优质碳素钢技术要求分析

摘 要：优质碳素钢的生产质量和数量是一个国家钢铁行业发展程度的重要检验指标，优质碳素钢的生产技术长期受到国外垄断，我国优质碳素钢的生产工艺和设备研发都还难以达到国际水平。本文主要以优质碳素钢冷轧带钢为例，分析了当前世界范围内优质碳素钢的生产技术条件和主要存在的技术难题，并对退火工艺的改进提出了自己的建议。

关键词：优质；碳素钢；技术要求

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.05.045

1 质碳素钢加工工艺主要技术要求

（1）不同组织的带材性能表现。带材的组织材料是指带材中钢的类型，例如：奥氏体、珠光体等，其中珠光体又包括片状珠光体、球状珠光体等。带钢中组织结构多以珠光体为主，包括粗片状珠光体、细片状珠光体、球形珠光体等，主要影响材料的延展性。其中，粗片状珠光体因片层间距较大，延展性较差，细片状珠光体和粒径较小的球形珠光体因间隙较小，延展性较好。实际生产中会根据对材料的力学性能的具体要求把各种珠光体进行混合来生产特定延展性强度的带钢材料。

（2）带钢半成品退火以后的组织要求。退火是指钢材在经过高温煅烧以后进行急剧降温定型和定性的操作。退火的过程往往伴随着材料的一定程度的形变，形变的同时也有一定量球化的碳化物产生，且形变量越大碳化物的球化效果越好。退火以后球状珠光体的质量和含量不同直接影响到粗钢的质量，因此，退火条件需要严格控制来控制粗钢中金属铁、锰、钛等的含量。

（3）球化退火工艺介绍。球化退火工艺即上文中提到的退火过程中的退火操作。要达到生产预先设定的组织结构条件要求，关键是要确定退火操作以后钢材中的球形碳化物的含量和质量。目前使用最多的是罩式炉成卷退火技术，这项技术的主要原理是在低于临界点的温度下长时间处理以达到较好的球度，但是这项技术的一个重要问题是，能耗极高，大幅增加了生产成本。因此，球化工艺的改进主要从退火温度入手，在以后的热处理中只要采取更低温度的再结晶退火处理就可以很好的提高球化级别和应力。

（4）冷轧压下制度。冷轧主要参考数据为最后轧程压下率?n。这个数据是根据最终产品要求决定的，一般选择在35%-60%，对于部分冷态硬度较大的钢材，即使?n达到70%其力学性能仍然合格，也可以正常使用。?n值提高可以降低粗品的退火次数，从而控制生产成本，所以一般?n值选择在50%左右。不同组织的钢材退火程序都不同，例如，组织结构为细片状珠光体的材料首先需要进行一定量的形变，然后送退火程序，且第一轧程的压下率以30%为宜，在确定了第一轧程的压下率以后，其后的每一个轧程都可以按照50%来进行。

（5）钢中碳的石墨化及其他问题。碳素钢淬炼过程中会有部分碳转化为石墨，钢材中石墨含量高可能直接导致轧废，且现代炼钢原料中硅元素含量较多，硅元素的存在加剧了碳元素的石墨化。首先，钢材冶炼首先需要控制材料中的化学成分，以降低石墨化程度，保证钢材的基本性能。其次，粗钢的退火和保温时间也要严格控制，避免长时间高温退火和高温保温导致的碳元素石墨化。应该严格按照相关技术参数和产品质量要求，设计生产工艺参数，如退火时间、退火温度、压下率等。

2 优质碳素钢生产工艺中存在的主要问题

2.1 热处理装备有待改进

碳素钢生产过程中的热处理主要是指退火工艺，热处理装备主要集中使用在退火程序中。罩式炉成卷退火技术是当前我国钢铁行业普遍使用的退火技术，这项技术操作简单，控制方便，但其最大的弊端是：退火实际温度和在该温度下停留时间与预设有一定差距，导致材料的球化程度不均一，因此钢材的性能也不完全一致，这也是我国目前钢材生产技术中遇到的一大技术瓶颈。要改善这种现象可以改进退火炉的结构，并在改进后推广使用松卷退火等技术，或者使用可以进行连续温度梯度退火程序的热处理设备，使操作人员可以更加准确的控制退火时间和温度，降低因为时间和温度差带来的成品质量问题。

2.2 坯料条件有待改善

碳素钢冷钢带有较严格的质量要求，如表面平整度、厚度公差、碎边程度、碳化物含量等。碳化物颗粒大小、及其石墨化程度与退火工艺技术和坯料质量都有关，而当前的碳素钢行业生产工艺中普遍忽视了对原料的预处理。相关研究团队在着手研究提高钢材质量的同时，也应该考虑坯料组成对材料性能的影响，探究坯料中每一种常见元素对钢材生产可能带来的影响，并借助这部分研究成果，研发相关技术对坯料进行预处理，降低硅元素等的含量，以提高钢材整体性能。

3 总结

优质碳素钢在现代航天、航海、国防等高精尖技术领域有广泛的应用，而我国目前优质碳素钢的生产技术和产量都还不能达到国际水平。提高钢材整体性能是一个很复杂的工艺，需要考虑原料、技术、设备、生产条件控制、成本控制等诸多因素。本文中详细分析了现代优质碳素钢的生产技术参数，指出了部分生产工艺中亟待改进的技术问题并提出了后续改进办法，对未来钢铁行业整体改革有一定的参考意义。

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作者简介：张洁琳（1972-），女，江苏南通人，大专，主要研究方向：材料电器。