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特殊钢生产工艺技术

发布日期:2013-11-16 15:42:26    浏览次数:0
特殊钢生产工艺技术

特殊钢一般是指具有特殊机能或特殊用途的钢种。其与普通钢比拟具有更高的强度和韧性、物理机能、化学机能、生物相容性和工艺机能。因其机能特殊,决定了它在国民经济及军事产业中据有极其重要的地位。因此,在出产制造特殊钢时,就需要采用特殊的工艺装备技术来实现特殊的化学成分、特殊的组织和机能。

特殊钢的定义在国际上没有明确划定,各国特殊钢的统计分类不完全相同。

我国特殊钢定义与日本、欧洲相近,包括优质碳素钢、合金钢、高合金钢三大类, 通常展开为优质碳素结构钢、合金结构钢、碳素工具钢、合金工具钢、高速工具 钢、轴承钢、弹簧钢(碳素弹簧钢和合金弹簧钢)、耐热钢和不锈钢。因为高温合 金与精密合金在特殊钢厂出产,也将这两种合金纳入特殊钢的行列之中统计。

在 特殊钢领域,除优质碳素结构钢、碳素工具钢和碳素弹簧钢外,其余均为合金钢, 合金钢约占特殊钢的70%。目前,世界上特殊钢有近2000个牌号、约50000个品种 规格、数百个检修尺度。 跟着科学技术的发展,对特殊钢产量及品种的需要日益扩大,对质量的要求也越 来越严格、苛刻。近年来,围绕进步特殊钢机能、质量、品种、效率,降低特殊钢成 本、节能降耗、环境友好等方面采用了一系列新技术、新工艺、新装备,使得特殊钢 的洁净度、平均度、组织细化度和尺寸精度等有了很大进步。

特殊钢出产工艺流程主要有3种:

  1. 电炉流程(即短流程):电炉—二次精炼 —连铸—轧制。

  2. 转炉流程(长流程):高炉—铁水预处理—转炉—二次精炼—连铸 —轧制。

  3. 特种冶金:特种冶炼(如真空感应熔炼、冷坩埚熔炼、电渣重熔、真空电 弧重熔、电子束熔炼、等离子熔炼等)—铸造或轧制。 这里要指出的是有些钢种的出产至今还必需走模铸—开坯—轧制或铸造的工艺流程。 因早期特殊钢主要采用电弧炉工艺冶炼,习惯上形成了特殊钢一定要用电炉冶炼,特 殊钢厂就是电炉钢厂。而客观事实上也的确存在电炉只有出产特殊钢才可以有好的经济效 益,特殊钢只能由电炉冶炼。

这主要是因为早期电炉炼钢的特点和特殊钢本身的性质所决定的:

  1. 电炉用废钢中有可利用的合金元素;

  2. 电炉炼钢是靠电弧进行加热的,其温度 远远超过2000℃,且钢水温度可长时间地精确控制,这样电炉炼钢在难熔合金冶炼、合 金化成分及工艺柔性等方面较转炉炼钢有无比的优胜性;

  3. 不足是炼钢周期长,出产效率 低,本钱高(废钢、电价昂贵),炉容小,易增碳、吸氮等。 刚好特殊钢产品有合金含量高、多品种、小批量、附加值高等特点,早期用电弧炉炼特 殊钢达到了扬长避短的目的。同时人们也一直以为转炉就主要是用来炼普通钢。

但是:

  1. 转炉利用纯铁水冶炼特殊钢更纯净;

  2. 废钢中的残余元素难以去除;

  3. 炉外精炼技术的进 步使转炉冶炼特殊钢的能力增强。

跟着社会废钢资源的积累,直接还原技术的开发,电力产业的发展,电弧炉炼钢技术( 大容积电炉、超高功率电炉等)和炉外精炼技术的飞速发展,特别是电炉出钢时间的缩短, 能与连铸时间良好的匹配,使多炉连浇得以实现,电炉钢厂越来越多地出产普通钢,而转炉 钢厂越来越多地炼特殊钢。电炉炼钢、转炉炼钢两种方法,不管是炼特殊钢仍是炼普通钢, 从质量上和经济上越来越接近。 因为宇航、导弹、火箭、原子能、海洋电子等产业的发展,对所需要的金属或合金质量、 机能、可靠性、不乱性等的要求越来越高,电弧炉,转炉冶炼的钢质量很难知足这些要求, 所以必需使用特种冶金技术。

特种冶金包括:

真空感应熔炼、电渣重熔、真空电弧重熔、电 子束熔炼、等离子熔炼等。难熔金属(钨、钼、铌、钽)及活泼金属(钛及钛合金,包括钛、 铝金属间化合物等)用真空电弧重熔、电子束熔炼以及冷坩埚感应熔炼等方法来制备;高温 合金、精密合金以及某些对质量要求很高的合金钢用真空感应熔炼、电渣重熔、真空电弧重 熔等方法来出产。 真空冶金(VacuumMetallurgy)区别于大气下的冶金过程,广义包括:真空脱气、真空 熔炼、真空熔铸、真空蒸馏、真空分解、真空烧结、真空热处理、真空焊接和真空镀膜等。