经过烧结厂技术人员近一年的开发，烧结自动控制系统智能设备故障自诊断程序开发技术攻关取得成功，并率先在新烧发布，取得良好效果。 设备故障自诊断功能是工业控制系统智能化的一个重要标志。烧结生产设备多，工序繁杂，在实际工作中，现场设备的故障排查过程比较繁琐，需要技术人员一步步进行排查解决，不仅耽误生产，还造成人力物力的浪费。针对这一课题，烧结厂技术人员开展了设备故障自诊断程序技术攻关。技术人员通过对PLC程序进行修改，利用OPC方式，进行特定算法，实现了PLC和上位机对现场信号的智能分析来自动得出故障结论，并把故障诊断进行发布，以帮助技术人员迅速找到设备的故障点。 攻关过程中，动仪车间技术人员心往一块想，劲往一处使，他们每天在完成现场维护任务的前提下，自我加压，起早摸黑，付出了极大的心血。此技术攻关自年初在新烧发布以来，对新烧控制系统具有很大的实用价值。当生产中发生停机故障时，技术人员可以通过远程计算机立即查询到现场故障原因，并迅速找到故障点，不仅减少了不必要的设备台时，提高了工作效率，还能在平时及时发现检测出软故障、通信故障等，避免了事故的扩大。不仅如此。烧结厂技术人员还开发了语音自动报警装置，当生产中发生断料、皮带打滑等事故时，能及时报警，不仅降低了职工的劳动强度，还大大提高了设备作业率。该项目的成功开发成为烧结管控一体化又一道亮丽的风景。

    转炉炼钢中，钢水的合金化大都在钢包中进行。而转炉内的高氧化性炉渣流入钢包会导致钢液与炉渣发生氧化反应，造成合金元素收得率降低，并使钢水产生回磷和夹杂物增多。同时，炉渣也对钢包内衬产生侵蚀。特别在钢水进行吹氩等精炼处理时，要求钢包中炉渣（FeO）含量低于2％时才有利提高精炼效果。     挡渣出钢的目的是为了准确地控制钢水成分，有效地减少回磷，提高合金元素的吸收率，减少合金消耗；对于采用钢包作为炉外精炼容器来说，它利于降低钢包耐火材料的侵蚀，明显地提高钢包寿命；也可提高转炉出钢口耐火材料的寿命。 挡渣的方法有挡渣球法、挡渣棒法、挡渣塞法、挡渣帽法、挡渣料法、气动挡渣器法等多种方法。  　 A 挡渣球 　　挡渣球法是日本新日铁公司研制成功的挡渣方法。球的密度介于钢水与熔渣的密度之间，临近出钢结束时投到炉内出钢口附近，随钢水液面的降低，挡渣球下沉而堵住出钢口，避免了随之而出的熔渣进入钢包。 　　挡渣球合理的密度一般为4.2～4.5g/cm3。挡渣球的形状为球形，其中心一般用铸铁块、生铁屑压合块、小废钢坯等材料做骨架，外部包砌耐火泥料，可采用高铝质耐火混凝土、耐火砖粉为掺和料的高铝钒土耐火混凝土或镁质耐火泥料。只要满足挡渣的工艺要求，应力求结构简单，成本低廉。 　　考虑到出钢口受侵蚀变大的问题，挡渣球直径应较出钢口直径稍大，以起到挡渣作用。 　　挡渣球一般在出钢量达1/2～2/3时投入，挡渣命中率高。熔渣过粘，可能影响挡渣球挡渣效果。熔渣粘度大，适当提前投入挡渣球，可提高挡渣命中率。 　　挡渣塞、挡渣棒的结构和作用与挡渣球一致，只不过外形不同而已。 　　B 挡渣帽 　　在出钢口外堵以薄钢板制成的锥形挡渣帽，挡住出钢开始时的一次渣。武钢、邯钢均使用这种方法。 　　C 气动挡渣器 　　气动挡渣器的原理是在出钢将近结束时，用机械装置从转炉外部用挡渣塞堵住出钢口，并向炉内吹气，防止熔渣流出。此法西欧奥钢联等厂使用，上钢五厂和首钢也已采用。 　　D 使用覆盖渣 　　挡渣出钢后，为了钢水保温和有效处理钢水，应根据需要配制钢包覆盖渣，在出完钢后加入钢包中。钢包覆盖渣应具有保温性能良好、含磷、硫量低的特点。如某厂使用的覆盖渣由铝渣粉30～35％，处理木屑15～20％，膨胀石墨、珍珠岩、萤石粉10～20％组成，使用量为1kg／t左右。这种渣在浇完钢后仍呈液体状态，易于倒入渣罐。目前，在生产中广泛使用碳化稻壳作为覆盖渣，碳化稻壳保温性能好，密度小重量轻，浇完钢后不粘挂在钢包上，因而在使用中受到欢迎。 　　E 挡渣出钢及使用覆盖渣的效果 　　转炉采用挡渣出钢工艺及覆盖渣后，取得了良好的效果： 　　（1）减少了钢包中的炉渣量和钢水回磷量。 国内外生产厂家的使用结果表明，挡渣出钢后，进入钢包的炉渣量减少，钢水回磷量降低。不挡渣出钢时，炉渣进入钢包的渣层厚度一般为100～150mm，钢水回磷量0.004～0.006％；采用挡渣出钢后，进入钢包的渣层厚度减少为40～80mm，钢水回磷量0.002～0.0035％。 　　（2）提高了合金收得率。 挡渣出钢，使高氧化性炉渣进入钢包的数量减少，从而使加入的合金在钢包中的氧化损失降低。特别是对于中、低碳钢种，合金收得率将大大提高。不挡渣出钢时，锰的收得率为80～85％，硅的收得率为70～80％；采用挡渣出钢后，锰的收得率提高到85～90％，硅的收得率提高到80～90％。 　　（3）降低了钢水中的夹杂物含量。 钢水中的夹杂物，大多来自脱氧产物，特别是对于转炉炼钢在钢包中进行合金化操作时更是如此。攀钢对钢包渣中（TFe）量与夹杂废品情况进行了调查，其结果是：不挡渣出钢时，钢包渣中（TFe）为14.50％，经吹氩处理后渣中（TFe）为2.60％，这说明渣中11.90％（TFe）的氧将合金元素氧化生成了大量氧化物夹杂，使废品率达2.3％。采用挡渣出钢后，钢包中加入覆盖渣的（TFe）为3.61％，吹氩处理后渣中（TFe）为4.01％，基本无多大变化，其废品率仅为0.059％。由此可见，防止高氧化性炉渣进入包内，可有效地减少钢水中的合金元素氧化，降低钢水中的夹杂物含量。 　　（4）提高钢包使用寿命。 目前我国的钢包内衬多采用粘土砖和铝镁材料，由于转炉终渣的高碱度和高氧化性，将侵蚀钢包内衬,钢包使用寿命降低。采用挡渣出钢后，减少了炉渣进入钢包的数量，同时还加入了低氧化性、低碱度的覆盖渣，这样便减少了炉渣对钢包的侵蚀，提高了钢包的使用寿命。  

近年来，随着钢铁行业市场竞争的日益加剧，钢铁企业为摆脱同质化竞争不断升级产品结构，提升高端板材比例，与此同时，汽车、家电等钢铁下游行业的用户对钢材产品的个性化需求也越来越多，钢铁企业更加重视通过钢材配送中心为用户提供剪切加工、合理配货、及时供货与先期介入等技术服务，钢材加工配送中心逐渐成为钢铁企业的重要营销服务模式。 1、我国钢材加工配送中心发展情况分析 我国的钢材加工配送中心按照投资主体的不同主要分为四种类型：一是国内大型钢企投资建设的加工配送中心，二是国内钢材贸易商投资建设的加工配送中心，三是国外钢铁生产、贸易企业在我国投资建设的加工配送中心，四是钢铁下游厂商自建的加工配送中心。这些钢材加工中心主要分布在长三角、珠三角、环渤海以及沿江部分地区，贴近汽车、家电、电子等行业的下游用户。 近几年，一方面国内汽车、家电、电子和造船等行业的快速发展，另一方面由于钢铁行业产能过剩，问题持续恶化，钢铁企业为摆脱同质化竞争的区间努力提升直供渠道和高端产品的比例，同时，随着普通钢材的盈利能力大幅下降，钢材贸易商生存空间不断受到挤压，钢材流通渠道大幅縮水。在此背景下，我国钢材加工配送行业也出现了一定的变化，许多贸易商纷纷退出钢材流通领域，而钢铁企业为占领直供渠道、提升服务附加值，则逐渐强化加工配送体系的投资力度，并且不断拓展钢材加工配送中心的功能内涵。 1.1、钢铁企业不断加快投资建设加工配送中心 钢铁企业产品结构的转变必然伴随着产品营销模式的转变。对于普通钢材产品而言，由于生产工艺与技术标准相对简单，适宜大批量生产，且产品附加值低，定价方式单一，钢铁企业倾向于借助中间渠道实现销售。而高端板材产品主要针对下游终端用户的个性化需求，对产品工艺、技术标准、交货保障、技术服务等方面的要求较为严格，具有小批量定制的特点，这就需要钢铁企业转变营销模式，通过产业链延伸强化综合服务能力，实现与终端用户之间更加紧密的对接。 钢材加工配送中心作为钢铁企业产品销售业务的延伸，不但可以通过剪切加工、配送等方式降低用户的采购成本，提高产品加工过程中成材率，缩短了产品从生产到使用的时间周期，同时也成为联系钢铁企业与终端用户的纽带，对钢企抢占市场、稳定渠道发挥了重要作用。此外，由于钢材加工配送中心是钢铁企业直面用户的前沿窗口，钢铁企业还可以通过钢材加工配送中心先期了解终端用户的产品、技术更新及其对钢材性能的具体要求。 随着产品结构的不断升级，近年来国内大型钢企宝钢、鞍钢、武钢等纷纷加快钢材加工配送中心的建设。如宝钢坚持定位于高端产品的差异化战略，其汽车板、电工钢和金属包装材等战略产品在国内市场居于主导地位，冷轧汽车板产品国内市场占有率长期保持50%以上，目前高端取向硅钢国内市场占有率达也达到45%以上，2013年宝钢股份公司独有领先产品比例达到63.6%，比2009年提高了约20个百分点。与此同时，为了实现对重要用户的贴身服务和快速响应，宝钢快速推进供应链体系建设，到2013年底在国内共建立了58个钢材加工配送中心，比2009年末增加22个，形成国内累计加工能力816万吨/年，比2009年末增加约210万吨/年。 1.2、钢材加工配送中心的功能得到拓展 钢材加工配送中心的基本功能主要包括剪切加工、配送、仓储等。其中，剪切加工是钢材加工配送中心最基本的功能，是按照用户的要求通过横切、纵切、落料、开平、热处理、磨光、机加工、等离子切割、激光拼焊、冲压及表面预处理等方式将钢材加工成指定形状、规格的零部件、半成品或成品；配送功能是加工配送中心按照用户订单要求的品种、规格、数量、包装方式、运输方式、交货时间等条件，通过进行合理地组织筹划以最有利的方式将钢材产品送到客户期望的交货地点；仓储功能则是发挥“蓄水池”的作用，为用户提供钢材的存放、保管及其它相关业务，帮助用户降低仓储和库存成本。 除了上述基本功能之外，随着近年来钢铁行业市场竞争越来越多地表现为基于高端板材的综合服务能力的竞争，钢材加工配送中心还被赋予了对用户的技术服务功能，更多地参与到钢企对汽车、家电等下游用户的先期介入业务，为用户提供选材、用材指导，降低材料使用成本，为用户新材料、新零部件、新产品的研发等提供强有力的支持，成为钢铁企业提升核心竞争力，实现由材料供应商向综合服务商转变的重要支撑。 目前国内宝钢钢材加工配送中心在技术服务方面处于领先水平，宝钢钢材加工配送中心定位于服务于下游行业的战略用户，一般采取“一对一”服务的方式，强调通过钢材加工配送的增值服务为用户创造最大的价值。在为用户提供剪切加工配送与仓储物流服务的同时，还能够为汽车、家电、金属制品、工业电器等行业的用户提供材料解决方案。如对于汽车板，宝钢加工配送中心釆用严格的“O5”板剪切加工工艺，在剪切加工过程中，通过釆用连续监视和抽样打磨方法发现、分选缺陷，确保产品表面质量；同时，加工配送中心不断改善提高产品的冲压拉延性能，使产品既有良好冲压性能又有较高的强度，帮助用户解决汽车板强度和塑性难以兼得的矛盾。 2、目前我国钢材加工配送中心建设存在的若干问题 当前，我国钢材加工配送中心不断快速发展的同时，在市场定位、管控机制、功能设置、人才配置等方面还存在这不少的问题，如果不加以改善，可能会给企业带来严重的损失。 2.1、加工配送中心市场定位不明确 不少钢铁企业在投资建设加工配送中心时，具有一定的盲目性，前期缺乏科学详尽的市场调研，不能将区域内的下游终端需求与自身的产品结构特点相契合，没有与区域内的某些特定用户形成对接，在加工配送中心建成投产后往往导致设备开工率不足、加工水平不高、效益较差甚至亏损等情况。 因此，钢铁企业在做出建立加工配送中心的决策之前，必须要通过充分的市场调研确定最佳服务半径，对覆盖范围内的现有需求及潜在需求进行合理地分析与预测，确保加工配送中心运营后有充足的渠道保障。根据当前加工配送中心运营的实际情况来看，与下游用户之间建立点对点的服务模式是加工配送中心得以平稳运营的一个重要条件。 2.2、加工配送中心管控机制不健全 由于经验和认识方面的不足，有些钢铁企业对加工配送中心的运营管理还不够成熟完善，在机构设置、人员派驻、资金管控、库存监管以及与合资方合作等方面缺乏系统、规范、严格的规章制度，没有建立完善的信息化手段对运营管理进行支持，对加工配送中心运营中的风险缺乏详尽、充分的分析，没有相关措施和制度对可能产生的风险进行规避、控制和处理。 我国的加工配送中心要善于学习借鉴浦项、美达王等韩日加工配送中心的经营管理经验，建立加工配送中心统一标准化制度和统一的标准化业务操作流程，形成一套系统化、标准化、规范化、模块化，并可以进行复制和集成创新的规章制度，使加工配送中心在前期调研、项目立项、形象识别、股权安排、机构设置、人员配置、高管委派、运营管理、风险防范、绩效考核、信息化等方面都能实现标准化管理。对于合资建立的加工配送中心必须要确保对关键岗位和关键环节人员实质控制，规范股东会、董事会、总经理三级层面的管理权限和监督、授权实施机制，建立股东会层面的审批和核查制度，建立应收、预付环节的风险管控和审核审批程序，并要加强高管人员的职业道德教育和管理。 2.3、加工配送中心功能不完备 许多加工配送中心在建成投产后并没有发挥其应有的功能，业务范围仅仅限于简单的剪切、配送、仓储等，甚至还扮演着一定的钢材贸易的角色，存在产品加工配送比例不高的问题，加工配送业务也不能满足终端用户追求经济、快捷、高效的供货方式要求。最重要的是缺乏技术服务能力，不能先期介入下游终端用户，为用户提供选材、用材指导和一揽子的钢铁材料解决方案。 在当前的市场环境下，钢铁企业要构建自身核心竞争力就必须要提升基于高端板材的综合服务能力，而加工配送中心是钢铁企业为用户提供综合服务的重要依托，钢铁企业必须拓展加工配送中心的技术服务功能，积极开展先期介入，实现与目标终端用户的无缝对接和深入耦合。 2.4、加工配送中心人才匮乏 我国加工配送中心的发展过程中不缺乏先进的设备和充足的资金保障，但是在人才的配置上往往存在这较大的不足。加工配送中心的运营需要一批高素质的市场开发人才、物流管理人才、信息技术人才和财务管理人才等，尤其是能力突出的技术服务人才和经验丰富的高层管理人才，国内加工配送中心亟需加强人才队伍的培养和建设。  

1、概况 在日本的战后复兴中，提高了对线材的高质量化和加工技术的要求。根据记载，上世纪1951年神户制钢公司试制了日本产的软钢线材干式连续拉丝机，1952年与美国Etna公司合作试制的干式连续拉丝机是日本最初的高碳钢线材用干式连续拉丝机。之后连续拉丝机迅速普及，并积极进行了与此相关的技术开发。 2、高速拉丝技术 拉丝速度的高速化是提高生产率所必须解决的问题，首先是干式润滑剂的开发。当时市场销售的干式润滑剂润滑性不充分，所以公司决定自己开发。用尝试法进行制作润滑剂，使拉丝速度逐渐提高。 上世纪1970年左右，又以拉丝高速化为目标，开始着手冷却技术的开发。在20℃以下的低温进行拉丝，观察线材力学性能提高情况。反复试制后，得出通过直接水冷拉丝模出口处可以大幅度抑制时效脆化的进展，开发了拉丝模背面直接水冷和冷却紧靠拉丝模的线材装置。该项技术还普及到海外，1987年大约有400台的使用业绩。 3、采用机械除鳞机的拉丝技术的开发 神户制钢从1966年就开始重视环境问题，着手替代酸洗除鳞法的开发。当时不论是日本还是海外，机械除鳞机只在焊条类有限的业界使用，并不普及。神户制钢公司的目标不是机械除鳞机本体的开发，而是采用机械除鳞拉丝技术的开发。考虑到如果进行拉丝工序整体的技术开发，需要用户更多的劳动力，普及上也有困难。除机械除鳞机本体之外，还进行了润滑剂及其附属装置的开发，开发了一系列在线处理技术，这些技术获得比较顺利地普及。机械除鳞机将弯曲和钢丝刷组合的反向弯曲式多用于碳素钢钢丝，1973年时作为“Kobe Super Mechanical Descaler”提供给用户。其后，反向弯曲式因弯曲的影响使高碳钢钢丝除鳞困难，开发了通过扭转变形，线材可以全周除鳞的扭转式机械除鳞机。 4、拉丝润滑技术 与酸洗的钢丝相比，机械除鳞机除鳞后的钢丝表面平滑，将干式润滑剂带入拉丝模的效果不好，存在易引起润滑不良的缺点。因此，开发了压入干式润滑剂，辅助带入拉丝模的压入辊。在有效地将干式润滑剂导入拉丝模的辊形状基础上，又完成了投入干式润滑剂也确实旋转的机构改良。压辊不仅对使用机械除鳞机的拉丝有效，而且还大大提高了润滑效果，广泛普及到拉丝生产线。其他的改善润滑状态的方法，还开发了强制润滑拉丝法和旋转拉丝模方法等，对延长拉丝模寿命和提高拉丝速度做出贡献。进而，开发了与机械除鳞机配合的磷酸锌在线涂层系统。这时开发的装置虽然还没有普及，但对之后的在线润滑覆膜技术有很大影响。 5、流化床铅浴淬火技术 高碳钢钢丝为了获得良好的拉丝性及所要求的力学性能，在拉丝前进行铅浴 淬火处理。铅浴淬火是将400-650℃的熔融铅作为冷却介质使用，铅烟的发生和氧化铅的处理等带来非常大的环境问题。因此，上世纪70年代中期，开始注意到具有大的热交换功能用于化学反应槽的流化床，作为替代铅浴淬火的技术，开发了冷却介质利用锆砂气体流化床的流化床铅浴淬火法，并实用化。 6、线材削皮技术的开发 神户制钢公司的线材二次加工技术在世界普及的技术之一有线材表面削皮SHAVLITE。SV是完全去除线材表面缺陷和脱碳层等表面缺陷的技术。对不锈钢、轴承钢和高级弹簧钢等高级线材，根据用户严格的表面质量要求而开发，1965年完成。当时是以去除该公司生产的不锈钢线材表面缺陷和脱碳层为开发契机。 原来，去除线材表面缺陷的方法有车削方式和研磨方式。后来采用刨削方式，其后，称为“Kobe Shavelite”在日本和海外广泛应用。该项技术的关键是如何均匀地削去表皮，由于自动调整系统的开发使其得以实现。

钢丝绳的制绳钢丝在生产过程中，要对冷轧盘条进行多次拉拔；为了消除半成品钢丝的加工硬化，保证钢丝获得良好的拉拔性能，就要对半成品钢丝进行索氏体化等温热处理。 水浴淬火技术有待突破 铅浴淬火工艺自问世以来，一直被金属线材制品企业广泛应用，国内制品生产对于中高碳钢丝的中间或成品热处理大多采用铅浴淬火以达到钢丝等温处理的目的。可是，由于铅对环境的污染、对人体的危害，以及投资高、能耗大等弊端，寻求一种新型、高效、节能、环保的无铅化热处理工艺取代铅浴淬火已成为金属线材制品领域亟待解决的课题。 据国家金属线材制品工程技术研究中心的研究人员介绍，国内外的科技工作者一直致力于金属等温热处理工艺以及生产装备的前沿化研发使用，一方面采用无污染、少污染的工艺方法，另一方面将有害物质经过无害化处理后排放。到目前为止，虽然国外发达国家在钢帘线和切割钢丝等产品的生产方面已经成功实现用水浴淬火代替铅浴淬火的工艺，但是对于大多数的金属线材制品，如电梯用钢丝绳、港口码头起重用钢丝绳，以及大量的镀锌钢丝绳而言，仍然采用铅浴淬火处理，水浴淬火处理技术并没有实现突破并广泛应用。 在国内，随着钢帘线行业的蓬勃发展，一些生产企业一直致力于工艺优化，在实践中对于淬火方式进行改变，由原来的铅浴淬火处理、流化床处理转变为水浴淬火处理，但也仅限于帘线用细小规格的钢丝，但水浴淬火不能广泛应用于中粗规格的钢丝。钢丝绳生产由于规格跨度大，对于半成品钢丝的等温处理，如果全部采用水浴淬火，将成为金属线材制品行业的一个突破。 全新的不等温式淬火工艺 研究人员介绍说，钢丝的热处理生产一般有等温冷却和连续冷却两种冷却方式，对于钢丝绳用半成品钢丝而言，一般选择等温冷却。钢丝中的奥氏体在临界温度以上是一种稳定相，一旦冷却到临界温度以下，则处于热力学的不稳定状态，称为“过冷奥氏体”。过冷奥氏体发生转变，形成新的稳定相。金属线材制品行业生产钢丝绳用钢材基本都为中高碳钢，一般使用亚共析钢和过共析钢的线材，根据各自的过冷奥氏体等温转变动力学曲线（即C曲线，不同温度下过冷奥氏体转变量与转变时间关系的曲线）。制绳钢丝的生产采用高温（500℃~650℃）转变，形成均匀的索氏体化组织，在实际生产过程中，通过控制转变温度和转变时间即可得到适合钢丝进一步拉拔的细小、均匀的索氏体组织。 传统铅浴淬火工艺的原理是根据钢的等温转变C曲线，让过冷奥氏体在600℃左右的铅液中进行等温转变，产生适合深度拉拔的索氏体组织。由于铅在300℃以上开始融化，一直到900℃左右开始沸腾，有非常宽的液态状态的温度区间，又由于液态铅的热容量非常大，900℃左右的钢丝一接触液态铅，即被快速冷却至铅液的温度，只要保证钢丝随后在液铅中停留足够时间，则可完成钢丝的索氏体化组织转变。而水浴淬火要达到铅浴淬火的同样效果，就要让钢丝在水溶液中的冷却遵循与铅浴处理相同的冷却曲线来冷却和进行组织转变。钢丝水浴淬火就是通过在水溶液中加入添加剂，改变钢丝、溶液、水蒸气三者之间的表面张力，来改变钢丝在水浴溶液中的冷却速度，达到使钢丝在水溶液中的冷却曲线与铅浴中的冷却曲线相同或相似的目的。 铅浴淬火和水浴淬火都是钢丝在连续冷却过程中发生的相变，不是在等温的铅浴温度上进行的，而是在钢丝线温由淬火温度（900℃左右）降至铅浴温度之间的连续冷却过程完成的。 水浴不是一个全新的连续淬火方式，而是一种全新的不等温式淬火工艺。通常钢丝和水之间产生的膜态冷却过程很短，难以被利用，奥氏体化的高碳钢丝被单纯水介质冷却的过程中，一般会得到坚硬的马氏体，根本无法拉拔。水浴淬火是在水中加入能溶解的高分子聚合物添加剂后，大大提高了水的黏度，将水分子和它自身的高分子结合，增大了水蒸气界面的表面张力，使热传导系数率大大降低，提高蒸汽膜的稳定性，充分延长了膜态冷却过程，从而实现钢丝的慢速而稳定的冷却，获得我们所需要的适合拉拔的索氏体组织。 水浴淬火在钢丝绳生产中的应用 在20世纪70年代，一些较大的钢丝绳厂对水浴淬火进行了大量的科研和生产试验，并且一致认为水浴热处理是钢丝绳生产工艺的一项重大技术革命，随后在制品行业掀起了水浴淬火的热潮，相继有30多家钢丝、钢丝绳厂家建起了以水代铅的生产线。但很遗憾的是，由于水浴淬火的质量稳定性，以及产品性能的通条性、均匀性不能得到有效控制，水浴淬火工艺的应用一度停止。然而，高等院校以及设计研究单位的专家通过进一步理论研究分析，从理论上阐明和肯定了以水代铅的可能性，因此水浴淬火工艺一直得到了高等院校、设计研究机构的使用和发展完善。 有关研究人员阐述了水浴淬火在钢丝绳生产中的应用情况：钢丝经过热处理加热奥氏体化后，在一般的自来水（25℃~35℃）中经过数秒钟短暂冷却，以此达到抑制铁素体相变并接近等温温度要求时，迅速进入480℃左右的空气介质等温转变炉中完成索氏体化处理。这种工艺在有关工学院等研究单位得到应用。钢丝经过热处理加热奥氏体化后，立即进入含有一定聚丙烯酸钠的高分子水溶液中急冷数秒钟，以此使钢丝周围形成蒸汽膜的条件下，让钢丝迅速进入500℃左右的空气介质中，完成索氏体化转变，这种工艺已经在某些钢丝绳厂得到应用。 要实现水浴淬火工艺，主要有4个方面的工艺条件要求：一是要求足够高的水溶液温度，以便蒸汽膜快速形成，若水温偏低，则膜形成所需的热量较多，无法在短时间内形成汽膜；二是要求较高的水溶液浓度，因为浓度高则溶液的黏度高，能够增大蒸汽界面的表面张力，使蒸汽膜存在时间变长；三是要控制水溶液中的杂质，杂质特别是无机盐的存在，会破坏蒸汽膜的稳定性，因此在炉前需对钢丝进行表面清洗；四是控制水溶液溢流的速度，水溶液溢流速度过快，也会破坏蒸汽膜的稳定性，溢流太慢，则钢丝周围溶液会沸腾，也会压迫蒸汽膜，导致不稳定。 有关研究人员表示，实现水浴淬火的工艺方法有单段式水浴和双段式水浴，单段式水浴即一段水浴加一段空气，双段式水浴即一段水浴加一段空气加一段水浴。粗规格钢丝主要是在空气中发生转变，一方面心部温度向外扩散，另一方面相变放热，使得转变时钢丝温度会上升至索氏体区域以外，导致部分组织转变生成粗大的珠光体，不利于后续工艺，因此宜选用双段式水浴淬火方法。但对于细规格的钢丝而言，比较理想的水浴方法是单段式，它减少了工艺程序，控制较双段式更为便利。双段式水浴，各比例长度的控制，第一段水浴池长度的增加，会使得索氏体化平均转变温度升高，强度会降低；空气段长度的增加，会使得索氏体化平均转变温度升高，强度也会降低。第二段水浴池长度的增加，会使得索氏体化平均转变温度降低，强度就会提高。 有关研究人员强调指出，水浴淬火处理是金属线材制品行业在钢丝热处理工艺上彻底根除铅害的一项研究成果。该工艺不仅能够满足各种钢丝以及各种规格钢丝绳用钢丝的生产工艺要求，而且具有环保、节能、操作方便、投资少、效益高等特点。

全球大约80%的铌用来生产微合金化钢，其中近90%铌微合金化钢是热轧扁平材。几十年来，尽管铌作为扁平钢材中的首选微合金化元素被广泛采用，但它在工程用钢中的使用相当有限。不过，用户和零部件制造商对扁平材中成熟的铌应用技术帮助实现工程零部件性能的改善表现出越来越浓的兴趣。例如，铌在汽车用紧固件、弹簧和表面硬化零件等热处理钢中得到应用，且它们的强度在过去20年明显增加。在长材中，冷镦用棒线材是微合金化应用最早的品种。 冷镦是一种用来生产汽车、建筑、航空、铁道、采矿和电力行业用紧固件、螺栓、小型曲轴、转向杆等各种零件的工艺。冷镦是指对棒线材坯料进行冷加工，在坯料一端施加冲击压应力以形成端头的过程。在成型过程中没有外部热源加热。冷镦时变形速度高，应变速率超过100s-1。 1、使用传统冷镦钢的零件加工过程由几个工序组成。 首先对热轧中碳棒线材进行球化退火处理，使钢软化，从而能够进行拉拔和冷镦等冷成型工序，之后进行调质（淬回火）处理，获得零件所需的力学性能，随后根据需要进行表面处理，见图1。通常，这类调质钢含0.20%-0.40%C，其中，碳保证钢的硬度，合金元素提供高的淬透性。冷镦用AISI钢种有10XX、10BXX、13XX、15XX、40XX、41XX、51XX和86XX，其中XX是指钢种的碳含量。 球化退火热处理的目的是使组织中片层石墨结构球化，从而改善钢的塑性，减少工具磨损和失效。不过，传统冷镦工艺存在两大缺陷： 球化和调质过程耗能高、花费时间长。而且，根据零件的断面尺寸不同，钢中可能要加入合金元素来提高其淬透性。这些材料和工艺成本造成零件最终成本高，使得加工成本高、耗时长。 即使在调质处理后获得的回火马氏体组织提供了钢材所需的高强度要求，但存在组织不均匀、淬火开裂、扭曲以及在镀层等表面处理过程中由于氢侵入导致静载条件下延迟断裂等问题。 降低能耗成本和改善零件使用性能的要求，导致低碳、铌硼复合微合金化钢种的开发。 2、微合金化冷镦钢开发 冷镦加工用钢需要具备以下特征：1）足够的塑性以能够在冷成型过程中充满模具型腔和不断裂；2）成型后零件强度高，能承受服役载荷和疲劳；3）零件的韧性足以抵抗在服役过程中由于不可避免或无法检测出的缺陷存在而导致的断裂。 冷成型加工领域良好的替代材料将是那些不依靠高碳含量、而是由其组织来保证高强度的钢种。已经在扁平材中得到广泛应用的低碳、硼和铌微合金化的理念具有潜在作用，并应用到紧固件等长材生产中。硼可以明显提高钢的淬透性，这是由于硼抑制奥氏体-铁素体相变，并促进低温相变产物，如退化的珠光体或上贝氏体形成。另一方面，加入铌，通过多种机制提供高的强化效应：1）晶粒细化；2）降低奥氏体-铁素体转变温度；3）析出强化。铌、硼复合加入，产生更强的综合作用，延迟奥氏体-铁素体相变，即使在空冷条件下，在较厚断面中也能实现均匀的低碳贝氏体组织。获得的低碳贝氏体组织提供高强、良好的塑性和韧性等好的性能配合。 　研究B、Nb和B+Nb在低碳钢中的作用，进而分析这些钢的冷镦特性，结果表明，钢在拉拔过程中表现出非常高的伸长率。这些钢首先在非常低的精轧温度下（约840℃）控轧成棒线，然后控冷，获得低碳贝氏体组织。加工硬化行为至关重要，这是因为紧固件所需的强度水平可以通过冷加工实现。C-Mn-B钢需要轧态具有最低50%的伸长率以达到所需的抗拉强度水平，强度范围在800-1000MPa，这是SAE8.8级螺栓要求的水平，伸长率最大达到300%。另一方面，C-Mn-Nb-B钢在其含有一些马/奥岛（MA）的贝氏体组织中具有高密度位错，其加工硬化行为比C-Mn-B钢更好，在约60%伸长后达到SAE10.9级螺栓的强度水平。需要提出的是，后续冷镦加工残余塑性值总是超过40%，这说明在冷镦全过程中坯料仍具有非常好的冷镦加工塑性。 对比使用低碳铌微合金化贝氏体钢和传统淬回火（Q&T）钢生产的螺栓的强度水平，可以看出，尽管低碳贝氏体钢平均强度水平稍低些，但仍然满足8.8级螺栓要求的技术指标。然后，从标准偏差值可以看出，低碳贝氏体钢的强度分布比传统调质钢稍好些。此外，在接近螺栓端头的表面硬度值方面，低碳贝氏体钢的硬度值稍高于传统Q&T钢，这是由于大的冷加工变形量造成的。在另一个工作中，发现低碳贝氏体组织的存在，使钢具有良好的韧性。利用Nb微合金化技术，成功地开发出从8.8级（抗拉强度≥800MPa）到12.9级（抗拉强度≥1200MPa）的各种强度级别的紧固件。 低碳微合金化钢具有与传统Q&T钢相同的力学性能，同时，它也具有如果不是更佳、至少相同的疲劳性能。研究冷镦用低碳微合金化钢和传统调质钢的典型S-N曲线可以看出，在相同的周期应力作用下，冷镦低碳微合金钢具有更长的寿命。一般认为，冷镦螺栓这种优异的疲劳性能是由于在螺纹根部的冷加工阻碍了疲劳裂纹的萌生。传统钢在Q&T处理后车螺纹也能获得好的疲劳性能，不过，由于该过程的复杂性，造成成本增加，不具有吸引力。 强度超过1000MPa承载钢的另一重要方面是延迟断裂，这可能是螺栓用钢潜在的严重问题。这样高强度的钢需要高抗延迟断裂强度。通过铌微合金化，实现奥氏体晶粒细化改善延迟断裂，同时，形成的细小碳氮化铌颗粒有效地起氢原子“陷阱”的作用，因此降低延迟断裂倾向。 3、低碳微合金化冷镦钢优势 冷镦高质量螺栓也可以采用低碳铌微合金化钢生产，不再需要中间软化（球化退火）热处理和最终的调质处理就可以实现所需的强度水平。使用低碳微合金化冷镦钢的诸多优势如下： 消除球化退火热处理工序，显著节省能源成本，缩短工艺周期时间。估计这一过程的直接能源成本节省在1000kWh/t钢。 由于低碳微合金钢具有非常高的冷成型性能，所有的变形可以在一个工序内完成。另一方面，传统Q&T钢根据化学成分不同，变形可能需要在经中间退火的工序中进行。 省略成型后的硬化热处理工序，进一步降低能源成本、减少工艺周期时间。该工序的直接能源成本节省在3000kWh/t钢。 低碳微合金钢没有使用Cr、Mo等昂贵合金元素，因此大幅降低合金成本。 多相组织（贝氏体+MA）通常具有低的氢致开裂倾向性，因此在镀层零件中的延迟断裂敏感性低。 不会发生传统Q&T钢螺栓在热处理过程中出现的表面脱碳现象。 4、结语 在紧固件应用方面，低碳铌微合金化冷镦钢有替代传统中碳调质钢的潜力。钢中较低的碳含量及加入微量铌，两者共同作用产生贝氏体组织，在加工硬化后钢材具有良好的塑性和高的强度水平，导致能源成本和合金成本显著降低，同时由于消除了传统冷镦用调质钢的球化处理和调质热处理工序，生产率得到大幅提高。铌的加入也提高了材料的疲劳和延迟断裂强度。