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    試析煉鋼—精煉—連鑄工藝生產(chǎn)高碳鋼的質(zhì)量控制

    2018-08-20 09:53:36孫學偉
    山東工業(yè)技術(shù) 2018年13期
    關(guān)鍵詞:煉鋼質(zhì)量

    孫學偉

    摘 要:高碳鋼出現(xiàn)性能的不均勻、易脆斷與強度低等問題,致使產(chǎn)品質(zhì)量無法與市場需求相符合。本文主要分析了煉鋼、精煉以及連鑄過程高碳鋼質(zhì)量控制方式,以保證生產(chǎn)產(chǎn)品與相應(yīng)的需求相符合。

    關(guān)鍵詞:煉鋼;精煉;連鑄工藝;高碳鋼;質(zhì)量

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

    高碳鋼指的是碳含量只有0.6-1.7特種的鋼材,這種鋼材比較堅硬,回火與淬火的性能比較好,在工業(yè)的生產(chǎn)體系之中,有著重要價值,不少企業(yè)均開始研發(fā)和生產(chǎn)高碳鋼。然而,因為工藝與設(shè)備等受到限制,導致所產(chǎn)生的高碳鋼比較容易出現(xiàn)強度低與易脆斷等問題,嚴重影響了產(chǎn)品質(zhì)量,同時導致高碳鋼市場的占有率受到影響,進而導致國內(nèi)金屬業(yè)發(fā)展受到制約。

    1 煉鋼過程中高碳鋼質(zhì)量的有效控制

    (1)鐵水進行預處理操作。煉鋼的具體過程實際上就是把鐵轉(zhuǎn)化為鋼,具體的工序是把鐵融化,對其進行提煉,去除鐵里面的雜質(zhì)。因此,在整個提煉的過程中,鐵水元素的含量以及煉鐵溫度都會直接影響鋼材的質(zhì)量。這就勢必要求對扒渣工藝的質(zhì)量和鐵水的溫度進行嚴格的掌握,最終提高鋼材的質(zhì)量。鐵水的溫度很高,這主要是由于鐵在高溫熔融的時候很高的物理溫度,此外,還包括里面的其他化學元素和鐵一起熔融的時候產(chǎn)生的化學熱量。在進行煉鋼工序的時候,應(yīng)該保持鐵水的溫度不能低于1250°以上。所以,就得通過攪拌的方法或者是加入脫硫物質(zhì),把鐵水里面的硫磷等元素脫離,讓其含量保持在4%以下,而使用扒渣設(shè)備就可以讓扒渣率保持在80%以上。

    (2)轉(zhuǎn)爐冶煉。經(jīng)過脫硫磷和扒渣工序以后,鐵水采用剩余的熱量繼續(xù)完成煉鋼過程。這種方法我們把它叫做轉(zhuǎn)爐煉鋼。轉(zhuǎn)爐煉鋼有著很多其他方法不具備的優(yōu)點,比如產(chǎn)量高效率高損耗低。制造高碳鋼就是主要通過這種方法來完成。轉(zhuǎn)爐煉鋼經(jīng)常主要采用的方法有氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐、高拉碳補吹、低拉碳增碳等相結(jié)合的生產(chǎn)工藝當把鐵水倒進爐子里面的時候,采用高壓的氧氣氣流把其經(jīng)過爐頂送入爐內(nèi)部。這樣碳氧氣和鐵水在高溫的條件下就會發(fā)生氧化反應(yīng),進而實現(xiàn)成分以及溫度的把控,但是,再具體的過程中我們應(yīng)該對鋼水采樣做出化驗,確保質(zhì)量的合格。

    2 高碳鋼精煉過程中質(zhì)量的控制

    (1)高碳鋼中的硫含量的調(diào)節(jié)和控制。硫化物是一種非金屬的雜質(zhì),在高碳鋼的偏析中,會讓鐵素體發(fā)生嚴重的晶格變形,這樣做出來的鋼材特別脆,可塑性可焊接性都是非常的低。因此,硫含量的高低會直接決定鋼材的好壞以及質(zhì)量等級。所以有必要對其進行脫硫處理。脫硫反應(yīng)是一個吸收熱量的化學反應(yīng),經(jīng)常采用的是爐渣反應(yīng),讓鋼水里面的改鐵鋁硅等元素和硫發(fā)生反應(yīng),經(jīng)過首次的送電完成以后,應(yīng)該對鋼水實施充分的攪拌,促進其反應(yīng)的進行,最終去除里面的硫。

    (2)溫度的控制與鈣處理鋼水的軟吹工藝。鋼水在完成鋁脫氧的工序以后,發(fā)生反應(yīng)生成三氧化二鋁,所以在進行澆筑的時候,非常容易出現(xiàn)堵塞的情況。相反單,在里面加入鈣元素,就可以和三氧化二鋁發(fā)生化學反應(yīng),形成熔點低的鋁酸鈣,這樣就能夠有效解決出水口堵塞問題。按照溫度加入合適的量的硅鈣芯線,使用1.5m/s左右的速度,把芯線加入鋼水的中部,并對鈣化后上浮的雜物輕輕的吹大約10min。

    (3)高碳鋼之中的鋁的含量控制。采用金相檢測的手段,分析高碳鋼中的鋁含量,結(jié)果表明,里面的鋁含量直接影響形變的能力大小。當里面的鋁含量小于2%的時候,高碳鋼在進行淬火和回火工序的時候,晶體的顆粒就會變?yōu)榫鶆虻那驙铑w粒同時球光體片層的距離也會變小。但是,當鋁含量在大于2%的時侯,高碳鋼中的奧氏體晶粒的尺寸就會減小,同時對高碳鋼的碳元素能夠有效的抑制,進而使得熱加工性能變得更為糟糕。所以,我們可以采用淬火等簡單工藝把高碳鋼中鋁含量控制在2%以內(nèi),可以提高高碳鋼再加工的塑性。

    3 連鑄工藝的生產(chǎn)高碳鋼質(zhì)量控制

    (1)中間包冶金。鋼坯澆筑的時候,鑄坯的最后步驟就是包冶

    金,這也是鋼坯澆筑得非常特別重要的一個部分,為達到預防再次氧化反應(yīng)的發(fā)生,我們應(yīng)該積極的采用多種方法來有效避免,此類情況的發(fā)生。比如:對鋼包和中間包的鏈接的地方,應(yīng)該使用長水口,為的是預防鋼包下渣,降低雜質(zhì)的含量,減慢鋼水的流速,讓其保持靜止,控制中間包的溫度,避免中心偏析的出現(xiàn),減少氧化物的危害,改善鑄坯的質(zhì)量。

    (2)電磁攪拌及輕壓下的技術(shù)。在鋼坯制造的末尾,也就是鑄坯塊固定的開始的時候,鋼水具有一定的流動性,會產(chǎn)生中心碳偏析的情況出現(xiàn),就得大力的使用可以發(fā)出線性磁場的機器,讓鋼水根據(jù)磁場的運行方向產(chǎn)生晶體的移動,還可以調(diào)節(jié)電流的大小,進而調(diào)節(jié)攪拌的力量,讓那些熔點低的物質(zhì)充分的分散。這樣做的工作原理是通過金屬和非金屬對磁場感應(yīng)力的大小,來進一步控制鋼水的攪拌,另外能夠避免中心縮孔現(xiàn)象的發(fā)生。

    (3)澆鑄溫度的有效控制。過度的發(fā)達得瑟柱狀晶體會導致連鑄坯的中心發(fā)生偏析的情況出現(xiàn),反過來,澆筑的溫度又會對柱狀晶的形成產(chǎn)生一定的影響。高碳鋼的連鑄是為了解決一些存在的問題,比如制備致密的、鎖孔的偏析的連鑄賠,以及預防發(fā)生污染等現(xiàn)象。針對上述問題,就得通過調(diào)節(jié)鑄坯的柱狀晶以及等軸晶的含量,第二種就是改變鋼水的再次氧化反應(yīng),降低外來物質(zhì)的入侵可能性。通過顯微鏡可以觀察到,在不同的溫度下的鋼金相的結(jié)構(gòu)形貌,結(jié)果發(fā)現(xiàn),當溫度越高的時候,柱狀晶的顆粒尺寸就越大,偏西的現(xiàn)象也就越明顯。所以,中心鎖孔等問題就會出現(xiàn),且越來越嚴重。相反,當溫度下降的時候,,鑄坯的橫向等軸晶粒度就變得越來越大,這樣的情況是有利于金屬的發(fā)生形變。

    4 結(jié)語

    總的來說,高碳含量的鋼材具備很高的價值,這是由他的實用性決定的,因為他在市場上有著很大的提升空間。然而現(xiàn)在是市場經(jīng)濟,一個競爭力特別強的時代,所以只有提高自身的質(zhì)量才是根本,這樣企業(yè)才可以可持續(xù)發(fā)展,具備持久的生命活力。說白了,在進行煉鋼的過程中,必須嚴把質(zhì)量關(guān),確保所有的產(chǎn)品符合質(zhì)量要求。

    參考文獻:

    [1]張冰成,金美余,李志剛等.連鑄生產(chǎn)高碳鋼方坯輕壓下技術(shù)應(yīng)用參數(shù)的選取[J].特種鑄造及有色合金,2014,34(01):32-33.

    [2]王勇,成澤偉,陳偉慶等.40t T型6流中間包結(jié)構(gòu)優(yōu)化對高碳鋼中夾雜物的影響[J].特殊鋼,2014,35(01):29-32.

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