石秋生

摘 要：結(jié)合當(dāng)前我國(guó)汽車(chē)用鋼的發(fā)展情況，結(jié)合汽車(chē)用優(yōu)特鋼材質(zhì)量的相關(guān)要求加以分析，并簡(jiǎn)要地闡述汽車(chē)用鋼材的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)為“無(wú)缺陷，近終化”方向，有針對(duì)性地研究關(guān)于汽車(chē)用優(yōu)特鋼的生產(chǎn)工藝以及控制方法。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)用鋼；生產(chǎn)工藝；無(wú)缺陷

中圖分類(lèi)號(hào)：TG333 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

韶鋼具備年產(chǎn)650萬(wàn)t的生產(chǎn)能力，形成以“燒結(jié)→煉鐵→轉(zhuǎn)爐煉鋼→精煉→連鑄→連軋→精整”特鋼長(zhǎng)流程。其中特棒廠(chǎng)合金棒材產(chǎn)能82萬(wàn)t，該廠(chǎng)自2012年投產(chǎn)以來(lái)，經(jīng)過(guò)6年的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，逐步形成以45#為代表的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、40Cr和CrMo系列的合金結(jié)構(gòu)鋼、以20CrMnTi為代表的齒輪鋼、以GCr15為代表的軸承鋼、以60Si2Mn為代表的彈簧鋼，五大系列產(chǎn)品的生產(chǎn)格局。

汽車(chē)產(chǎn)業(yè)在當(dāng)前我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的過(guò)程中發(fā)揮出越來(lái)越重要的作用，加大對(duì)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)扶持力度的同時(shí)對(duì)汽車(chē)消費(fèi)市場(chǎng)著重培養(yǎng)。當(dāng)前社會(huì)各界在不斷關(guān)注下使汽車(chē)產(chǎn)品發(fā)朝著安全性、輕量化、環(huán)保型以及成本低廉的方向發(fā)展，在這種情況下，人們對(duì)于汽車(chē)用鋼在均質(zhì)化、易切削性以及高表面質(zhì)量等方面的要求較之從前也越來(lái)越高，因此也使汽車(chē)工業(yè)對(duì)于無(wú)缺陷和非調(diào)質(zhì)鋼材的需求量變得越來(lái)越大，基于這種情況，對(duì)“無(wú)缺陷、近終化”性?xún)r(jià)比較高的汽車(chē)用鋼的量化成產(chǎn)也就成了未來(lái)汽車(chē)用鋼的發(fā)展方向。

1 汽車(chē)用無(wú)缺陷優(yōu)特鋼材的質(zhì)量要求

汽車(chē)用優(yōu)特鋼的主要類(lèi)型包括以下幾種：合金結(jié)構(gòu)鋼材、易切削鋼材、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、非調(diào)質(zhì)鋼和耐熱鋼等，這些不同類(lèi)型的優(yōu)特鋼主要是被應(yīng)用在汽車(chē)的軸承、齒輪、螺栓螺母、彈簧等一系列零部件的生產(chǎn)之中，在對(duì)這些特殊類(lèi)型鋼材進(jìn)行應(yīng)用的過(guò)程中可以使零部件的穩(wěn)定性和使用壽命都得到明顯的提高，而且所使用鋼材的質(zhì)量與汽車(chē)整體的穩(wěn)定性和安全性有著極為密切的關(guān)系。想要使汽車(chē)配件的質(zhì)量得到充分的保障就必須用一些純度相對(duì)較高，且無(wú)論是內(nèi)部還是表面都沒(méi)有氣孔或者裂紋以及大型夾雜物等?；谶@種情況我們所說(shuō)的汽車(chē)用無(wú)缺陷鋼材主要是指無(wú)表面和內(nèi)部可以實(shí)現(xiàn)宏觀(guān)和微觀(guān)缺陷檢測(cè)以及質(zhì)量性能較為穩(wěn)定的鋼材。

2 汽車(chē)用無(wú)缺陷優(yōu)特鋼材的生產(chǎn)工藝流程

為了使高質(zhì)量無(wú)缺陷汽車(chē)用優(yōu)特鋼達(dá)到生產(chǎn)質(zhì)量方面的要求，就需要具有較為先進(jìn)的生產(chǎn)工藝流程以及控制和檢測(cè)質(zhì)量的相關(guān)方法。在我國(guó)的一些較大的鋼材廠(chǎng)中，為了提高汽車(chē)用鋼的質(zhì)量特性而特意對(duì)汽車(chē)用鋼生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行了一定的改造和升級(jí)，改造后的生產(chǎn)流程在應(yīng)用的過(guò)程中可以實(shí)現(xiàn)對(duì)高質(zhì)量無(wú)缺陷汽車(chē)用優(yōu)特鋼的生產(chǎn)。

2.1 汽車(chē)用無(wú)缺陷鋼材生產(chǎn)工藝技術(shù)

當(dāng)前形勢(shì)下的汽車(chē)用無(wú)缺陷鋼材生產(chǎn)技術(shù)主要包括了煉鋼、軋鋼、探傷等多種較為先進(jìn)的工藝技術(shù)，在以先進(jìn)工藝技術(shù)和裝備為基礎(chǔ)來(lái)對(duì)無(wú)缺陷鋼材進(jìn)行生產(chǎn)的過(guò)程中還需要對(duì)一些較為合理的生產(chǎn)工藝進(jìn)行制定，并且通過(guò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)環(huán)節(jié)之中各種公益參數(shù)和設(shè)備的優(yōu)化，進(jìn)而使整個(gè)生產(chǎn)工藝的流程具有較好的穩(wěn)定性。

2.1.1 低氧鋼生產(chǎn)技術(shù)

鋼水的窄成分控制、鋼水的純凈度以及夾雜物控制是特殊鋼生產(chǎn)普遍存在的難點(diǎn)。避免鋼水發(fā)生過(guò)氧化和出鋼下渣是生產(chǎn)流程之中降低溶解氧含量的一種主要的方法，結(jié)合鋼種的差異性要求需要對(duì)合適的終點(diǎn)碳加以控制，在此基礎(chǔ)上還要保證鋼水出鋼的預(yù)脫氧操作具有一定的合理性，對(duì)偏心爐底出鋼技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，由此就可以實(shí)現(xiàn)無(wú)渣出鋼的效果。整個(gè)出鋼的過(guò)程中可以結(jié)合終點(diǎn)碳以及鋼種的實(shí)際情況來(lái)將適量的優(yōu)質(zhì)增碳劑加入鋼包之中，由此在發(fā)生碳氧反應(yīng)之中生成出來(lái)的一氧化碳?xì)怏w能夠順利排出，對(duì)于一些鋼水或者渣層來(lái)說(shuō)，不沾污鋼液能夠起到一定的攪拌作用。隨后再將適量的強(qiáng)脫氧劑加入鋼包之中進(jìn)行深脫氧，使整個(gè)預(yù)脫氧的效果得以提高。

2.1.2 鋼中氮含量控制技術(shù)

轉(zhuǎn)爐的一個(gè)較大優(yōu)勢(shì)在于對(duì)低碳鋼的生產(chǎn)，在電爐之中對(duì)低碳鋼的生產(chǎn)會(huì)較為困難，隨著近些年來(lái)電爐熱裝鐵水工藝被越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，在連鑄和煉鋼生產(chǎn)過(guò)程中降氮控制技術(shù)水平得到提升的情況下，電爐鋼中的氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)得到了較為明顯的降低，而且一些先進(jìn)廠(chǎng)家通過(guò)冶煉過(guò)程中鐵水比的控制、低氮吹煉、脫氧劑的投入時(shí)間以及鋼包渣改質(zhì)劑的調(diào)節(jié)可以將產(chǎn)品N含量控制在≤30 ppm，使汽車(chē)用鋼的更高要求得到了滿(mǎn)足。

2.1.3 鋼中Ti的控制技術(shù)

Ti 在鋼材中的存在大大降低了下游產(chǎn)品的使用壽命，因此軸承鋼中Ti的控制成了重點(diǎn)。SKF Grade 3要求Ti<13 ppm，出鋼前一般向爐內(nèi)加入幾百公斤石灰稠花爐渣，減少下渣，防止LF爐增Ti。另外在流程的前端，非Ti原料礦的選用和低Ti合金及渣料的使用也是控制Ti的有效措施。

2.2 無(wú)缺陷鋼材的生產(chǎn)技術(shù)

2.2.1 數(shù)字式加熱爐和高壓水除磷技術(shù)

對(duì)數(shù)字式自動(dòng)控制加熱爐進(jìn)行應(yīng)用能夠使加熱溫度得到更加精確的控制，能夠最大程度地減小開(kāi)扎溫度偏差、同根鋼坯在長(zhǎng)度方向與斷面的溫差，進(jìn)而對(duì)軋制尺寸的精度進(jìn)行提高。在鋼坯進(jìn)入軋機(jī)中前可以通過(guò)在加熱爐出鋼口位置安裝高壓水除磷裝置來(lái)向高溫鑄坯的表面位置噴高壓水，由此使坯料表面位置的氧化鐵皮能夠被清除得較為干凈，進(jìn)而有效地避免鋼材的表面被壓入氧化鐵皮和對(duì)鋼材表面的質(zhì)量進(jìn)行提高。

2.2.2 對(duì)高剛度無(wú)扭矩軋機(jī)以及減定徑軋機(jī)技術(shù)加以利用

在對(duì)高剛度無(wú)扭矩軋機(jī)進(jìn)行應(yīng)用的過(guò)程中可以使扎件表面位置遭到劃傷或者出現(xiàn)折疊的問(wèn)題得到最大程度的降低，進(jìn)而使鋼材尺寸的表面質(zhì)量以及控制精度都得到有效的提高。

對(duì)減定徑軋機(jī)進(jìn)行應(yīng)用的過(guò)程中可以使鋼材變形更加均勻，并且使所獲得的尺寸公差更加精確，使表面的質(zhì)量更加良好。

2.3 非調(diào)質(zhì)汽車(chē)用鋼的生產(chǎn)

大部分的汽車(chē)零部件度需要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)之后的汽車(chē)零件在綜合力學(xué)性能方面相對(duì)比較好，該工藝在當(dāng)前的汽車(chē)行業(yè)之中得到了較為廣泛的應(yīng)用，然而整個(gè)調(diào)質(zhì)處理過(guò)程的生產(chǎn)工藝流程相對(duì)較長(zhǎng)，并且這一工藝也較為復(fù)雜，整個(gè)過(guò)程中耗能較高且零件的變形量也比較大，而且存在容易出現(xiàn)開(kāi)裂的問(wèn)題。為了解決上述的這些問(wèn)題和使零件整個(gè)斷面位置性能的均勻一致性得到有效的提高，當(dāng)前汽車(chē)制造行業(yè)之中通過(guò)對(duì)非調(diào)質(zhì)鋼進(jìn)行應(yīng)用之后在合金資源以及節(jié)約能源等方面取得了較為明顯的效果。

2.4 非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)工藝

高性能汽車(chē)中所需的鋼要有較高的潔凈度和較為均勻的組織成分，通過(guò)對(duì)控冷工藝和控扎工藝進(jìn)行應(yīng)用之后對(duì)析出的碳氮化物進(jìn)行控制，由此來(lái)使沉淀彌散強(qiáng)化的效果得以實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而使鋼材在力學(xué)性能方面的指標(biāo)得到明顯的改善。

2.4.1 微合金化

微合金化冶金技術(shù)的出現(xiàn)是在30年前，是將一些微量的鈮、鈦、釩等碳氮化合物形成的元素加入錳貴鋼和原錳鋼合金成分之中，通過(guò)對(duì)控冷控扎的方法進(jìn)行利用來(lái)使固溶體之中的碳氮化物能夠被高效地析出，在實(shí)現(xiàn)彌散沉淀強(qiáng)化的效果后可以對(duì)鋼的耐蝕性和力學(xué)性能進(jìn)行有效的改善。

2.4.2 控扎控冷

這個(gè)工藝流程主要包括對(duì)鋼坯的保溫和加熱以及快速冷卻等，我們可以通過(guò)制作出動(dòng)態(tài)CCT曲線(xiàn)來(lái)對(duì)鋼在控冷過(guò)程和高溫控扎過(guò)程中的連續(xù)轉(zhuǎn)變的規(guī)律加以確定，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)合理的控冷工藝以及控扎工藝的獲取。

3 結(jié)語(yǔ)

為了迎合未來(lái)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的需要，汽車(chē)用優(yōu)特鋼的“無(wú)缺陷、近終化”品質(zhì)是汽車(chē)用鋼未來(lái)發(fā)展過(guò)程中的一個(gè)方向，實(shí)現(xiàn)這一品質(zhì)的效果就必須不斷地對(duì)冶金行業(yè)之中的工藝技術(shù)與生產(chǎn)裝備進(jìn)行升級(jí)，對(duì)品種結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)

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