低合金钢的主要生产工序的任务和要点

铁水预处理

要进行严格的成分控制，炼钢原料首先就要满足较窄的成分偏差。所用的铁水预处理工艺就是一种获得低硫低磷铁水的方便而又经济的冶炼方法。铁水预处理又可分为铁水脱硫预处理和铁水三脱预处理，三脱预处理以往仅用于生产冷轧深冲钢和高精度拉拔钢丝，现在亦已应用于低合金高强度钢的生产。经过一次处理，铁水中硫含量可降至0.15％左右，二次脱硫可降至0.003％。

炼钢

门前冶炼低合金高强度钢的先进工艺足采用顶底复吹转炉或超高功率电弧炉冶炼。特别是顶底复吹转炉冶炼，可以生产大多数低合金高强度钢，这是一种既可得到低硫，后期又可实现降碳和脱磷的手段。

冶炼工艺的主要任务之一是按照产品要求严格控制钢液的化学成分和保证纯净度。炼钢的任务主要是降碳。降低碳含量是为了改善可塑性。提高塑性断裂能量及降低氢致裂纹敏感性。但是应当认识到，对钢来说，碳是保证强度的基本元素，要求控制在一定水平。转炉冶炼低合金高强度钢的碳含量一般可控制在0.02％～0.03％。

电炉近年来有了较大发展，世界电炉钢比不断提高，超高功率电弧炉冶炼低合金高强度钢的工艺已经确立。尤其是电炉与LF炉等二次冶金手段结合使用，加快了电炉的生产节奏，更好地适应了与连铸相匹配的需要。超高功率电炉—LF—VD—连铸—棒线材轧机的组合已经成为典型的现代短流程生产工艺，非常适合低合金高强度钢的生产。电炉与薄板坯连铸连轧(CSP、ISP等)的结合更使这一流程进入板带材领域，而这过去一直是高炉—转炉流程的生产范畴。

二次冶金(炉外精炼)

二次冶金的发展和进步为低合金高强度钢的生产提供了必要的技术保证，促进了低合金高强度钢的发展。

二次冶金是将在转炉、电炉中经过初炼的钢液移到另一容器中进行精炼的过程。即炼钢过程分为两步进行：初炼，炉料在氧化性气氛的炉内进行熔化、脱磷、脱碳和出钢过程中主合金化；精炼，将初炼的钢液送人真空、惰性气体或还原气氛的容器中进行脱气、脱硫、深脱碳、去除夹杂物和成分微调等二次冶金操作。

炉外精炼分为真空精炼工艺和非真空精炼工艺两大类。目前应用比较广泛的二次冶金设备有钢包炉(LF)、真空脱气装置(VD)、真空循环脱气装置(RH、RH-OB、RH-KTB等)、真空氧气脱碳精炼装置(VOD、VHD或VAD)、氩氧精炼炉(AOD)、钢包吹氩精炼装置(吹氩站、CAS-OB、IR-UT)等。

炉外精炼的冶金功能表现在：①进一步净化钢水，去除夹杂物；②进一步去除杂质，精炼脱硫和真空脱气、脱碳；③均匀钢水成分、温度；④精确控制钢水温度和实现微合金化；⑤调节炼钢与连铸间的生产节奏。

冶炼低合金高强度钢可以根据不同的需要，采取吹氮、喷粉或真空脱气工艺手段，以实现脱气、成分均匀化、合金化、夹杂物形态变性处理等目的。一般讲，将碳以及加人的合金元素控制在尽可能窄的波动范围内，并尽可能均匀，主要靠钢包喷粉、喂丝、成分微调和完善快速监测来解决；最大程度地去除钢中杂质主要通过钢包吹氮、真空处理来实现。钢包精炼的现代先进水平，钢中的杂质含量可以控制到如下数值：

 C：0.0010％～0.0020％；N：0.0010％～0.0020％；H：0.0005％～0.0010％；0：0.0005％～0.0010％；P：0.0010％～0.0020％；S：0.0003％～0.0005％；并且(C+S+P+N+0+H)<0.0060％。

连铸

低合金高强度钢采用连续浇注工艺可以达到与转炉冶炼高产量、进出钢周期相适应和提高收得率的目的。现在，几乎所有的低合金高强度钢(包括一些高冲击抗力和高氢致裂纹抗力的钢)都采用连铸来生产。

连铸工艺的主要问题是，连铸坯的一次冷却涉及形成横向裂纹的可能性，而二次冷却会引起钢坯芯部碳、硫、磷和其他元素的偏析，对钢的加工性和力学性能不利。为了得到无缺陷和化学成分及内部组织均匀的连铸坯，需采用现代工艺技术提供的一切可能措施。如浇注低夹杂含量钢时，需采用钢包与中间包以及中间包与结晶器之间的钢流保护系统，以防止浇注过程中钢水吸氧和氮。采取浸入式水口或氩气保护能有效地防止钛、铝等的氧化烧损。中间包用耐火材料必须妥善选择，以保证钢液的纯净度。

成功的经验要求连铸时低的过热度、缓流浇注和适宜的二次冷却，可获得均匀的凝固组织。为了把成分偏析减至最小，浇注时的过热度对每一类钢要严格控制在一个窄的区间内。连铸低合金高强度钢板坯质量的进一步改善可以通过采用电磁搅拌来实现。此种搅拌可以降低中心偏析，这对高冲击抗力和高氢致裂纹抗力钢是非常重要的。采用低频率、高质量的电磁搅拌，有利于扩大等轴凝固区。

近年来，连铸微钛处理钢引起人们的特殊兴趣。众所周知，在钢锭浇注时，由于冷却速度相对较低，钛和氮结合成大颗粒尖角TiN夹杂物，对钢性能不利。但是，由于连铸冷却的特殊条件，能够生成弥散的TiN夹杂物，对阻止奥氏体晶粒粗化有很强的效果。该技术已在多种微钛处理钢中应用。

薄板坯连铸新工艺正在逐渐成熟。板坯以6m/min的高速浇注，并且可直接进入轧机，但是板坯必须具有优良的表面质量。快速冷却有诸如减少偏析、改变夹杂物性质及形态和抑制某些析出等优点。