解决措施：通过降低炉外精炼渣钢的还原势，从而防止产生大量夹杂物；运用各种措施来使卷渣极大可能减少；再使用凸辊下压工艺来让内部质量提高。这些种种工艺都一定程度上让特殊钢的品质得到提升，还极大地从各个生产环节降低了生产成本，增加了经济效益，因此值得广泛推广。

参考文献

[1]刘浏.高品质特殊钢关键生产技术[J].钢铁，2018，53（4）：1-7.

[2]刘浏.特殊钢发展新趋势与工艺创新[J].炼钢，2017，33（4）：1-11.

作者:孟玲龙 单位:赤峰工业职业技术学院