張潔琳+阮小麗

摘 要：優(yōu)質(zhì)碳素鋼的生產(chǎn)質(zhì)量和數(shù)量是一個國家鋼鐵行業(yè)發(fā)展程度的重要檢驗(yàn)指標(biāo)，優(yōu)質(zhì)碳素鋼的生產(chǎn)技術(shù)長期受到國外壟斷，我國優(yōu)質(zhì)碳素鋼的生產(chǎn)工藝和設(shè)備研發(fā)都還難以達(dá)到國際水平。本文主要以優(yōu)質(zhì)碳素鋼冷軋帶鋼為例，分析了當(dāng)前世界范圍內(nèi)優(yōu)質(zhì)碳素鋼的生產(chǎn)技術(shù)條件和主要存在的技術(shù)難題，并對退火工藝的改進(jìn)提出了自己的建議。

關(guān)鍵詞：優(yōu)質(zhì)；碳素鋼；技術(shù)要求

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.045

1 優(yōu)質(zhì)碳素鋼加工工藝主要技術(shù)要求

（1）不同組織的帶材性能表現(xiàn)。帶材的組織材料是指帶材中鋼的類型，例如：奧氏體、珠光體等，其中珠光體又包括片狀珠光體、球狀珠光體等。帶鋼中組織結(jié)構(gòu)多以珠光體為主，包括粗片狀珠光體、細(xì)片狀珠光體、球形珠光體等，主要影響材料的延展性。其中，粗片狀珠光體因片層間距較大，延展性較差，細(xì)片狀珠光體和粒徑較小的球形珠光體因間隙較小，延展性較好。實(shí)際生產(chǎn)中會根據(jù)對材料的力學(xué)性能的具體要求把各種珠光體進(jìn)行混合來生產(chǎn)特定延展性強(qiáng)度的帶鋼材料。

（2）帶鋼半成品退火以后的組織要求。退火是指鋼材在經(jīng)過高溫煅燒以后進(jìn)行急劇降溫定型和定性的操作。退火的過程往往伴隨著材料的一定程度的形變，形變的同時也有一定量球化的碳化物產(chǎn)生，且形變量越大碳化物的球化效果越好。退火以后球狀珠光體的質(zhì)量和含量不同直接影響到粗鋼的質(zhì)量，因此，退火條件需要嚴(yán)格控制來控制粗鋼中金屬鐵、錳、鈦等的含量。

（3）球化退火工藝介紹。球化退火工藝即上文中提到的退火過程中的退火操作。要達(dá)到生產(chǎn)預(yù)先設(shè)定的組織結(jié)構(gòu)條件要求，關(guān)鍵是要確定退火操作以后鋼材中的球形碳化物的含量和質(zhì)量。目前使用最多的是罩式爐成卷退火技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)的主要原理是在低于臨界點(diǎn)的溫度下長時間處理以達(dá)到較好的球度，但是這項(xiàng)技術(shù)的一個重要問題是，能耗極高，大幅增加了生產(chǎn)成本。因此，球化工藝的改進(jìn)主要從退火溫度入手，在以后的熱處理中只要采取更低溫度的再結(jié)晶退火處理就可以很好的提高球化級別和應(yīng)力。

（4）冷軋壓下制度。冷軋主要參考數(shù)據(jù)為最后軋程壓下率?n。這個數(shù)據(jù)是根據(jù)最終產(chǎn)品要求決定的，一般選擇在35%-60%，對于部分冷態(tài)硬度較大的鋼材，即使?n達(dá)到70%其力學(xué)性能仍然合格，也可以正常使用。?n值提高可以降低粗品的退火次數(shù)，從而控制生產(chǎn)成本，所以一般?n值選擇在50%左右。不同組織的鋼材退火程序都不同，例如，組織結(jié)構(gòu)為細(xì)片狀珠光體的材料首先需要進(jìn)行一定量的形變，然后送退火程序，且第一軋程的壓下率以30%為宜，在確定了第一軋程的壓下率以后，其后的每一個軋程都可以按照50%來進(jìn)行。

（5）鋼中碳的石墨化及其他問題。碳素鋼淬煉過程中會有部分碳轉(zhuǎn)化為石墨，鋼材中石墨含量高可能直接導(dǎo)致軋廢，且現(xiàn)代煉鋼原料中硅元素含量較多，硅元素的存在加劇了碳元素的石墨化。首先，鋼材冶煉首先需要控制材料中的化學(xué)成分，以降低石墨化程度，保證鋼材的基本性能。其次，粗鋼的退火和保溫時間也要嚴(yán)格控制，避免長時間高溫退火和高溫保溫導(dǎo)致的碳元素石墨化。應(yīng)該嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)參數(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量要求，設(shè)計生產(chǎn)工藝參數(shù)，如退火時間、退火溫度、壓下率等。

2 優(yōu)質(zhì)碳素鋼生產(chǎn)工藝中存在的主要問題

2.1 熱處理裝備有待改進(jìn)

碳素鋼生產(chǎn)過程中的熱處理主要是指退火工藝，熱處理裝備主要集中使用在退火程序中。罩式爐成卷退火技術(shù)是當(dāng)前我國鋼鐵行業(yè)普遍使用的退火技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)操作簡單，控制方便，但其最大的弊端是：退火實(shí)際溫度和在該溫度下停留時間與預(yù)設(shè)有一定差距，導(dǎo)致材料的球化程度不均一，因此鋼材的性能也不完全一致，這也是我國目前鋼材生產(chǎn)技術(shù)中遇到的一大技術(shù)瓶頸。要改善這種現(xiàn)象可以改進(jìn)退火爐的結(jié)構(gòu)，并在改進(jìn)后推廣使用松卷退火等技術(shù)，或者使用可以進(jìn)行連續(xù)溫度梯度退火程序的熱處理設(shè)備，使操作人員可以更加準(zhǔn)確的控制退火時間和溫度，降低因?yàn)闀r間和溫度差帶來的成品質(zhì)量問題。

2.2 坯料條件有待改善

碳素鋼冷鋼帶有較嚴(yán)格的質(zhì)量要求，如表面平整度、厚度公差、碎邊程度、碳化物含量等。碳化物顆粒大小、及其石墨化程度與退火工藝技術(shù)和坯料質(zhì)量都有關(guān)，而當(dāng)前的碳素鋼行業(yè)生產(chǎn)工藝中普遍忽視了對原料的預(yù)處理。相關(guān)研究團(tuán)隊在著手研究提高鋼材質(zhì)量的同時，也應(yīng)該考慮坯料組成對材料性能的影響，探究坯料中每一種常見元素對鋼材生產(chǎn)可能帶來的影響，并借助這部分研究成果，研發(fā)相關(guān)技術(shù)對坯料進(jìn)行預(yù)處理，降低硅元素等的含量，以提高鋼材整體性能。

3 總結(jié)

優(yōu)質(zhì)碳素鋼在現(xiàn)代航天、航海、國防等高精尖技術(shù)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，而我國目前優(yōu)質(zhì)碳素鋼的生產(chǎn)技術(shù)和產(chǎn)量都還不能達(dá)到國際水平。提高鋼材整體性能是一個很復(fù)雜的工藝，需要考慮原料、技術(shù)、設(shè)備、生產(chǎn)條件控制、成本控制等諸多因素。本文中詳細(xì)分析了現(xiàn)代優(yōu)質(zhì)碳素鋼的生產(chǎn)技術(shù)參數(shù)，指出了部分生產(chǎn)工藝中亟待改進(jìn)的技術(shù)問題并提出了后續(xù)改進(jìn)辦法，對未來鋼鐵行業(yè)整體改革有一定的參考意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]王臻鶴.碳素結(jié)構(gòu)鋼與低合金高強(qiáng)鋼焊接工藝的研究[J].自然科學(xué)：全文版，2016（02）：298-298.

[2]劉須收，肖德政，吳建英.中碳調(diào)質(zhì)鋼30CrNiMo8與S355JR異種鋼的焊接[J].金屬加工：熱加工，2013（18）：34-36.

[3]劉生斗.碳素結(jié)構(gòu)鋼與低合金高強(qiáng)鋼焊接工藝分析[J].產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2012（11）：90-91.

作者簡介：張潔琳（1972-），女，江蘇南通人，大專，主要研究方向：材料電器。