1 前言 天津钢铁公司建设的采用低温轧制  （LTR）工艺最先进的棒材轧机，自2006年初投产以来，一直平稳运行，并早已达到满负荷生产能力，取得良好的生产业绩和使用效果。1号SBQ特殊钢棒材轧机RM1是中国天津钢铁公司实施的这一最大建设项目的一部分。该项目还包括第二套达涅利“孪生”棒材轧机RM2，专门用于生产普通钢种螺纹钢棒材，布置在RM1相邻的跨间内，与RM1轧机同时安装和试车投产。 达涅利进行了大量的试验研究工作，以降低中、低合金钢的材料硬度，特别是要求材料具有良好剪切性能和因硬度过高和应力集中而容易产生裂纹的所有钢种。对不锈钢生产，也开展了许多试验研究，以改善用于某些特定用途的热轧材料机械性能。为很好地控制各项材料性能指标，如淬透性和材料韧性，对于如何改变材料的晶粒大小和奥氏体转变组织结构，也引起人们极大的关注。 2 钢厂概述 新建1号SBQ特殊钢棒材轧机RM1（以及它的“孪生”棒材轧机RM2），是一套采用平／立布置、带有活套控制功能的18机架轧机。两个水冷箱布置在14和15号机架之间，并留有一段合适的距离，以使轧件表面温度均匀。由于采用这种布置方式，可以将整个温降控制在260℃以内，而不会影响产品表面质量（如局部过冷）以及相变。选择一种热交换系数较高的冷却管，可使轧件在横断面内获得均匀的冷却。而PLC控制的DSC金相组织控制系统，可确保得到合适的水冷箱设定参数，以使轧件在长度方向上均匀冷却。入口和出口高温计用于监视轧件实际温度，并在需要的时候实时修改基本参数设定值。 采用这项先进技术后，可根据不同钢种的生产工艺需要，或者由于较长的轧制周期，灵活调整加热炉工艺参数，而不会改变精轧温度。 3 产品大纲 天津钢铁公司SBQ特殊钢棒材轧机坯料为160×160mm方坯，坯重为2350kg。当采用常规轧制时，轧机最大生产能力为150 t/h；当采用低温轧制时，生产能力为100 t/h。产品为ф16mm～ф60mm直径优质圆钢棒材。天津钢铁公司SBQ特殊钢棒材轧机生产的主要钢种和产品规格。 4   生产工艺 轧制温度是三个基本轧制参数中的一个,它在整个热变形过程中，将影响晶粒组织细化的各个阶段。 晶粒组织细化和晶粒生长控制，是低温轧制工艺采用的主要手段。它能够影响时间－温度转变曲线  （如CCT曲线位置），改变晶界长度，从而改变成核位置。特别是，温度是影响整个工艺过程最重要的热力学参数。 公式  （a）给出温度的影响规律。它还可以说明，早先的晶粒尺寸在晶粒生长过程中起到的作用；以及在低温轧制工艺过程中，所有的材料变形如何直接影响最终晶粒的大小。 Tdrex=K1×ln(——)×dck2×eu×ek3 (a) 式中，K1、K2、K3均为常数，取值决定于轧制钢种。 晶粒细化过程可分划为不同的阶段，虽然不同的阶段也可能出现在同一时间。原始晶粒变形将有增加错位密度的趋势，能够在新生晶粒边界形成晶核。新晶粒边界的消失和再生，与实际温度密切相关。新晶粒的形成和生长是一个热力学过程。在不同的阶段，会发生恢复、静态再结晶和动态再结晶过程，影响流动应力曲线。最后，晶粒生长呈现一种趋势，那就是使晶界能量最小。关键温度决定着晶粒细化条件和完全再结晶晶粒生长结构之间的分界线。随着碳含量的减少，这种效应就会变得更加明显。对于象16MnCr这样的钢种来说，可以很容易地得到晶粒细化超过40％的显微组织。 在实际应用中，确保轧制产品在整个横断面上保持在规定的温度范围内，具有十分重要的意义。特别是，当轧件表面温度低于临界温度值，而芯部温度仍然在较高的温度范围内时，将有可能形成一种非均匀的最终组织，其中包括晶粒大小和所组成的相。在一个水箱内进行更剧烈的强制冷却，将有可能形成一个淬火和回火层，这将影响材料的最终质量。因失去控制，在材料表面和芯部之间形成过大的温差，则会产生一种非均匀的晶粒组织；并在最终热处理过程中，导致材料机械性能超出规定范围。 在试验过程中，每个钢种轧制30根铸坯，采用两种不同的温度范围。在这两个钢种和两种不同条件下的最终冷却，都通过自然冷却实现，但在最后一个机架轧制之后，采用两种不同的冷却方式。从每个轧件中各取三个样本。其中一个用于在轧制状态下进行硬度检测和显微组织评估；其它两个则用于热处理试验。 轧件在冷床上的冷却曲线影响最终材料的机械性能。因为，一旦根据钢种化学成份和晶粒大小确定CCT曲线后，只有冷却路线是固定不变的；而最终组织则取决于与CCT曲线的交点。在这种情况下，就不需要使用冷床罩来延缓相变过程。 5 热处理 在试验过程中，特别是对于60Si2Mn弹簧钢，进行过多次试验，以优化奥氏体转变温度。试验中充分考虑到轧制材料中存在的铁素体组织的多少和起始晶粒大小。事实上，一方面，铁素体组织适合冷剪切，而不会在剪切过程中出现裂纹；另一方面，它又要求对淬火之前的奥氏体给予充分注意。如果对该相组织处理不当，将有可能在淬火后，使岛状铁素体组织保留下来，从而降低最终材料的机械性能。 40Cr淬火后的目标硬度确定为52HRC；60Si2Mn淬火后的目标硬度为  60HRC。在这两种情况下，国家标准都要求选用油为淬火介质。根据国家标准规定，需要在试验室热处理炉内处理3个样件。回火处理后，选择空冷方式，将样件冷却到室温。 6 显微组织分析 40Cr显微组织检验结果表明，经过LTR低温轧制的材料，具有非常均匀的铁素体／珠光体组织；其中铁素体相超过30％。而在热轧产品中，铁素体相仅以先共晶相的形式，出现在晶界附近。 对于60Si2Mn选择了较高的精轧温度，其中的铁素体相更类似于共晶组织。在任何情况下，如果将LTR低温轧制与常规热轧工艺相比较，都可以看出明显的差别。这不仅表现在晶粒大小上  （从9级变到8级），而且表现在组织的分布上。均匀的冷却不仅可以确保在横断面内获得均匀一致的显微组织，而且不出现粗大的晶粒。 7 结论 天津钢铁公司新建SBQ特殊钢棒材轧机，在成功地轧制第一批方坯后不久，就确定了低温轧制工艺，使用户能够生产符合GB国家标准的优质钢材。成品棒材不仅具有卓越的内部和表面质量，而且达到很高的尺寸加工精度。对于低合金钢来说，低温轧制工艺表明，它完全能够在规定的范围内，改变材料的显微组织，从而提高材料的机械性能和各项技术指标。要运用好这项生产工艺，人们就必须清楚地了解，对于某一特定钢种，它真正需要的是什么，后续热处理怎样进行，以及产品的最终用途是什么。

铸件可以感应淬火,铸钢相当于各种碳钢感应热处理,球墨铸铁一般珠光体含量大于65%的可以进行,但是灰铸铁很少进行感应淬火。 球墨铸铁加热速度可比灰口铸铁的加热速度快,一般加热到900-1000度,喷水(或淬火介质,一般不应冷透,冷却到250度左右即停止喷水,利用余热进行回火,以防出现裂纹。 HT也可以感应淬火,主要应用于机械滑台等。

预应力钢绞线主要用于铁路桥梁、公路桥梁、高速公路和水利设施等，其生产材质一般为SWRH82B线材。预应力钢绞线在生产中会出现拉拔断丝现象，不仅影响预应力钢绞线的产品质量，且严重影响生产效率和成材率。具体断丝原因是： 1、线材表面缺陷 断裂多发生在线材表面，有明显的擦伤和裂纹现象。显微发现，难变形区组织为针状马氏体和屈氏体组织，产生原因：由于冷态下快速硬擦伤造成擦伤区域温度过高，但由于擦伤区域过小，冷却过快，产生马氏体组织；在拉拔时产生表面裂纹，并随着变形量的逐步增加以致断丝。 2、中心夹杂物 电镜扫描发现，裂纹源中心存在夹杂物，夹杂物主要为铝酸钙类型，是在炼钢脱氧过程中产生。线材中非金属夹杂物的存在，破坏了组织和基体的连续性，夹杂物的存在起到了一个显微裂纹的作用，一旦受力，当裂纹达到失稳状态尺寸，便瞬间产生断裂，形成断丝。 3、异常组织 断丝中心会存在粗细不均、断续分布的一条或多条白条带组织，并有垂直拉伸方向的短细裂纹存在。分析发现为Mn、Cr等合金元素的偏析。偏析的存在，线材在正常冷却速度下使C曲线右移，在中心产生条带状马氏体异常组织。马氏体在拉拔过程中由于不易变形而产生横向裂纹，最终导致断丝。 4、拉拔工艺 对于每一个拉拔道次，拉丝模工作角度和压缩率的结合落在中心断裂区里会导致线材中心的附加拉应力；当拉拔工艺参数不够理想，拉丝模变形区域及压缩率参数匹配不合理，造成附加拉应力过大，当拉应力超过材料抗拉强度时，就会产生断丝。 5、润滑 润滑不良，在拉丝模与线材之间产生距离摩擦，线材与拉丝模模孔内壁摩擦系数增大，使拉拔力与线材表面的附加拉应力大大增加，使线材表面温度过高所致，而马氏体组织的出现，在线材表面形成裂纹源，随着进一步拉拔，裂纹不断扩展，造成拉拔断丝。 6、焊接不良 由于焊接时焊钳夹持的压紧力小或焊钳老化磨损接触不良，在焊接通电使产生电弧引起触发点的局部温度过高，在随后冷拔过程中，由于夹持区面积过小，冷却过快，而造成拉拔断丝。另外，由于在焊接过程中造成线材过热或冷却不均匀，焊接熔合区产生异常组织，使现在在拉拔时强度达不到而产生拉拔断丝。 7、预处理工艺 预处理时，酸洗时间过长、酸液的温度及浓度过高时，酸洗过程中形成氢脆敏感性较大，导致拉拔断丝。 为此，生产中应注意以上方面，加以预防，以提升预应力钢绞线的性能和使用寿命。

以钒铁矿为原料的钢铁企业，炼钢所使用的铁水中含钒、钛等微量元素（简称含钒铁水），为提取含钒铁水中的钒元素，采用转炉双联工艺，即含钒铁水先经过转炉提钒后炼成半钢，再用半钢进行转炉炼钢。含钒铁水中硫质量分数波动较大，这对炼钢的生产会带来一定的负担，与此同时，由于钒钛磁铁矿中磷质量分数较高，含钒铁水中磷质量分数平均达0.180%，比普通铁水高约0.100%，转炉炼钢负担重，并限制了低磷优质钢的开发。 河北钢铁集团的学者介绍一种将含钒铁水复合喷吹预脱硫、提钒过程脱硅钛及出半钢过程脱磷技术相结合形成的新型含钒铁水“三脱”预处理工艺。通过研究复合喷吹脱硫工艺的喷吹枪位、喷吹速率、脱硫剂配比等参数对脱硫的影响，优化了含钒铁水复合喷吹脱硫工艺，并在提钒过程中实现了脱硅、脱钛。通过对出半钢过程预脱磷技术研究，取得了提高脱磷氧化率、降低炼钢转炉脱磷负担的冶金效果。

转炉自动炼钢动态控制可以提高钢水质量，降低生产消耗，提高生产效率，改善工人劳动条件，是现代炼钢工艺发展的必然趋势。国内某厂在传统自动炼钢模型基础上结合自身特点进行的一系列技术开发工作，使自动炼钢技术成功应用于其“一罐到底”高效化生产组织模式中，模型投用率提高约70%，转炉双命中率也提高约15%，并取得了可观的经济效益和社会效益。 提高铁水和废钢信息的准确性和及时性 该厂铁钢界面采用“一罐到底”生产组织模式，这一模式可以减少铁水温降，缩短工艺流程和降低环境污染，但同时也造成入炉铁水成分、温度、重量等稳定性差，转炉装入制度不稳定等问题，无法满足传统自动炼钢技术的要求。为此，要强化模型功能，首先须提高自动炼钢模型采集铁水和废钢信息的准确性和及时性。 铁水信息的采集。从高炉冶炼的特点和生产实际情况看，同一罐铁水在高炉铁沟取的试样和兑入转炉前取的试样的化学分析结果往往存在一定差异。因此，需要选择合适的信息采集点。由于经KR脱硫处理后的铁水成分更均匀，且KR铁水脱硫站建在1号和2号高炉之间，铁水出站至兑入转炉至少还有23min的缓冲时间，故铁水成分信息的采集点最终确定在KR铁水脱硫结束后。铁水温度则在铁钢间过跨线与转炉加料跨交接处的吊装孔位进行人工测量，测量后就直接将铁水兑入转炉。这样可以确保入炉铁水温度信息更精准。铁水重量=铁水重罐-铁水空罐，这就要求铁水兑入转炉后要尽快称出空罐重量。实践证明，行车秤可以快速称量出空罐重量，但波动性大，准确性不高；地秤虽然精度高，但地秤设置在铁钢界面的过跨线前端，兑铁后须等待至少10min才出结果，这在实际大生产中不具备可操作性。故模型采集的铁水重量=当罐铁水重量-该罐号上炉空罐重量，这种模式得到的铁水重量相对较准确。 废钢信息的采集。在“一罐到底”生产组织模式下，废钢量只根据铁水计划量进行周期性调整，波动性不大。但废钢种类较多，成分差异大，且受公司物流情况和供求关系影响，现实生产不可能长期固定每种废钢的搭配比例。因此，对废钢进行分类计量以减少各种废钢不同配比对模型计算准确性的影响，主要分为重废、中废、轻废、渣钢和生铁块等。 增加终点磷、锰预测功能 为实现高效化生产，有必要缩短转炉冶炼周期，但在现实生产中，转炉停吹后，终点试样的分析还需一段时间，造成转炉停炉等样。故根据入炉原辅料条件和过程吹炼情况对终点磷、锰含量进行预测，实现不等样出钢，可节约这部分时间。 终点P预测。因为转炉的后步工序都不具备脱磷补救功能，所以脱磷在转炉操作中往往被视为最重要的任务。终点P预测主要是基于原材料条件、入炉辅料结构、转炉化渣情况、终点控制情况等理论计算，并经过大量试验数据的分析和验证所得。模型设定P偏差=TSO预测P-化验P，P偏差±0.005%的精度为命中。 终点Mn预测。为实现铁前系统降本，高炉逐步增加杂矿比例，造成铁水Mn成分波动很大。开发终点Mn预测功能可以在实现转炉短周期的基础上稳定Mn成分控制，避免钢种改判，同时也可以提高模型关于物料平衡和热平衡计算的精度。终点Mn预测同样是基于大量转炉过程数据理论计算所得，模型设定Mn偏差=TSO预测Mn-化验Mn。 建立以温度控制和化渣效果相结合的控制模式 传统的自动炼钢模型在静态模型计算结束后不再对静态过程控制进行干预，直到TSC测出钢水碳含量和温度后，模型才进行动态计算和控制，这不适应该厂铁水条件和生产计划波动大的特点。为此，研发组在转炉静态控制过程中建立了模拟的吹炼过程温度动态控制系统，并引入转炉声纳化渣系统监控过程化渣情况，建立了以温度控制和化渣效果相结合的转炉吹炼过程操作模式。 模拟的温度动态控制系统。首先，根据各种入炉辅料的化学成分，理论分析这些材料在转炉吹炼过程中从室温升至出钢温度的物理热和化学热，得到不同辅料的冷却效应。其次，结合大量吹炼过程测算的数据和转炉喷溅情况，对各种入炉辅料的降温系数进行修正，并在模型加料模式基础上进行计算，最终形成模拟的温度动态控制系统。 音频化渣系统。转炉的声频来源主要是：超音速氧气流股的气体动力学音频及其冲击铁液、渣液和固相颗粒时的音频，一氧化碳气泡破裂和溢出的气流音频，金属熔池和渣液与炉壁摩擦的音频。音频化渣技术正是通过采用这些音频强度来测量化渣状况的一种方法。该系统对转炉吹炼过程的渣面音频信号进行处理后，形成二维动态曲线。曲线的变化情况可以实时反映出当前化渣状况及发展趋势。通过对大量曲线数据和转炉实际控制情况的统计分析，逐步形成可靠的音频控制区域。操作人员可以根据曲线在可靠区域的变化情况及时调整操作模式。 温度控制和化渣效果相结合后的效果。操作人员以熔池均衡升温和音频曲线正常波动为原则，对吹炼过程进行监控。由于模型静态和动态过程中的下料系统、氧枪控制系统等参数在模型自动控制过程中仍可调，即不会因人工的修正导致模型自动控制失效，因此，避免了转炉吹炼过程中因原材料条件变化、设备不稳定等突发状况对模型控制的影响，使模型自动控制系统的适应性更强。 开发独特的模型过程控制方式和自学习系统 以P分配比计算冶金石灰用量。随着高炉配矿方式的改变，铁水P含量已由先前0.100%左右逐步上升至目前平均0.160%，最高甚至达到0.180%，脱磷成为目前转炉工序最重要的任务。因此，为适应实际生产操作的需要，特将模型中原以终渣碱度计算冶金石灰用量的方式改为以P分配比为主要参考依据的计算方式。这一计算方式更为满足各种条件下的脱磷要求，相比碱度计算更合理。方式变更后，再配合模型的其他功能，入炉辅料消耗降低约10kg/t钢。 采用更精细化的多步骤转炉加料模式。传统的自动炼钢模型的加料模式一般在静态控制过程中分4批～6批料加入，动态控制过程则根据副枪测量结果一次性加入大量冷却剂。这种模式对生产条件的稳定性要求很高，且动态控制要加入大量含铁资源作为冷却剂，易增加炼钢成本，故该厂根据自身特点将矩阵式下料程序引入自动炼钢模型。在这种下料程序中，各料仓的下料过程相对独立；下料模式纵向排列，分步加料。这种下料系统比传统模型更具灵活性，与上面提到的温度控制和化渣效果相结合的督导系统相辅相成。 稳定转炉留渣量。为稳定转炉留渣量，除了对转炉终点倒炉的倾翻角度进行试验摸索，最主要就是投用转炉渣车秤和出钢过程的下渣检测系统。首先，将自动炼钢模型对转炉渣量的理论计算结果与转炉渣车秤的称量结果进行实时比对，并借助模型自学习功能，逐步优化转炉渣量的理论计算参数，使模型计算出理论转炉渣量与转炉渣车秤称出的实际渣量一致。这不仅使模型对转炉渣量的计算更精准，还可以准确指导在不同原辅料条件下或冶炼不同钢种时合适的留渣量。其次，充分发挥下渣检测系统的预警和计量功能，将每炉的下渣量纳入模型的留渣量计算中，提高计算精度。由于下渣系统本身不具备称量功能，故目前的下渣量主要是根据下渣系统的预警值理论计算出的结果。 递推式模型自学习系统。递推式模型自学习系统的主要特点就是将先前冶炼并符合条件的数十炉数据纳入学习组。每次静态计算运行后，系统将根据学习组数据的权重系数评估静态计算结果的可参照性。可参照性又分为多个等级，冶炼炉次只根据可参照性最强的几炉数据进行计算。对于可参照性差的炉次，模型会记录下它们的特异性，并及时进行更新。如此反复，模型静态计算的结果也就更接近于实际生产情况，模型的适应性也就更强。 通过上述一系列的技术开发和系统优化，主要的经济技术指标完成情况如附表所示。可见，自动炼钢技术的正常投用降低了入炉辅料、钢铁料和脱氧合金的消耗，取得了较好的经济效益，并提高了炼钢的技术水平。

一、在模具加工制造过程中 1、毛坯锻造质量问题 有些模具只生产了几百件就出现裂纹,而且裂纹发展很快。有可能是锻造时只保证了外型尺寸,而钢材中的树枝状晶体、夹杂碳化物、缩孔、气泡等疏松缺陷沿加工方法被延伸拉长,形成流线,这种流线对以后的最后的淬火变形、开裂、使用过程中的脆裂、失效倾向影响极大。 2、在车、铣、刨等终加工时产生的切削应力,这种应力可通过中间退火来消除。 3、淬火钢磨削时产生磨削应力,磨削时产生摩擦热,产生软化层、脱碳层,降低了热疲劳强度,容易导致热裂、早期裂纹。对H13钢在精磨后,可采取加热至510-570℃,以厚度每25mm保温一小时进行消除应力退火。 4、电火花 加工产生应力。模具表面产生一层富集电极元素和电介质元素的白亮层,又硬又脆,这一层本身会有裂纹,有应力。电火花加工时应采用高的频率,使白亮层减到最小,必须进行抛光方法去除,并进行回火处理,回火在三级回火温度进行。 二、在压铸生产过程中 1、模温 模具在生产前应预热到一定的温度,否则当高温金属液充型时产生激冷,导致模具内外层温度梯度增大,形成热应力,使模具表面龟裂,甚至开裂。 在生产过程中,模温不断升高,当模温过热时,容易产生粘模,运动部件失灵而导致模具表面损伤。 应设置冷却温控系统,保持模具工作温度在一定的范围内。 2、充型 金属液以高压、高速充型,必然会对模具产生激烈的冲击和冲刷,因而产生机械应力和热应力。在冲击过程中,金属液、杂质、气体还会与模具表面产生复杂的化学作用,并加速腐蚀和裂纹的产生。当金属液裹有气体时,会在型腔中低压区先膨胀,当气体压力升高时,产生内向爆破,扯拉出型腔表面的金属质点而造成损伤,因气蚀而产生裂纹。 3、生产过程 在每一个压铸件生产过程中,由于模具与金属液之间的热交换,使模具表面产生周期性温度变化,引起周期性的热膨胀和收缩,产生周期性热应力。如浇注时模具表面因升温受到压应力,而开模顶出铸件后,模具表面因降温受到拉应力。当这种交变应力反复循环时,使模具内部积累的应力越来越大,当应力超过材料的疲劳极限时,模具表面产生裂纹。 三、模具处理过程中 热处理不当,会导致模具开裂而过早报废,特别是只采用调质,不进行淬火,再进行表面氮化工艺,在压铸几千模次后会出现表面龟裂和开裂。 钢淬火时产生应力,是冷却过程中的热应力与相变时的组织应力叠加的结果,淬火应力是造成变形、开裂的原因,固必须进行回火来消除应力。