低合金鋼的主要生產(chǎn)工序的任務(wù)和要點(diǎn)

鐵水預(yù)處理

要進(jìn)行嚴(yán)格的成分控制，煉鋼原料首先就要滿足較窄的成分偏差。所用的鐵水預(yù)處理工藝就是一種獲得低硫低磷鐵水的方便而又經(jīng)濟(jì)的冶煉方法。鐵水預(yù)處理又可分為鐵水脫硫預(yù)處理和鐵水三脫預(yù)處理，三脫預(yù)處理以往僅用于生產(chǎn)冷軋深沖鋼和高精度拉拔鋼絲，現(xiàn)在亦已應(yīng)用于低合金高強(qiáng)度鋼的生產(chǎn)。經(jīng)過(guò)一次處理，鐵水中硫含量可降至0.15％左右，二次脫硫可降至0.003％。

煉鋼

門前冶煉低合金高強(qiáng)度鋼的先進(jìn)工藝足采用頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐或超高功率電弧爐冶煉。特別是頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉，可以生產(chǎn)大多數(shù)低合金高強(qiáng)度鋼，這是一種既可得到低硫，后期又可實(shí)現(xiàn)降碳和脫磷的手段。

冶煉工藝的主要任務(wù)之一是按照產(chǎn)品要求嚴(yán)格控制鋼液的化學(xué)成分和保證純凈度。煉鋼的任務(wù)主要是降碳。降低碳含量是為了改善可塑性。提高塑性斷裂能量及降低氫致裂紋敏感性。但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，對(duì)鋼來(lái)說(shuō)，碳是保證強(qiáng)度的基本元素，要求控制在一定水平。轉(zhuǎn)爐冶煉低合金高強(qiáng)度鋼的碳含量一般可控制在0.02％～0.03％。

電爐近年來(lái)有了較大發(fā)展，世界電爐鋼比不斷提高，超高功率電弧爐冶煉低合金高強(qiáng)度鋼的工藝已經(jīng)確立。尤其是電爐與LF爐等二次冶金手段結(jié)合使用，加快了電爐的生產(chǎn)節(jié)奏，更好地適應(yīng)了與連鑄相匹配的需要。超高功率電爐—LF—VD—連鑄—棒線材軋機(jī)的組合已經(jīng)成為典型的現(xiàn)代短流程生產(chǎn)工藝，非常適合低合金高強(qiáng)度鋼的生產(chǎn)。電爐與薄板坯連鑄連軋(CSP、ISP等)的結(jié)合更使這一流程進(jìn)入板帶材領(lǐng)域，而這過(guò)去一直是高爐—轉(zhuǎn)爐流程的生產(chǎn)范疇。

二次冶金(爐外精煉)

二次冶金的發(fā)展和進(jìn)步為低合金高強(qiáng)度鋼的生產(chǎn)提供了必要的技術(shù)保證，促進(jìn)了低合金高強(qiáng)度鋼的發(fā)展。

二次冶金是將在轉(zhuǎn)爐、電爐中經(jīng)過(guò)初煉的鋼液移到另一容器中進(jìn)行精煉的過(guò)程。即煉鋼過(guò)程分為兩步進(jìn)行：初煉，爐料在氧化性氣氛的爐內(nèi)進(jìn)行熔化、脫磷、脫碳和出鋼過(guò)程中主合金化；精煉，將初煉的鋼液送人真空、惰性氣體或還原氣氛的容器中進(jìn)行脫氣、脫硫、深脫碳、去除夾雜物和成分微調(diào)等二次冶金操作。

爐外精煉分為真空精煉工藝和非真空精煉工藝兩大類。目前應(yīng)用比較廣泛的二次冶金設(shè)備有鋼包爐(LF)、真空脫氣裝置(VD)、真空循環(huán)脫氣裝置(RH、RH-OB、RH-KTB等)、真空氧氣脫碳精煉裝置(VOD、VHD或VAD)、氬氧精煉爐(AOD)、鋼包吹氬精煉裝置(吹氬站、CAS-OB、IR-UT)等。

爐外精煉的冶金功能表現(xiàn)在：①進(jìn)一步凈化鋼水，去除夾雜物；②進(jìn)一步去除雜質(zhì)，精煉脫硫和真空脫氣、脫碳；③均勻鋼水成分、溫度；④精確控制鋼水溫度和實(shí)現(xiàn)微合金化；⑤調(diào)節(jié)煉鋼與連鑄間的生產(chǎn)節(jié)奏。

冶煉低合金高強(qiáng)度鋼可以根據(jù)不同的需要，采取吹氮、噴粉或真空脫氣工藝手段，以實(shí)現(xiàn)脫氣、成分均勻化、合金化、夾雜物形態(tài)變性處理等目的。一般講，將碳以及加人的合金元素控制在盡可能窄的波動(dòng)范圍內(nèi)，并盡可能均勻，主要靠鋼包噴粉、喂絲、成分微調(diào)和完善快速監(jiān)測(cè)來(lái)解決；最大程度地去除鋼中雜質(zhì)主要通過(guò)鋼包吹氮、真空處理來(lái)實(shí)現(xiàn)。鋼包精煉的現(xiàn)代先進(jìn)水平，鋼中的雜質(zhì)含量可以控制到如下數(shù)值：

C：0.0010％～0.0020％；N：0.0010％～0.0020％；H：0.0005％～0.0010％；0：0.0005％～0.0010％；P：0.0010％～0.0020％；S：0.0003％～0.0005％；并且(C+S+P+N+0+H)<0.0060％。

連鑄

低合金高強(qiáng)度鋼采用連續(xù)澆注工藝可以達(dá)到與轉(zhuǎn)爐冶煉高產(chǎn)量、進(jìn)出鋼周期相適應(yīng)和提高收得率的目的。現(xiàn)在，幾乎所有的低合金高強(qiáng)度鋼(包括一些高沖擊抗力和高氫致裂紋抗力的鋼)都采用連鑄來(lái)生產(chǎn)。

連鑄工藝的主要問(wèn)題是，連鑄坯的一次冷卻涉及形成橫向裂紋的可能性，而二次冷卻會(huì)引起鋼坯芯部碳、硫、磷和其他元素的偏析，對(duì)鋼的加工性和力學(xué)性能不利。為了得到無(wú)缺陷和化學(xué)成分及內(nèi)部組織均勻的連鑄坯，需采用現(xiàn)代工藝技術(shù)提供的一切可能措施。如澆注低夾雜含量鋼時(shí)，需采用鋼包與中間包以及中間包與結(jié)晶器之間的鋼流保護(hù)系統(tǒng)，以防止?jié)沧⑦^(guò)程中鋼水吸氧和氮。采取浸入式水口或氬氣保護(hù)能有效地防止鈦、鋁等的氧化燒損。中間包用耐火材料必須妥善選擇，以保證鋼液的純凈度。

成功的經(jīng)驗(yàn)要求連鑄時(shí)低的過(guò)熱度、緩流澆注和適宜的二次冷卻，可獲得均勻的凝固組織。為了把成分偏析減至最小，澆注時(shí)的過(guò)熱度對(duì)每一類鋼要嚴(yán)格控制在一個(gè)窄的區(qū)間內(nèi)。連鑄低合金高強(qiáng)度鋼板坯質(zhì)量的進(jìn)一步改善可以通過(guò)采用電磁攪拌來(lái)實(shí)現(xiàn)。此種攪拌可以降低中心偏析，這對(duì)高沖擊抗力和高氫致裂紋抗力鋼是非常重要的。采用低頻率、高質(zhì)量的電磁攪拌，有利于擴(kuò)大等軸凝固區(qū)。

近年來(lái)，連鑄微鈦處理鋼引起人們的特殊興趣。眾所周知，在鋼錠澆注時(shí)，由于冷卻速度相對(duì)較低，鈦和氮結(jié)合成大顆粒尖角TiN夾雜物，對(duì)鋼性能不利。但是，由于連鑄冷卻的特殊條件，能夠生成彌散的TiN夾雜物，對(duì)阻止奧氏體晶粒粗化有很強(qiáng)的效果。該技術(shù)已在多種微鈦處理鋼中應(yīng)用。

薄板坯連鑄新工藝正在逐漸成熟。板坯以6m/min的高速澆注，并且可直接進(jìn)入軋機(jī)，但是板坯必須具有優(yōu)良的表面質(zhì)量。快速冷卻有諸如減少偏析、改變夾雜物性質(zhì)及形態(tài)和抑制某些析出等優(yōu)點(diǎn)。