(二）结构钢生产技术的进步动向结构钢在特殊钢中的比例高达40.7%（其中碳结25%、合结15.7%），故以它为重点对近年来生产技术的进步补充介绍如下。
（1）转炉炼钢。用转炉生产结构钢，由于铁水中杂质含量较少，故适于高纯净钢的大批量生产，以下就此作出重点介绍。
①铁水预处理的转炉精炼。过去为提高转炉能力和在终点碳不过低下生产高纯净的低P低S钢，多采取了铁水预处理。最近则由原来的混铁车、铁水包处理的方式改为转炉预处理。在棒线材结构钢方面，1999年5月新日铁君津厂、炼车间便由混铁车预处理改为转炉脱P处理，即用2台转炉，1台用于铁水预处理，1台用于脱碳精炼的工艺，由此解决了运输容器不便处理的老方式而实现了精炼的高速化。另外该公司室兰厂则利用转炉能力有余的条件，用1台转炉先脱P后从炉口排渣，然后由原炉进行脱碳精炼，亦有采用将脱P后的铁水倒出排渣后再装入同一转炉进行脱碳精炼的。这些方法比混铁车预处理法的热量有余，故可多配人废钢。为了防止转炉钢水中的氧化渣流人二次精炼以便熔炼清净钢和提高铁合金的利用率创造条件，采取了出钢末期的渣检测装置和堵渣方式。渣检测装置过去多采用在出钢口周围的埋入型渣检出测头，近来开始使用红外线渣检出测头。堵渣装置除机械式外，自动式亦开始广为应用，即在出钢口附近浮动着为钢和渣中间比重的耐火材料塞，当渣开始外流时即可将出钢口堵死，虽简易但效果好。
②炉外精炼（二次精炼）。过去曾担心纯氧顶吹转炉钢水中的非金属夹杂物是否过多，但最近如上所述采取了铁水预处理以防止终点碳过低和防渣挡渣等措施后，转炉钢水带入的含氧量已极少。再加上各种炉外精炼设备的组合，高清净钢的生产已较容易。各厂对转炉出钢后的钢水多用RH式真空脱气装置、LF（钢包加热精炼装置）和ASEA-SKF炉（感应搅拌的钢包加热精炼装置）等进行炉外精炼。由此使成分和温度得以窄幅控制，钢的清净度亦大幅改善。RH真空脱气装置作为真空处理用炉外精炼设备已广为采用，它在真空钢水炉内由浸入管吹人的还流气使钢水环流搅拌而起到精炼作用，并使夹杂物高效除去。RH工艺没有钢包底吹的发泡，且搅拌力在底部最大和在钢、渣间最小，从而可抑制钢渣中的夹杂物进入钢水而有利于生产高清净钢。而LF等利用钢包底吹发泡的精炼装置则与之相反，故有利于脱S等钢精炼，但是由于钢渣的卷入将引起钢水的再氧化。为此，在熔炼高清净度的轴承钢时，先用LF、VAD等进行脱S等精炼后，再用RH的环流搅拌使夹杂物分离，由此使产品的清净度进一步提高。
③连铸。
（a）大断面连铸。1995年6月住友金属的小仓厂建成3号大断面（300*400mm）结构钢专用连铸机，以后尚无同类机建设，故将该机技术介绍如下。该机为提高产品质量采取诸多新技术，有大容量中间包、中间包感应加热器、结晶器液面控制系统和根据自行开发的形变数学模式的立弯式机型等。并采取了轨道起重机、自动剪断、运输等节约人力的措施。特别是27t中间包的感应加热器不仅使连铸时的钢水温度稳定，而且使夹杂物的数量减少了1/2?1/3。另外对连铸机改造的亦较多，改造效果最大的为新日铁室兰厂1998年5月对3号连铸机的改造。为高级棒线材用近终形断面连铸机，采用NCR工艺将断面由原来的350*560mm改为2202mm的中断面，且直接进入和铸机连接的加热炉升温后再用大辊径的H-V两次加工后成型，不仅中间偏析改善，表面质量亦好。
（b）小方坯连铸。近10年内新建的转炉结构钢用小方坯连铸机为新日铁君津厂的5号连铸机，该机于1997年2月投产，为8流连铸机，断面为1202和1302两种，是为高级线材和坯省去初轧工序而建设的，生产高级钢时则采用浸人式水口。其它兼产少量结构钢的新建和改造的小方坯连铸机还有一些，但批量生产高级钢有些问题。
（2）电炉炼钢。电炉产结构钢的主要用户足汽车厂，故以汽车齿轮用钢为例介绍如下。
①齿轮用钢必保质量。从保最终产品的长寿命和高强度外，在齿轮制造阶段还要求提高钢材利用率、简化锻前加热、防止锻造时产生裂纹及热处理时防止晶粒粗大和形变严重以利省去以后的研磨工序。为适应上述要求，钢材除表面质量好外，还应控制成分波动小、结晶微细化、组织均匀和夹杂物少等内部质量。
②电炉工艺技术的改进。
（a）熔化技术。电炉工艺一般在电炉将废钢等熔化并通过氧化脱。P后再通过二次精炼去除S等夹杂物，最后送连铸成坯。对齿轮用钢在电炉段的关键是脱P及控制石灰投入量和钢中残氧量，目前后者已达100ppm的称定控制水平。另外从降低成本的观念，近年更多采用了提高生产效率和节能的新设备和新技术。如直流电弧炉的开发和实用化、偏心炉底出钢和炉底气体搅拌等的采用，加上以电炉余热用来预热废钢技术的开发，对节电的作用亦大，如大同特钢亦开发成功在直流电弧炉的上部直连的多段式预热装置的MSP式。它由上下两层预热段组成，在两段间和熔化炉间均有保留废钢的水冷钢制可移动式挡板，除刚装炉后的数分钟除外，可实现冶炼全过程对全部废钢的预热，同时预热温度亦较高。但此种高温预热型电炉在特殊钢电炉方面尚未推广。
（b）二次精炼技术。生产齿轮用钢时，二次精炼的关键是脱氧和成分窄幅控制。电炉工艺亦因二次精炼设备的发展起了很大变化，过去作为RH真空脱气处理的预精炼设备而开发的LF炉，不仅提高了钢的清净度，同时还提高了电炉的生产效率并使电炉和连铸的配合更为方便。
③连铸技术的改进。
（a）提高质量的技术。钢材的另一大课题为包括皮下在内的表面质量，特别是近年来由热锻转向冷锻的日多致这一问题更为重要。连铸比模铸不仅生产效率高，而且表面质量亦好，从而得到了迅速发展。
（b）适应小批量订货的技术。连铸由于简化了开坯工序，且切头切尾少致成成材率高，从而比模铸在成本上十分有利，但由于特钢的小批量订货和生产将抵消部分上述优点。对此，大同特钢亦采取了对应技术，即采取了不同钢种分流浇铸的技术，如2号连铸机一般4流同时浇铸同一钢种，必要时可分为两流一机同时浇铸2个钢种。为防止由此产生的效率下降，在设计时对各流间的距离适当加大即可。
（3）轧钢和二次加工。机械结构用钢主用于汽车为首的各种产业机械部件，经热轧、热锻生产出棒钢、线材、型钢和钢板等钢材后，再经锻造和切削加工及热处理后制成部件等供广泛使用。此外仅以棒、线材的轧制和线材的二次加工介绍其技术的进步情况。
①轧钢（线材、棒钢）。线材和棒钢占钢材总量的20%，低于占50%的板材而比型钢、钢管的所占比例略高。进入90年代泡沫经济破灭后，为适应用户日益高度化和多样化的要求，又重点开发和应用了控制轧制和控制冷却技术，为产品的高附加值化和用户省去正火、退火等创造了条件。
②提高品质的技术（线材）。结构钢棒、线材用于汽车和家电的部件时，有时需经2-3次加工。近年由于社会环保意识加强，用户从节能的观点出发，多要求可简化后步加工工序的热轧线材，从而推动了控制轧制和控制冷却技术的开发和应用。即通过对轧制中的再结晶、晶粒生长、析出和相变等使生产的线材比常规线材变软或变硬。以下就神户制钢利用控轧、控冷技术生产合金结构钢软质线材的情况简介如下。过去机械用合金结构钢线材在冷技术加工前，为软化需先进行退火处理，软质线材则可省去这一退火工序。为生产软质线材必须去掉过去线材中存在的贝氏体和马氏体组织，为此在降低线材淬火性的同时还需大幅降低轧后冷却速度。降低淬火性首先以结晶粒微细化的方法最有效，据此将成品轧制温度由过去的950-1000℃降低到约750℃的低温，从而可抑制轧制过程中的再结晶和晶粒生长，使成品的轧后晶粒仅为过去的1/2以下即约10μm左右（控轧）；其次通过缓冷使轧后的奥氏体组织相变为铁素体和珠光体组织，可采取将线材卷在运输机上加罩冷却来实现（控冷）。由此使JSI SCM435线材的抗拉强度由常规的900MPa以上降到软质化后的800MPa以下，从而可省去冷拔前的软化退火工序。这一技术还适用于硼钢和碳钢。
③二次加工。线材的二次加工指酸洗脱鳞、热处理、涂层和拉丝加工等，特别是冷加工用钢丝，上述流程要重复2次，而在最后冷加工前为减少变形阻力多采取环状退火。现在为提高冷加工效率和节能，希望进一步提高线材的球状退火特性，正用上述软质线材探索试验中。另外对特殊弹簧用的油回火线材亦适用这一技术，最近正在开发适用的新钢种。总之今后的线材二次加工技术主要是为了高附加值化和低成本化，还应考虑环保。在高附加值化方面主要是超细丝和复杂断面异形线的冷加工技术；低成本化方面仍以可简化加工工序的技术主为；环保方面则为限制酸的使用和减少产业废物以及降低二次加工的噪音和粉尘，还应开发不含有有害物质的润滑剂，对此各方都在努力。
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发布日期：2007-10-22