含铝冷镦钢的冶炼工艺及质量优化

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2018.06.090

含铝冷镦钢的冶炼工艺及质量优化①

张明辉1 刘品2

(1.江苏永钢集团炼钢二厂 江苏苏州 215600;2.江苏永钢集团钢轧事业部 江苏苏州 215600)

摘 要:通过以优质碳素结构钢以及优质合金结构钢为主，将这两种钢进行冷镦成型，就成为了冷镦钢，再将其制造出各种机械配件。相较于其他钢金属，冷镦钢金属的塑性不错，在冷镦钢加工的过程当中，冷镦钢必须具备优秀的可加工性能以及机械性能。众所周知，中国是一个线材生产大国，但是某些高强度冷镦钢的需求，还需要从其他国家进口。就目前冷镦钢的冶炼工艺而言，与世界上的工业发达国仍然存在一定差距。尤其是在冷镦钢的加工过程当中，冷镦钢表面会出现开裂等情况，这对于冷镦钢的进一步使用，造成了极大的影响。另外，随着社会主义市场经济的发展，我国在2003年对于冷镦钢紧固件的需求量就已经高达三百多万吨，而到了2005年，我国市场对于冷镦钢紧固件的需求已经再次上升到五百多万吨。因此，本文主要针对含铝冷镦钢的冶炼工艺进行分析，并对其质量优化提出建议，希望能够推动含铝冷镦钢进一步发展，以此来为我国工业生产提供帮助。关键词:含铝冷镦钢 冶炼工艺 质量优化

中图分类号：TG31 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)02(c)-0090-02

在目前的机械制造和工程结构当中，冷镦钢已经被广泛使用，无论是汽车上的连接件，还是铆钉、螺钉等，都是通过冷镦加工而成为标准紧固件的。因此，人们在对钢材进行分类时，将紧固件用钢称为冷镦钢。冷镦钢之所以受到市场的欢迎，其主要原因便是冷镦钢的冷镦性能。在现代工业生产当中，冷镦钢必须具备良好的冷成型性，并且在冷镦变形时，阻力要尽可能地小，使冷镦钢具有极高的变形能力，而这，也使得冷镦钢生产工艺相较于其他钢材更为复杂。另外，冷镦钢在生产过程中，不仅需要保证机械性能，还需要保证冷镦钢的工艺性能，在生产冷镦钢时，一般都需要通过冷顶锻来校验其质量，就目前国内的冷镦钢生产工艺来讲，冷镦钢的生产最高标准为1/4冷镦。

1 国内冷镦钢技术发展状况

我国在20世纪50年代末期开始使用冷镦成型的机械设备，自此我国开始通过冷镦技术来制作紧固件。在当时的社会环境下，国家大力扶持工业建设，这使得紧固件行业迎来了极大的发展机遇，随着工业生产的需求，冷镦钢生产技术水平也开始逐步提高，在我国的广东、湖南、江西等省市，诞生了大量的冷镦钢紧固件制造产业。在以往生产冷镦钢紧固件时，很多厂家都选择使用国外的冷镦钢钢材，而随着国内冷镦钢工艺水平的提高，目前很多厂家都将国内钢材作为冷镦钢的生产原料。但是，就目前国内冷镦钢生产水平、生产规模来看，很难做到自给自足，因此，目前冷镦钢紧固件

[1]

大多还是从国外进口。

2 含铝冷镦钢冶炼工艺

在冷镦钢的冶炼工艺当中，主要可以分为铁水预处理、转炉冶炼、LF精炼、连铸这4个环节，其中铁水预处理又被称为铁水脱硫，并且在生产过程当中，为了满足冷镦钢对于硫含量的标准，必须要在前3个环节中就控制住硫含量。

2.1 铁水脱硫工艺

之所以选择利用铁水来对钢材进行脱硫，主要是因为铁水中含有大量的碳、锰等元素，这些元素的还原性十分好，在使用强脱硫剂时，也不会出现烧损现象，这样既能够帮助钢材进行脱硫，又不至于影响强脱硫剂的效果[2]。不仅如此，铁水的处理时间也很短，对于钢水也没有产生污染，在钢水的质量方面，也不会造成任何影响。因此，在目前国内冷镦钢生产工艺当中，铁水脱硫是重要环节。2.2 转炉冶炼

受到热力学条件的影响，转炉冶炼工业在脱硫率、脱磷率上有着重要影响。就目前生产工艺而言，对于转炉冶炼工艺的操作要求十分严格，生产商为了避免转炉冶炼过程中没有将磷、硫控制在规定范围内，在选择钢材时，一般都会注重钢材的前期脱硫、脱磷。另外，转炉冶炼还有着挡渣出钢的重要作用，采用气动挡渣法、挡渣球法等工艺手段，都能够有效地防止出钢过程中的下渣[3]。2.3 LF精炼工艺

LF精炼主要是进行脱氧合金化，以及对钢材中的成分进行微调，在LF精炼工艺前期，可以采用喂铝丝的方法，以此来保证脱氧夹杂产物能够上浮。而在LF精炼工艺后期，也可以补充铝丝，以此让铝丝以[AL]s的形式存在于钢材当中，并再次向其中补充CaSi等元素，这样能够有效防止结瘤，2.4 连铸工艺

连铸工艺主要可以有浇注预处理、浇注这两步骤。通常情况下，浇注预处理都是采用钢包液面来进行保护，并结合中间包覆盖剂来对浇注过程进行预处理，其中还可以用结晶器保护渣来吸收氧化铝的夹杂，保持其良好的使用性能。在浇注环节中，对于温度的控制十分严格，通常情况下，都是将温度控制在20℃～30℃范围中，而在拉速方面，则采用较低的拉速，防止因为高拉速而使表面裂纹增加。另外，在冷却强度、电磁搅拌这两方面，都需要进行严格控制，以此

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①作者简介:张明辉(1982—)，男，汉族,山东肥城人，本科,助理工程师，从事冶金行业的工作。90

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来的污染，以保证催化裂化工艺技术与环保要求相吻合。

量，与安全排放标准要求相吻合，避免对环境造成污染。

使含有粉尘与催化剂烟气流经喷淋净化塔装置，在泵加压的作用下，使喷淋水进入到喷淋净化塔当中，喷淋处理烟气中的二氧化硫。因为喷淋水当中有碱性试剂，在喷淋的作用下即可吸收烟气，进而满足净化标准要求，与外排质量要求相吻合，在不影响环境的情况下即可向外界排放。2.2 有效创新石油炼制催化裂化技术

要想确保催化裂化装置运行的安全性，就要优化设计重油的炼制过程中。对催化剂机制进行有效的改善，对多产柴油催化剂体系进行了试验，在对分子筛催化剂体系进行使用的基础上，使得柴油产量明显增加。另外，在引入多产丙烯催化剂与助剂的过程中，分子筛与碱土金属相互结合并构建了催化剂机制，使得丙烯产量得以增加。还可以应用汽油脱硫催化剂，使得汽油当中的硫含量不断减少，实现汽车产品质量的提升，进而获取可观的经济效益。在试验并研究减少汽油烯烃含量催化剂体系的过程中发现，适当地增加稀土含量，减少烯烃含量，能够使汽油质量标准不断提高，与市场对于汽油质量的要求相适应[3]。

此外，研究并创新催化剂助剂方面，研发出液化气收率提高的助剂，可以对CA、CHO等助剂进行运用，增强催化裂化的效果。通过使用能够提高汽油产率的助剂，也为催化裂化工艺的有效使用奠定了坚实的基础。除此之外，在创新石油炼制催化裂化工艺方面，对抗重金属催化剂的应用，能够有效地规避重金属对于汽油质量产生的负面影响。合理使用硫转移剂，也可以避免催化裂化工艺应用产生污染物排放所带(上接90页)

来改善表面质量和中心致密度。

3 结语

综上所述，因为催化裂化生产装置在石油炼制过程中发挥着重要作用，所以在实际应用的过程中，必须要保证装置安装的科学合理性，选用最佳的降耗增效措施，并不断创新石油炼制的催化裂化技术，进而提升石油炼制的质量与效果。文中针对石油炼制过程催化裂化装置的合理安装与应用展开了相关性的研究与分析，并且通过合理运用高新技术完成安装催化裂化装置的任务，始终遵循装置安装的标准要求，进而满足正常生产技术需求。在实际应用的过程中，也有效地优化了装置，实现了催化裂化装置运行效率的进一步提高，能够与石油炼制生产技术要求相吻合，并生产不同类型的石油产品，使得石油炼制企业在经营发展中获取更为可观且理想的经济效益。

参考文献

[1]󰀡张磊,王澍,吴章柱,等.WGS湿法烟气脱硫技术在3.5Mt/a催化裂化装置的工业应用[J].石油炼制与化工,2017(4):57-60.

[2]󰀡田野,曹睿钧,黄柏超.石油炼制过程中的催化裂化装置的安装及应用[J].商情,2017(38):207.

[3]󰀡黄富,王清和,宋春峰,等.烟气脱硫脱硝技术在催化裂化装置中的应用[J].石油炼制与化工,2017(10):56-59.外，还存在着很大差距，尤其是在工艺性能方面很不稳定，在10.9级的高强度紧固件选择上，还是十分依赖于进口。国内在生产含铝冷镦钢时，主要原材料为碳钢，在生产过程中，主要会遇到水口堵塞的问题。因此，通过钙处理来解决水口堵塞，是提高我国含铝冷镦钢质量的主要途径，也是未来含铝冷镦钢质量优化的重要手段。

3 加铝工艺及其质量优化

根据国家对于冷镦钢成分的要求，含铝冷镦钢要求在LF精炼之前，铝含量大于95%。市场上之所以会出现含铝冷镦钢，主要原因是能够降低生产成本，并且起到提高钢材性能的作用，因此，在目前的冷镦钢生产过程中，利用铝来进行脱氧，成为了市面上常见的脱氧手段。然而，因为铝本身很容易在高温下氧化，所以很多厂商便开发硅铝铁等复合脱氧剂，这样就能够有效提高对于铝的利用率。加铝工艺主要有两种方法，一是一步法，该方法在出钢环节，便将铝块投入到钢包当中，并结合钢液温度来决定投入的数量。二是两步法，相较于一步法，两步法在其基础上做了改进，在吹氩站时，通过喂线机再次将铝线投入钢包[4]。

在当前含铝冷镦钢生产过程中，碰到最大的问题便是水口堵塞，而想要提高含铝冷镦钢的质量，就要对水口堵塞的问题进行解决。在通常情况下，含铝冷镦钢质量优化，都是通过钙处理来预防水口堵塞，因为，在钢中高熔点的氧化铝夹杂物能够与氧化钙形成铝酸钙，以此来消除水口堵塞，并对含铝冷镦钢的质量进行优化。但是，在进行钙处理时，必须要使钢中的钙铝含量控制在一定范围内，否则会形成高熔点的铝酸钙，反而使水口堵塞更为严重。

参考文献

[1]󰀡许涛,邹长东,赵家七,等.含铝冷镦钢塞棒侵蚀原因分析

与改进[J].钢铁,2016,51(12):41-46.[2]󰀡左都伟.含铝冷镦钢生产工艺研究及质量控制[D].武汉科技大学,2011.

[3]󰀡董练德,陈伟庆,亓奉友,等.钙处理对含铝冷镦钢夹杂物的影响[J].特殊钢,2010,31(6):32-34.[4]󰀡王贵容,薛正良.湘钢含铝冷镦钢开发及质量控制[J].武汉科技大学学报:自然科学版,2006(4):328-330,418.

4 结语

总而言之，目前我国自主生产的冷镦钢线材相较于国

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