鋼鐵冶金技術(shù)的進(jìn)步及對焊接冶金方面的相關(guān)思索

摘 要：隨著當(dāng)前我國鋼鐵工業(yè)的不斷發(fā)展，促使鋼業(yè)冶金技術(shù)為適應(yīng)社會發(fā)展需求而出現(xiàn)明顯進(jìn)步，同時創(chuàng)新應(yīng)用鋼鐵冶金技術(shù)在一定程度上對焊接冶金工藝產(chǎn)生的較大的影響，因此本文主要是分析鋼鐵冶金技術(shù)的進(jìn)步應(yīng)用，并對焊接冶金方面展開思索，旨在進(jìn)一步推動鋼鐵冶金技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)鋼鐵行業(yè)健康、持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：鋼鐵;冶金技術(shù);焊接冶金;相關(guān)思索

前言

在近年來，我國的鋼鐵冶金技術(shù)取得了較大的成就，在煉鋼技術(shù)、軋鋼技術(shù)、熱處理技術(shù)以及微合金化技術(shù)中都有明顯的進(jìn)步，能夠優(yōu)化鋼的組織類型和組織比例。同時在鋼鐵焊接冶金工藝中，需要充分考慮焊接熔池的保護(hù)以及凈化，注重對焊縫金屬晶粒細(xì)化等，確保鋼鐵冶金的效果和性能得到提升。

1?? 鋼鐵冶金技術(shù)的進(jìn)步

1.1???? 煉鋼技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)步

現(xiàn)階段我國鋼鐵工業(yè)中的冶煉、軋制以及熱處理工藝基于現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)取得了較大的進(jìn)步，如圖1所示為鋼鐵冶金的工藝流程。在近年來煉鋼工藝在發(fā)展中主要應(yīng)用氧氣頂吹煉鋼、頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐煉鋼以及感應(yīng)爐和電渣爐煉鋼等。其中在電爐煉鋼工藝中堿性電弧爐技術(shù)是主要的煉鋼技術(shù)，其爐外精煉具有大幅提高鋼質(zhì)量、減少冶煉時間的優(yōu)勢。一般應(yīng)用的技術(shù)方法有真空脫氣脫氧法、真空循環(huán)脫氣法、真空吹氧脫碳法等。真空脫氣脫氧法即是在鋼液冶煉完成之后，再進(jìn)行脫氧處理;而真空循環(huán)脫氣法則是促使鋼液在真空、重力、吹氬等作用下進(jìn)入到真空室內(nèi)，然后再進(jìn)行脫氣處理;真空吹氧脫碳法則受在對不銹鋼進(jìn)行冶煉時，將碳含量降低到0.02%-0.08%的范圍之內(nèi)，此時鉻不會被氧化，從而能夠相對有效的將氣體和雜質(zhì)進(jìn)行去除，保障鋼的純凈程度[1]。在煉鋼技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過程中為了保障爐外精煉的技術(shù)效果，則需要對鐵水進(jìn)行一定的預(yù)處理，則是采取脫硫、脫硅和脫磷等工藝手段，提高鋼的純凈程度，進(jìn)一步提升冶煉鋼鐵的力學(xué)性能。

1.2???? 軋鋼技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)步

在鋼鐵冶煉技術(shù)中的軋鋼工藝中進(jìn)步比較明顯的即是熱控軋制技術(shù)，其是通過細(xì)化鐵素體組織以及馬氏體等低溫相變組織等，充分提高鋼鐵的韌性和強(qiáng)度。由于熱控軋制技術(shù)能夠有效降低鋼材內(nèi)的碳含量以及其他合金成本，所以在很大程度上可以有效的改善鋼的焊接性和接頭力學(xué)性能。在應(yīng)用熱控軋制技術(shù)時，冶煉生產(chǎn)出的鋼材類型包括有控制軋制鋼、經(jīng)過熱控軋制處理后的加速冷卻鋼以及直接淬火鋼等。加速冷卻鋼又被稱作為水冷型的熱控軋制鋼，其是在普通軋鋼進(jìn)過高溫加熱后，在最短時間內(nèi)進(jìn)行軋制，其軋制溫度在950℃以上。而熱控軋制技術(shù)下的終止軋鋼溫度在800℃以下，主要是為避免奧氏體晶粒出現(xiàn)過度的粗大。而且熱控軋制技術(shù)中的加速冷卻工藝對鋼的組織進(jìn)行一定的改善，促使鐵素體、貝氏體、珠光體以及馬氏體等比例更加合理，充分提高鋼的抗拉強(qiáng)度。所以當(dāng)前階段應(yīng)用熱控軋鋼技術(shù)能夠通過控制加熱溫度、軋制溫度以及變形速率和終軋溫度等等參數(shù)，可以將軋件的固態(tài)相變與塑性變形相結(jié)合， 能夠得到良好的組織類型和較為細(xì)小的晶粒，保障鋼的綜合性能得到提升[2]。

1.3???? 熱處理技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)步

鋼鐵冶煉技術(shù)中傳統(tǒng)的熱處理方式即是正火、正火 + 回火、淬火 + 回火等，隨著熱處理技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，在當(dāng)前出現(xiàn)了兩次淬火 + 回火的新技術(shù)。在應(yīng)用過程中其可以提高鋼鐵的低溫韌性，同時還能夠有效的降低鋼的屈強(qiáng)比。在應(yīng)用兩次淬火+ 回火的熱處理技術(shù)時，通常第一次淬火與常規(guī)淬火相同，而第二次淬火則是從 Ac3點(diǎn)以下的兩相區(qū)進(jìn)行，能夠獲得細(xì)化后的合金成分。同時在回火工藝中，能夠生成逆轉(zhuǎn)奧氏體，將鋼中所含有的碳、氮等有害元素進(jìn)行吸收，進(jìn)一步凈化鐵素體，可以提高鋼的低溫韌性[3]。另外一方面對于降低鋼的屈強(qiáng)比來說，則是在兩相區(qū)的溫度區(qū)間內(nèi)進(jìn)行熱處理，能夠得到屈強(qiáng)比相對較低的調(diào)質(zhì)鋼?；诖?，在熱處理技術(shù)中，改變熱處理方式以及保溫時間、加熱溫度和冷卻條件等，能夠保障鋼的組織類型和組織比例得到優(yōu)化，促使鋼的強(qiáng)度和韌性以及屈強(qiáng)比等性能符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

1.4???? 微合金化技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)步

在鋼鐵冶煉技術(shù)中改善鋼的性能方面，還可以通過微合金技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，則是微細(xì)析出物抑制形成的粗大奧氏體，在相變之后則能夠生成較為細(xì)小的變態(tài)組織，從而可以盡量減少魏氏組織的產(chǎn)生。并且微細(xì)析出物還能夠有效的抑制晶界上的相形核，在一定程度上則能夠減少魏氏組織以及側(cè)板條鐵素體的形成。最后微細(xì)析出物能夠在晶粒的內(nèi)部促使相生核得到細(xì)小的組織，通過利用氧化物和氮化物或者是稀土硫化物等都能產(chǎn)生這種作用和效果。在現(xiàn)階段隨著微合金化技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展應(yīng)用，相關(guān)人員已經(jīng)認(rèn)識到非金屬夾雜物和析出物能夠?qū)?xì)化焊接熱影響區(qū)組織產(chǎn)生影響，并且了解到非金屬夾雜物以及析出物中，只有超細(xì)顆粒才能夠?qū)ЯＦ鸬揭种谱饔?。所以在?dāng)前鋼鐵冶煉技術(shù)中，不論是復(fù)合或者非復(fù)合存在的微細(xì)析出物、夾雜物等，都能夠保障鋼的韌性得到提高。

2?? 鋼鐵焊接冶金的相關(guān)思索

2.1???? 焊接熔池凈化

由于鋼鐵冶煉技術(shù)的不斷進(jìn)步，在焊接冶金工藝中則對焊接熔池的凈化技術(shù)提出了較高的要求。而且焊縫中的氧含量越低，則能夠保障有越高的韌性。但是采用焊條電弧焊以及埋弧焊等方式時，往往氧含量都相對較高，因此一般采用高堿度渣系來降低焊縫的含氧量，即是提高堿度來減少硫和氧的含量，充分提高韌性。但是也并非是將氧含量全部去除，其在一定程度上，可以形成比較彌散的夾雜物，能夠生成有利的針狀鐵素體組織，是提高鋼韌性的重要措施之一。因此在對焊接過程進(jìn)行熔池凈化，能夠改良焊縫的性能，提高鋼鐵焊接冶金的質(zhì)量。

2.2???? 焊縫金屬晶粒細(xì)化

對于熱控軋制鋼來說，其鋼材組織與普通鋼材有所不同，在鑄造時其焊縫金屬在凝固之后，通常會形成柱狀晶組織。在此基礎(chǔ)上對焊縫金屬晶粒的細(xì)化則要細(xì)化柱狀晶。即是先要減少柱狀晶區(qū)的范圍，通過相對較低的熱輸入來改善柱狀晶的尺寸和存在形態(tài)，同時也可以降低焊接電流以及在熔池內(nèi)加入一些合金元素等，能夠發(fā)揮變質(zhì)處理的功能，對一次結(jié)晶組織進(jìn)行有效的細(xì)化。另外也可以可利用多道焊技術(shù)，促使柱狀晶區(qū)內(nèi)的部分發(fā)生重結(jié)晶，能夠盡可能的減少柱狀晶區(qū)的比例，實(shí)現(xiàn)焊縫金屬晶粒的細(xì)化。

結(jié)束語

綜上所述，自進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國的鋼鐵冶金技術(shù)開始進(jìn)入到高速發(fā)展階段，在鋼鐵冶金以及焊接冶金工藝中取得了很大的突破和進(jìn)步， 比如爐外精煉技術(shù)以及鐵水預(yù)處理技術(shù)和熱控軋制技術(shù)、微合金化技術(shù)等，在自動化、信息化手段的支持下，極大的提高了工藝實(shí)施效率，縮短了生產(chǎn)時間，并且能夠有效的去除有害雜質(zhì)。同時在實(shí)施焊接工藝時，要注重焊接熔池凈化和焊縫金屬晶粒細(xì)化，從而加強(qiáng)鋼的強(qiáng)度等，進(jìn)一步提高鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李淑清.鋼鐵冶金流程節(jié)能實(shí)現(xiàn)及相關(guān)技術(shù)研究[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2019（27）：176-177.

[2] 王丙興，朱伏先，王超，婁號南，王昭東，王國棟.氧化物冶金在大線能量焊接用鋼中的應(yīng)用[J].鋼鐵，2019，54（09）：12-21.

[3] 馮偉，楊占利，魏濤，張善寶，徐鍇，呂燕青，李東.冶金雙金屬復(fù)合管焊接技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用[J].焊管，2018，41（05）：33-37.

作者簡介：

龔平，（1980.09-）男，湖北浠水人，武漢鋼鐵有限公司機(jī)械工程師;研究方向：冶金設(shè)備檢修焊接方向