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摘要：2000年以后，國際上特殊鋼的發展趨勢主要是以軸承鋼為主，同時粗略分析了國內外特殊鋼存在的差距。主要探究近年來國內的高品質特殊鋼的生產技術，如對轉爐低氧鋼的冶煉、低還原勢爐外的精煉、大型夾雜物的控制、超低鈦鋼的冶煉及連鑄坯質量控制等關鍵生產技術的探究和其所產生的效益。

關鍵詞：特殊鋼；生產技術；冶煉；精煉

特殊鋼主要是指那些具有特殊的化學成分的、在生產過程中采用特殊的工藝手段進行加工的鋼材料，這類剛材料具備著特殊的組織和性能，能夠同時滿足多種需要。特殊鋼在國民經濟中占據的地位是極為重要的，國民經濟包括的各個重要部門的發展都離不開特殊鋼，特殊鋼的質量和品質都能夠直接反映一個國家的最基本工業化和科學技術的發展水平，這也是工業直接發展的重要標志之一，經濟以及知識和高科技的猛烈進步逐漸對特殊鋼提出了極高的要求，要保證環保和可持續發展的要求，特殊鋼的性能也需要研究并提上征程，通過對特殊鋼的內外因素的分析探討對其進行最基本的測試。我國的特殊鋼發展主要依靠國內技術的分析研究以及探索，但是也要根據國外的冶煉技術進行生產技術的發展，不僅僅是迎合發展，也是進行自主創新，進行自主的知識產權進行特殊鋼的生產技術發展，為我國特殊鋼的發展提供國際競爭力。

1國內特殊鋼存在的差距

自21世紀以來，國際特殊鋼的發展趨勢就有了一定程度的改變，一方面是提高鋼的潔凈度，另一方面是降低鋼的含氧比，在這兩方面的基礎上再進一步減少大型雜質的量[1]。而隨著技術的進步，國內特殊鋼的質量在近幾年內有顯著的提高，主要是鋼材的潔凈度和鋼廠對氧、硫的量的控制這兩方面達到了領先世界的水平。但有待改進的地方是國內對于大型雜質的控制還不夠，與國際先進水平還存在較大的差距。

2高品質特殊鋼關鍵生產技術

第一，轉爐高碳脫磷低氧鋼的冶煉技術，傳統的轉爐煉鋼技術最大的缺點是難以達到高碳脫磷的生產目標，而且會造成鋼渣過氧化的后果。因此，如果要生產高品質特殊鋼，降低轉爐鋼水含氧量、減少夾雜質就是重中之重。轉爐高碳脫磷低氧鋼冶煉這項新技術的產生較好地解決了這些問題。其主要特點有：讓硅錳氧化期時間延長了一倍，從而一定程度上減少了前期的供氧量；增加底吹和攪拌的強度，從而促進反應平衡；保證平衡終點碳樣的含碳質量分數不低于0.2%；在適宜范圍內改變鋼渣含磷比以達到優化鋼渣成分的目的。從近些年我國的轉爐脫磷冶煉工藝與傳統工藝的脫磷效果作對比，提高了將近2%的脫磷率，說明新工藝的效果比傳統工藝好，用此工藝生產每噸合金節約了成本近一半，從而產生了更高的經濟效益。第二，降低還原勢的爐外精煉工藝，傳統的生產方式是利用渣鋼反應強化鋼水鋁脫氧，雖然取得了不錯的效果，但也出現讓大型夾雜質對鋼材的危害加重等情況。針對這些不利后果，主要從這些方面優化了爐外精煉工藝：降低爐渣堿度及Al2O3的含量，達到降低爐渣還原勢的目的；降低精煉時鋼水中的鋁含量，從而降低鋼水還原勢；提供真空精煉條件，從而減少大型夾雜物的產生量。通過一些數據的統計，新工藝的RH脫氧效率比傳統工藝的28%提高了近2.3倍，大型夾雜物的量也有明顯減少，因此優化后的精煉技術確實對生產高品質特殊鋼做出了貢獻。第三，大型夾雜物來源與控制，在工業生產中，想要有效地減少雜質，就需要了解大型夾雜物的類型和源頭，以達到控制雜質量的目的。通過查閱相關資料；在日本神戶鋼廠的資料中發現鋼中含CaO系大型夾雜物有70%來自鋼渣，國內一些試驗也證明BaO夾雜物在精煉過程中不斷增多，RH后才有所減少；鋼中大型夾雜物主要分為A類、B類粗系和Ds類，其中B類粗系約占82%，是主要的大型夾雜物[2]。我國目前在控制大型夾雜物方面的技術沒有達到想要的效果，在精煉過程中的問題主要是一直沒有找到消除10μm以上雜質的有效方法。但還是存在一套完整的控制大型夾雜物的措施：通過優化攪拌技術來促使夾雜物聚合，同時避免卷渣的大量產生；通過降低精煉工藝中鋼渣的還原勢來抑制內生雜質；通過加強保護鋼水，避免其二次氧化，以此來減少澆注時產生大量夾雜物；通過采用無渣澆注工藝來防止澆注時再次卷渣。第四，超低鈦鋼冶煉，我國規定超純凈軸承鋼的總氧不超過0.0005%，通過長期總結生產經驗得出，鋼的總氧質量分數越低，鈦夾雜物就有越大的危害。而且鈦對大型夾雜物形態的影響很大，主要在凝固時析出Ti（C，N），然后吸附于內生夾雜物或卷渣表面，從而產生大尺寸的Ds類雜質。鈦在生產中的主要源頭來自轉爐冶煉、爐渣等所殘留的鈦。國內高品質特殊鋼生產中的LF工藝分為前期扒渣和不扒渣兩種。在精煉過程中，鋼中w（[Ti]）升高，渣中w（（TiO2））降低，RH精煉后渣鋼間的鈦平衡分配比最終決定了鋼中w（[Ti]）。超低鈦鋼冶煉主要從兩方面控制鈦：轉爐脫鈦，采用鈦平衡分配比升高的方式來使殘鈦百分比不超過0.0005%；精煉增鈦，在此過程中讓鈦平衡分配比降低；控制RH終點鋼中鈦，使其質量分數不超過0.0010%。第五，連鑄坯質量控制，特殊鋼主要指高碳鋼，而高碳鋼中的軸承鋼因為碳元素的質量分數高的原因，經常容易出現成分偏析、中心縮孔嚴重等不良情況，極大地影響了鋼材的性能。在國際上得到廣泛運用的凝固末端下壓技術，很好地解決了高碳鋼出現的質量問題，因此獲得了不錯的冶煉效果。如日本川崎水島廠應用了類似的下壓技術，使高碳鋼的中心碳偏析指數C/C0下降至0.9，而且使伸長率提高了25%，大幅度降低了斷絲率。國內D廠運用此技術也取得了不錯的效果，明顯改善了凸輥壓下軸承鋼的中心質量，大幅度降低了中心疏松的情況出現。

綜上所述，本世紀國際高品質特殊鋼的發展趨勢有了一定變化，主要是降低了總氧質量分數，再控制大型夾雜物尺寸及硫化物的量，極大地延長了鋼材的壽命。在我國特殊鋼生產技術的不斷進步下，鋼材潔凈度已經達到了國際領先水平，不過在控制大型夾雜物方面還有很大的改善空間，主要是無法完全處理掉B類粗系及Ds類的夾雜物，而且最大夾雜物的尺寸遠超國際先進水平所制定的標準大小。最后由于我國生產的高品質特殊鋼主要為高碳鋼，從而產生的一系列問題，但都有了對應的解決措施：通過降低爐外精煉渣鋼的還原勢，從而防止產生大量夾雜物；運用各種措施來使卷渣極大可能減少；再使用凸輥下壓工藝來讓內部質量提高。這些種種工藝都一定程度上讓特殊鋼的品質得到提升，還極大地從各個生產環節降低了生產成本，增加了經濟效益，因此值得廣泛推廣。

參考文獻

[1]劉瀏.高品質特殊鋼關鍵生產技術[J].鋼鐵，2018，53（4）：1-7.

[2]劉瀏.特殊鋼發展新趨勢與工藝創新[J].煉鋼，2017，33（4）：1-11.

作者:孟玲龍 單位:赤峰工業職業技術學院