试析炼钢—精炼—连铸工艺生产高碳钢的质量控制

孙学伟

摘 要：高碳钢出现性能的不均匀、易脆断与强度低等问题，致使产品质量无法与市场需求相符合。本文主要分析了炼钢、精炼以及连铸过程高碳钢质量控制方式，以保证生产产品与相应的需求相符合。

关键词：炼钢；精炼；连铸工艺；高碳钢；质量

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

高碳钢指的是碳含量只有0.6-1.7特种的钢材，这种钢材比较坚硬，回火与淬火的性能比较好，在工业的生产体系之中，有着重要价值，不少企业均开始研发和生产高碳钢。然而，因为工艺与设备等受到限制，导致所产生的高碳钢比较容易出现强度低与易脆断等问题，严重影响了产品质量，同时导致高碳钢市场的占有率受到影响，进而导致国内金属业发展受到制约。

1 炼钢过程中高碳钢质量的有效控制

（1）铁水进行预处理操作。炼钢的具体过程实际上就是把铁转化为钢，具体的工序是把铁融化，对其进行提炼，去除铁里面的杂质。因此，在整个提炼的过程中，铁水元素的含量以及炼铁温度都会直接影响钢材的质量。这就势必要求对扒渣工艺的质量和铁水的温度进行严格的掌握，最终提高钢材的质量。铁水的温度很高，这主要是由于铁在高温熔融的时候很高的物理温度，此外，还包括里面的其他化学元素和铁一起熔融的时候产生的化学热量。在进行炼钢工序的时候，应该保持铁水的温度不能低于1250°以上。所以，就得通过搅拌的方法或者是加入脱硫物质，把铁水里面的硫磷等元素脱离，让其含量保持在4%以下，而使用扒渣设备就可以让扒渣率保持在80%以上。

（2）转炉冶炼。经过脱硫磷和扒渣工序以后，铁水采用剩余的热量继续完成炼钢过程。这种方法我们把它叫做转炉炼钢。转炉炼钢有着很多其他方法不具备的优点，比如产量高效率高损耗低。制造高碳钢就是主要通过这种方法来完成。转炉炼钢经常主要采用的方法有氧气顶吹转炉、高拉碳补吹、低拉碳增碳等相结合的生产工艺当把铁水倒进炉子里面的时候，采用高压的氧气气流把其经过炉顶送入炉内部。这样碳氧气和铁水在高温的条件下就会发生氧化反应，进而实现成分以及温度的把控，但是，再具体的过程中我们应该对钢水采样做出化验，确保质量的合格。

2 高碳钢精炼过程中质量的控制

（1）高碳钢中的硫含量的调节和控制。硫化物是一种非金属的杂质，在高碳钢的偏析中，会让铁素体发生严重的晶格变形，这样做出来的钢材特别脆，可塑性可焊接性都是非常的低。因此，硫含量的高低会直接决定钢材的好坏以及质量等级。所以有必要对其进行脱硫处理。脱硫反应是一个吸收热量的化学反应，经常采用的是炉渣反应，让钢水里面的改铁铝硅等元素和硫发生反应，经过首次的送电完成以后，应该对钢水实施充分的搅拌，促进其反应的进行，最终去除里面的硫。

（2）温度的控制与钙处理钢水的软吹工艺。钢水在完成铝脱氧的工序以后，发生反应生成三氧化二铝，所以在进行浇筑的时候，非常容易出现堵塞的情况。相反单，在里面加入钙元素，就可以和三氧化二铝发生化学反应，形成熔点低的铝酸钙，这样就能够有效解决出水口堵塞问题。按照温度加入合适的量的硅钙芯线，使用1.5m/s左右的速度，把芯线加入钢水的中部，并对钙化后上浮的杂物轻轻的吹大约10min。

（3）高碳钢之中的铝的含量控制。采用金相检测的手段，分析高碳钢中的铝含量，结果表明，里面的铝含量直接影响形变的能力大小。当里面的铝含量小于2%的时候，高碳钢在进行淬火和回火工序的时候，晶体的颗粒就会变为均匀的球状颗粒同时球光体片层的距离也会变小。但是，当铝含量在大于2%的时侯，高碳钢中的奥氏体晶粒的尺寸就会减小，同时对高碳钢的碳元素能够有效的抑制，进而使得热加工性能变得更为糟糕。所以，我们可以采用淬火等简单工艺把高碳钢中铝含量控制在2%以内，可以提高高碳钢再加工的塑性。

3 连铸工艺的生产高碳钢质量控制

（1）中间包冶金。钢坯浇筑的时候，铸坯的最后步骤就是包冶

金，这也是钢坯浇筑得非常特别重要的一个部分，为达到预防再次氧化反应的发生，我们应该积极的采用多种方法来有效避免，此类情况的发生。比如：对钢包和中间包的链接的地方，应该使用长水口，为的是预防钢包下渣，降低杂质的含量，减慢钢水的流速，让其保持静止，控制中间包的溫度，避免中心偏析的出现，减少氧化物的危害，改善铸坯的质量。

（2）电磁搅拌及轻压下的技术。在钢坯制造的末尾，也就是铸坯块固定的开始的时候，钢水具有一定的流动性，会产生中心碳偏析的情况出现，就得大力的使用可以发出线性磁场的机器，让钢水根据磁场的运行方向产生晶体的移动，还可以调节电流的大小，进而调节搅拌的力量，让那些熔点低的物质充分的分散。这样做的工作原理是通过金属和非金属对磁场感应力的大小，来进一步控制钢水的搅拌，另外能够避免中心缩孔现象的发生。

（3）浇铸温度的有效控制。过度的发达得瑟柱状晶体会导致连铸坯的中心发生偏析的情况出现，反过来，浇筑的温度又会对柱状晶的形成产生一定的影响。高碳钢的连铸是为了解决一些存在的问题，比如制备致密的、锁孔的偏析的连铸赔，以及预防发生污染等现象。针对上述问题，就得通过调节铸坯的柱状晶以及等轴晶的含量，第二种就是改变钢水的再次氧化反应，降低外来物质的入侵可能性。通过显微镜可以观察到，在不同的温度下的钢金相的结构形貌，结果发现，当温度越高的时候，柱状晶的颗粒尺寸就越大，偏西的现象也就越明显。所以，中心锁孔等问题就会出现，且越来越严重。相反，当温度下降的时候，，铸坯的横向等轴晶粒度就变得越来越大，这样的情况是有利于金属的发生形变。

4 结语

总的来说，高碳含量的钢材具备很高的价值，这是由他的实用性决定的，因为他在市场上有着很大的提升空间。然而现在是市场经济，一个竞争力特别强的时代，所以只有提高自身的质量才是根本，这样企业才可以可持续发展，具备持久的生命活力。说白了，在进行炼钢的过程中，必须严把质量关，确保所有的产品符合质量要求。

参考文献：

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[2]王勇，成泽伟，陈伟庆等.40t T型6流中间包结构优化对高碳钢中夹杂物的影响[J].特殊钢，2014，35（01）：29-32.