于銀俊

（安鋼鋼鐵集團(tuán)有限公司，河南 安陽(yáng) 455004）

現(xiàn)階段，在我國(guó)各大行業(yè)當(dāng)中，最常應(yīng)用到的鋼材之一就是高碳鋼，這與其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)密不可分。具體而言，高碳鋼在鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與整體硬度之上都有明顯優(yōu)勢(shì)，其耐受力也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他鋼材，因此在目前的大部分工程當(dāng)中，都能夠發(fā)現(xiàn)高碳鋼的身影。為了進(jìn)一步強(qiáng)化高碳鋼的生產(chǎn)質(zhì)量，必須要對(duì)具體的生產(chǎn)工藝進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)，調(diào)整好每一項(xiàng)具體參數(shù)。就目前來(lái)說(shuō)，生產(chǎn)高碳鋼的主要工藝就是煉鋼-精煉-連鑄工藝，因此如何發(fā)揮這種工藝的全部?jī)r(jià)值，強(qiáng)化高濤剛的生產(chǎn)質(zhì)量則是當(dāng)前我們需要研究的主要問(wèn)題。

1 煉鋼-精煉-連鑄工藝的基本概述

目前，我國(guó)生產(chǎn)高碳鋼過(guò)程中主要應(yīng)用的技術(shù)手段就是煉鋼-精煉-連鑄工藝，通過(guò)對(duì)這項(xiàng)工藝的基本流程進(jìn)行分析我們不難得出以下幾個(gè)具體步驟，首先，就是煉鋼環(huán)節(jié)，作為生產(chǎn)高碳鋼過(guò)程中的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，煉鋼過(guò)程中往往只需要結(jié)合常規(guī)鋼材的具體操作步驟即可，但在操作過(guò)程中必須要時(shí)刻注重質(zhì)量問(wèn)題，從基礎(chǔ)上為高碳鋼做出質(zhì)量保障。其次，就是精煉環(huán)節(jié)，這一環(huán)節(jié)屬于高碳鋼生產(chǎn)當(dāng)中的關(guān)鍵步驟，因此必須要做到精細(xì)化操作，嚴(yán)格結(jié)合我國(guó)所制定的高碳鋼使用標(biāo)準(zhǔn)以及具體的應(yīng)用途徑來(lái)設(shè)置精煉過(guò)程中的實(shí)際參數(shù)數(shù)值，只有這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)普通鋼材與高碳鋼的平滑過(guò)渡[1]。最后，就是連鑄環(huán)節(jié)，在這一步驟當(dāng)中，需要以精煉的實(shí)際參數(shù)為依托，從而達(dá)到連續(xù)生產(chǎn)高碳鋼的目的。

2 高碳鋼的主要添加成分解析

相較于普通鋼材，高碳鋼的碳含量往往能達(dá)到0.7%以上，但最高不會(huì)超過(guò)1.8%。高碳鋼坯作為生產(chǎn)高碳鋼的主要原材料，需要借助于軋機(jī)進(jìn)行軋制，之后生成未來(lái)我國(guó)需要重點(diǎn)發(fā)展的幾種金屬制品。具體包括：經(jīng)過(guò)熱處理工序形成高簾線(xiàn)、拉力鋼絲繩以及高應(yīng)力的鋼絲等等[2]。因此有越來(lái)越多的企業(yè)開(kāi)始致力于高碳鋼的生產(chǎn)，但是受到種種因素的限制，所生產(chǎn)出的高碳鋼質(zhì)量不一，且價(jià)格存在較大差距。想要從根本上強(qiáng)化高碳鋼的質(zhì)量，就必須從它的化學(xué)添加成分著手，其中能夠強(qiáng)化高碳鋼強(qiáng)度的添加成分有硅元素、碳元素與錳元素，而硫元素與磷元素則會(huì)在一定程度上使高碳鋼韌性降低，同時(shí)提高高碳鋼的脆性。由此可見(jiàn)，任何一種化學(xué)添加成分的缺失或偏差，都會(huì)對(duì)高碳鋼的質(zhì)量造成直接影響。

3 影響高碳鋼質(zhì)量的主要因素

3.1 具體工藝的執(zhí)行水準(zhǔn)

從我們目前對(duì)高碳鋼生產(chǎn)研究的進(jìn)度來(lái)看，能夠?qū)ζ渖a(chǎn)質(zhì)量造成最直接影響的因素就是具體生產(chǎn)工藝的執(zhí)行是否標(biāo)準(zhǔn)。因此，作為用于高碳鋼的最主要工藝，煉鋼-精煉-連鑄工藝必須要確保自身的標(biāo)準(zhǔn)化與先進(jìn)性，但是就目前的實(shí)際狀況而言，在生產(chǎn)過(guò)程中，工作人員操作失誤的情況時(shí)有發(fā)生，進(jìn)而導(dǎo)致煉鋼-精煉-連鑄工藝在不同環(huán)節(jié)的鏈接與管理工作上不夠標(biāo)準(zhǔn)，因此無(wú)法全部發(fā)揮煉鋼-精煉-連鑄工藝的實(shí)際意義，其標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)與先進(jìn)化程度也得不到體現(xiàn)。由此可見(jiàn)，工作人員的操作規(guī)范性直接影響著煉鋼-精煉-連鑄工藝的執(zhí)行水準(zhǔn)，而煉鋼-精煉-連鑄工藝的執(zhí)行水準(zhǔn)則決定了高碳鋼的生產(chǎn)質(zhì)量。

3.2 工藝參數(shù)是否標(biāo)準(zhǔn)

除了工藝的執(zhí)行水準(zhǔn)之外，另一個(gè)影響高碳鋼質(zhì)量的重要因素就是加工工藝的參數(shù)是否標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)對(duì)煉鋼-精煉-連鑄工藝的具體參數(shù)進(jìn)行分析得出，在煉鋼、精煉與連鑄這三個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)當(dāng)中，盡管每一個(gè)環(huán)節(jié)需要設(shè)置的具體工藝參數(shù)各不相同，但是在生產(chǎn)過(guò)程中也必須要保證三個(gè)環(huán)節(jié)之間的連續(xù)性，因?yàn)檫@樣不僅能夠確保高碳鋼的生產(chǎn)質(zhì)量，還能夠保障生產(chǎn)過(guò)程中的安全問(wèn)題，為工作人員提供一個(gè)安全的操作環(huán)境。但是目前在煉鋼-精煉-連鑄工藝應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)工藝參數(shù)的規(guī)范化控制沒(méi)有體現(xiàn)，實(shí)際的控制效果也不盡人意，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)工藝參數(shù)混亂的現(xiàn)象，導(dǎo)致高碳鋼的質(zhì)量大打折扣。

3.3 生產(chǎn)調(diào)度是否靈活

另外，在生產(chǎn)過(guò)程中，為了進(jìn)一步確保高碳鋼的質(zhì)量，還需要進(jìn)行靈活的生產(chǎn)調(diào)度。從現(xiàn)階段的煉鋼-精煉-連鑄工藝生產(chǎn)高碳鋼當(dāng)中，煉鋼-精煉-連鑄工藝亟需在生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行合理的調(diào)整與調(diào)度，進(jìn)行生產(chǎn)的控制轉(zhuǎn)換，通過(guò)這種手段，能夠有效提高高碳鋼在生產(chǎn)過(guò)程中每一個(gè)環(huán)節(jié)當(dāng)中的銜接平順度，從而使煉鋼-精煉-連鑄工藝變得更加合理有序，但是目前在生產(chǎn)過(guò)程中，這種靈活的調(diào)度方式顯然沒(méi)有體現(xiàn)，這不僅會(huì)對(duì)高碳鋼的質(zhì)量造成影響，還會(huì)直接影響到每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性。由此可見(jiàn)，在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，必須要提高生產(chǎn)調(diào)度的靈活性，建立一個(gè)完善的生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)，從而提高生產(chǎn)過(guò)程的合理性與生產(chǎn)質(zhì)量[3]。

4 高碳鋼生產(chǎn)質(zhì)量控制措施分析

4.1 做好鐵水的預(yù)處理工作

生產(chǎn)高碳鋼就是要將鐵原料冶煉成為碳含量較高的鋼材料，通過(guò)將鐵材料進(jìn)行高溫熔化之后，在進(jìn)行高精度的提煉，以求最大程度降低鐵材料當(dāng)中的各種雜質(zhì)。所以在生產(chǎn)過(guò)程中，鐵水的含量以及具體溫度，都會(huì)對(duì)高碳鋼的質(zhì)量產(chǎn)生直接影響。因此必須要做好鐵水的預(yù)處理工作，嚴(yán)格把控鐵水的溫度以及含量，從而提高生產(chǎn)質(zhì)量。受融化過(guò)程中極高的溫度影響，鐵水的溫度往往能夠達(dá)到1000℃以上，除了這種物理溫度之外，鐵水在融化過(guò)程中受到化學(xué)元素的影響還會(huì)產(chǎn)生一定的化學(xué)熱量。在進(jìn)行第一個(gè)環(huán)節(jié)即煉鋼時(shí)，需要始終確保鐵水的溫度在1200℃以上[4]。這時(shí)，我們可以借助于攪拌或者加入適當(dāng)?shù)拿摿蛭镔|(zhì)，提高鐵水的含量，從而保障高碳鋼的質(zhì)量。

圖1 轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程及結(jié)構(gòu)

4.2 嚴(yán)格把控高碳鋼中的硫含量

硫化物作為一種非金屬元素的雜質(zhì)，由于在利用煉鋼-精煉-連鑄工藝生產(chǎn)高碳鋼的過(guò)程中熔點(diǎn)較低，會(huì)導(dǎo)致鐵晶格發(fā)生形變，這種特性會(huì)致使高碳鋼的脆性大大增加，進(jìn)而影響到高碳鋼的可塑性與可焊接性。由此可見(jiàn)，高碳鋼當(dāng)中硫含量的多少也會(huì)對(duì)其質(zhì)量產(chǎn)生影響。從實(shí)質(zhì)上來(lái)說(shuō)，脫硫反應(yīng)可以被劃分為吸熱反應(yīng)當(dāng)中的一種，在高碳鋼生產(chǎn)過(guò)程中，一般會(huì)使用爐渣反應(yīng)來(lái)進(jìn)行脫硫，借助于鋼水當(dāng)中的硅、鈣等元素，從而生成硫化物與渣體進(jìn)行強(qiáng)烈反應(yīng)，而后在首次送點(diǎn)結(jié)束以后充分?jǐn)嚢柽@部分鋼，使其硫化反應(yīng)加大，最終實(shí)現(xiàn)脫硫的目標(biāo)，控制好高碳鋼當(dāng)中的硫含量[5]。

4.3 嚴(yán)格把控澆筑過(guò)程中的溫度

在連鑄環(huán)節(jié)當(dāng)中，主要是能夠在標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)獲取到結(jié)構(gòu)相對(duì)優(yōu)質(zhì)的鑄坯，進(jìn)而有效控制精煉環(huán)節(jié)之后可能對(duì)鋼水產(chǎn)生的二次污染。通常情況下，當(dāng)鑄坯的鑄造溫度過(guò)高時(shí)，其柱狀晶粒的大小也會(huì)隨之改變，而中心碳的偏析也會(huì)隨之加大，進(jìn)而影響到鑄坯的生產(chǎn)質(zhì)量。反而言之，如果鑄坯的鑄造溫度過(guò)低，則會(huì)使鋼結(jié)構(gòu)極易發(fā)生形變。由此可見(jiàn)，必須要嚴(yán)格把控澆筑過(guò)程中的溫度，提高鑄坯的質(zhì)量，從而強(qiáng)化高碳鋼質(zhì)量。具體而言，需要將鑄坯的溫度控制在35°～45°之間，而在連鑄環(huán)節(jié)當(dāng)中，則需要控制鑄坯的溫度在20°～35°之間。為了避免精煉環(huán)節(jié)之后的鑄坯二次污染問(wèn)題，還需要嚴(yán)格把控鋼水的再次氧化問(wèn)題，從而降低雜物卷入的概率[6]。

4.4 嚴(yán)格把控轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程

現(xiàn)階段，我國(guó)進(jìn)行轉(zhuǎn)爐冶煉主要有高拉碳補(bǔ)吹法與低拉碳增碳法這兩種方式。其中高拉碳補(bǔ)吹法在生產(chǎn)時(shí)需要使用高純度鐵水以及其他的廢鋼等材質(zhì)作為生產(chǎn)初期的主要材料，但是需要嚴(yán)格控制生產(chǎn)過(guò)程中的碳含量。具體可以借助于測(cè)溫取樣的方式來(lái)確定實(shí)際碳含量，從而進(jìn)行轉(zhuǎn)爐冶煉過(guò)程中的科學(xué)配比。但是高拉碳補(bǔ)吹法同樣具有較大弊端，即會(huì)導(dǎo)致大量溫度的流失，降低轉(zhuǎn)爐內(nèi)溫度，從而提高生產(chǎn)成本。而低拉碳增碳法則相對(duì)比較簡(jiǎn)單，只需要確保轉(zhuǎn)爐的溫度不過(guò)低即可，脫硫效果也十分優(yōu)異。但是這種方式必須要求操作人員的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)過(guò)硬，才能夠增強(qiáng)高碳鋼的生產(chǎn)質(zhì)量[7]。

4.5 確定責(zé)任區(qū)域提高生產(chǎn)質(zhì)量

對(duì)責(zé)任區(qū)域進(jìn)行確定，不僅能夠提高生產(chǎn)質(zhì)量，還能夠提升生產(chǎn)工藝的水準(zhǔn)。在煉鋼-精煉-連鑄工藝的三個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)當(dāng)中，只要有一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，就會(huì)導(dǎo)致高碳鋼的質(zhì)量出現(xiàn)不同程度的影響，進(jìn)而影響到未來(lái)這種工藝的應(yīng)用與發(fā)展。因此，必須要做好煉鋼-精煉-連鑄工藝的責(zé)任區(qū)域劃分工作，并提供專(zhuān)業(yè)的監(jiān)管人員對(duì)每一個(gè)責(zé)任區(qū)域進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督管理，從而降低生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)生問(wèn)題的概率，顯著提升煉鋼-精煉-連鑄工藝的執(zhí)行效果。為此就需要強(qiáng)化對(duì)工作人員的專(zhuān)業(yè)技能培養(yǎng)以及生產(chǎn)意識(shí)教育，提高他們工作的積極性與規(guī)范性。

4.6 建立數(shù)字化調(diào)度機(jī)制提高生產(chǎn)調(diào)度靈活性

在高碳鋼生產(chǎn)過(guò)程中，需要針對(duì)生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行有效、穩(wěn)定的控制，但是在實(shí)際生產(chǎn)開(kāi)始之后，工作人員往往認(rèn)為這種對(duì)環(huán)境的控制會(huì)影響到生產(chǎn)的效率，進(jìn)而導(dǎo)致生產(chǎn)環(huán)境存在嚴(yán)重波動(dòng)，影響生產(chǎn)安全與質(zhì)量[8]。因此，需要充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，建立一個(gè)數(shù)字化的調(diào)度機(jī)制平臺(tái)，不僅實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的靈活調(diào)度，還要實(shí)現(xiàn)調(diào)度工作的高效、科學(xué)與規(guī)范化。通過(guò)這種手段，能夠有效提高每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的有序銜接，提升高碳鋼的質(zhì)量。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，利用煉鋼-精煉-連鑄工藝生產(chǎn)高碳鋼，需要我們從多方面進(jìn)行質(zhì)量控制，在提升該工藝實(shí)際成效的同時(shí)，解決生產(chǎn)高碳鋼過(guò)程中的質(zhì)量問(wèn)題。