炼钢、精炼、连铸工艺生产高碳钢的质量控制

杨洪波

摘要：工业是我国经济的支柱产业，在钢铁的冶炼过程中，如何保证钢材的质量是我们生产过程中的重要生产要求，然而就目前来看，我国应用范围最广的高碳钢在硬度，强度等方面还存在着一定的问题，导致其无法满足市场的需要，本文就炼钢、精炼、连铸工艺的生产过程中如何控制高碳钢的质量进行具体分析。

关键词：炼钢;精炼;连铸工艺;高碳钢;质量

高碳钢在我们的日常生活生产中普遍应用于各种刀具的生产，精密仪器的制造以及各种机械设备的制造中，由于高碳钢的碳含量极低，所以在工业生产中的应用十分受到人们的关注，但是由于受到了铸造技术和铸造设备的影响，导致我国的高碳钢在生产中的质量严重不合格，影响着我国高碳钢产业的市场占有率，如果我们对这些问题不够重视，势必将影响我国的钢铁产业的不断发展，本文就此展开探讨。

1炼钢过程中高碳钢质量的有效控制

1.1对铁水进行预处理。

炼钢的本质就是将铁转化成钢，炼钢的主要步骤是先将铁融化，再对铁水进行提炼操作，再除去铁液中的杂质。在炼钢的全过程中，影响钢材之间的主要因素是铁元素的含量多少、提炼过程中温度的高低、铁元素和其他的化学成分产生的化学热量。所以在炼钢的过程中，要对温度进行严格的把控，首先在炼钢工序的操作过程中，要将铁水的温度控制在1250度以上。因此在严格钢材提炼过程中，需要将铁水里面的其他元素进行脱离操作，其他元素的含量尽量保持在百分之四以下，使其他元素脱离可以采用搅拌和添加脱硫物质，在此过程中还可以使用扒渣设备使扒渣率保持在百分之八十以上。

1.2转炉冶炼

转炉冶炼的操作过程就是将对预处理后的铁水继续完成冶炼的过程，这道工序在脱硫和扒渣之后执行的。转炉冶炼的方法可以提高产品的质量而且还可以降低原料的消耗，而其他炼钢的方法很难做到这种程度。在转炉冶炼的过程中，所涉及的冶炼方法有氧气顶吹转炉法、高拉碳补吹法、低拉碳增碳法。而且通常采用高压氧气流将铁水注入炉内，在这个过程中，由于在高温的条件下，铁水和和氧气发生了氧化反应，从而实现了对工序温度的完美把控和摆脱了其他成分的干扰。在这道工序结束后，我们应该对样品进行成分检测，用以确定生产品是否合格。

2高碳钢精炼过程中的质量控制

2.1高碳钢中硫含量的调节和控制

在高碳钢的提炼过程中，硫的含量会直接影响到高碳钢的质量和硬度等级，对于高碳钢中硫含量的调节和控制非常重要。这是因为在高碳钢精炼的过程中，硫元素可以使铁元素发生严重的晶格变形情况。如果铁元素发生晶格变形，就会使生产出的高碳钢质量大打折扣，就会大大降低高碳钢的可塑性和可焊性。所以在提炼过程中，要重视脱硫操作。在脱硫的操作过程中，通常采用的是炉渣反应法，这是因为脱硫反应属于吸收热能的化学反应，通过炉渣反应法使在钢水中的钙、铁、铝、硅等其他元素与硫发生反应，从而达到脱硫的效果，在这个过程中可以加入一些对生产不影响的催化剂或者是充分搅拌，从而使脱硫更加充分，加快脱硫速率。在高碳钢精炼的过程中，高碳钢对硫含量的调节和控制非常重要。

2.2高碳钢中铝含量的控制

经过研究人员的研究表明，高碳钢中铝的含量直接影响到产品的形变性能和可塑性能，在高碳钢进行淬火和回火的过程中，如果钢水中铝的含量小于2% 时，高碳钢晶体颗粒会变成球状颗粒，与此同时球光体片层间的距离也会相应的变小，这有利于提高高碳钢的可塑性;如果高碳钢中铝的含量大于2%时，高碳钢中奥氏体晶粒规格会变小，而且会对高碳钢中的碳元素的反应有抑制作用，这使得高碳钢加工的工序取得的效果不理想。因此，在高碳钢中铝的含量尽量控制在2%以内，这不仅可以提高钢制产品的形变性能，还可以提高高碳钢的可塑性能。

3连铸工艺的高碳钢质量控制

3.1中间包冶金。

中间包冶金是钢坯浇筑工程中的最后一道工序，也是最重要的一道工序。中间包冶金技术主要是为了防止钢坯中的成分再次氧化，从而减少氧化问题带来的危害，这项技术主要是在钢包和中间包之间使用长水口，从而降低杂质的含量，防止刚包下渣。在此过程中应注意对温度的把控，以达到减少氧化物的危害，从而提高钢铸胚的质量。

3.2电磁搅拌及轻压技术

电磁搅拌及轻压技术的工作原理是，通过磁场感应控制钢水中金属和非金属的搅拌。电磁搅拌及轻压技术一般使用在浇筑块凝固定开始的时候。因为钢水具有流动性，而且极易发生中心偏析的情况，所以可以采用能够发出磁场的设备，使此过程中产生晶体的随磁场的方向移动。在这个过程中可以采用调节电流的大小的方法改变磁场力的大小，从而改变搅拌的力量，从而使熔点低的物质分离。

3.3浇筑温度的有效控制。

柱状晶体极易使铸坯的中心出现偏析的问题，然而，浇注温度会对柱状晶体有着一定的影响。当温度升高时，柱状晶体的颗粒的直径会变大，偏析的现象就越明显;当温度降低时，铸坯的等轴晶体就会扩大，所以在铸坯的过程中，温度应尽量控制要合理，这有利于金属发生形变。

4结束语

总而言之，如果在高碳钢的铸造过程中做不到质量的控制，将会出现性能的不均匀、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。所以我们一定要保证在炼钢、精炼以及连铸等过程中的高碳钢质量控制方式，从而保证我国高碳钢生产的产品与相应的市场需求相符合，从而促进我国钢材产业的不断发展。

参考文献：

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（作者单位：攀钢集团攀枝花钢钒有限公司科技创新部）