我國(guó)汽車(chē)用特殊鋼占全國(guó)特殊鋼總量的35%左右，中國(guó)汽車(chē)用特殊鋼過(guò)去主要由電爐鋼廠生產(chǎn)，采用“超高功率電爐煉鋼→LF爐外精煉→VD（或RH）真空處理→合金鋼連鑄→高精度棒（線）材軋制”的生產(chǎn)工藝路線。國(guó)外鋼鐵發(fā)達(dá)國(guó)家采用轉(zhuǎn)爐工藝生產(chǎn)汽車(chē)用特殊鋼已占相當(dāng)比例，日本轉(zhuǎn)爐流程生產(chǎn)特殊鋼產(chǎn)量占全部特殊鋼產(chǎn)量的50%。

轉(zhuǎn)爐流程生產(chǎn)特殊鋼采用“鐵水脫硫預(yù)處理→氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼→鋼包爐精煉→真空處理→連鑄”工藝路線，與電爐流程相比，優(yōu)勢(shì)主要為：鋼材Cu、Sn、W等殘余元素含量低；鋼材N含量低；生產(chǎn)效率高；在國(guó)內(nèi)廢鋼價(jià)格高于鐵水和電費(fèi)較高的現(xiàn)狀下，生產(chǎn)成本顯著低于電爐流程。

難度

采用轉(zhuǎn)爐流程生產(chǎn)特殊鋼具有如下難度。

a.冶煉時(shí)間短，轉(zhuǎn)爐脫磷負(fù)荷較電爐大。

b.出鋼下渣量大，精煉困難。

c.轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)節(jié)奏快，因此爐外精煉時(shí)間短，對(duì)生產(chǎn)穩(wěn)定性、鋼材純凈度、鋼水窄成分控制等方面較電爐流程困難加大。

經(jīng)過(guò)幾年的工藝研究和實(shí)踐，首鋼公司掌握了轉(zhuǎn)爐流程生產(chǎn)汽車(chē)用特殊鋼的關(guān)鍵工藝技術(shù)，形成獨(dú)創(chuàng)的工藝技術(shù)集成，完成了轉(zhuǎn)爐流程生產(chǎn)汽車(chē)用特殊鋼的技術(shù)創(chuàng)新。

轉(zhuǎn)爐冶煉技術(shù)：

（1）轉(zhuǎn)爐高堿度渣脫磷工藝技術(shù)

由于不具備鐵水脫磷處理工序，要求轉(zhuǎn)爐煉鋼過(guò)程必須高效率脫磷，通過(guò)優(yōu)化轉(zhuǎn)爐操作，適當(dāng)提高終渣堿度等措施，控制轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水[P]含量為0.005%～0.012%。

（2）轉(zhuǎn)爐低氧鋼冶煉工藝技術(shù)

為了獲得低氧鋼，要求降低轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水氧含量，通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳含量與鋼水氧含量關(guān)系，依據(jù)不同鋼種確定終點(diǎn)碳含量控制目標(biāo)。通過(guò)控制頂吹轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)[C]含量在0.08%以上，可確保終點(diǎn)鋼水[O]含量≤0.045%。

（3）控制轉(zhuǎn)爐下渣量，實(shí)現(xiàn)爐渣改質(zhì)

轉(zhuǎn)爐采用擋渣出鋼，控制轉(zhuǎn)爐下渣量。出鋼過(guò)程采用預(yù)精煉技術(shù)，盡早成渣，降低了鋼包內(nèi)爐渣FeO含量，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐爐渣改質(zhì)，促進(jìn)鋼水脫氧及夾雜物上浮，在保證更好的精煉效果的前提下，有效縮短LF精煉時(shí)間，實(shí)現(xiàn)與轉(zhuǎn)爐、連鑄生產(chǎn)節(jié)奏匹配。

精煉工藝技術(shù)：

（1）超低氧鋼的LF精煉工藝技術(shù)本研究開(kāi)發(fā)的特殊鋼LF精煉工藝主要包括：強(qiáng)擴(kuò)散脫氧；采用高堿度爐渣，控制爐渣CaO/SiO2大于3.5；鋼水包底吹氬攪拌的優(yōu)化控制，促進(jìn)夾雜物聚合、上浮并去除。采用高堿度、強(qiáng)還原性爐渣，避免了由于爐渣SiO2活度和T.Fe含量高對(duì)鋼水[Al]的氧化，促進(jìn)鋼液潔凈度迅速提高。LF精煉10min后，鋼液T[O]含量即降低至12×10-6左右。

（2）超低氧鋼VD真空精煉技術(shù)

本項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的超低氧VD脫氣精煉工藝技術(shù)主要包括：VD處理前向渣面加入一定量鋁，嚴(yán)格控制真空處理前爐渣T.Fe含量；合理控制VD處理過(guò)程各階段的吹氬量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)快速進(jìn)入深真空處理；確保高真空度下的精煉時(shí)間；精煉后嚴(yán)格控制軟吹攪拌強(qiáng)度和時(shí)間。

鋼中夾雜物控制技術(shù)：

鋼中夾雜物控制技術(shù)如下。（1）采用出鋼過(guò)程預(yù)精煉技術(shù)，實(shí)現(xiàn)提前強(qiáng)脫氧。（2）LF精煉過(guò)程采用強(qiáng)擴(kuò)散脫氧和高堿度爐渣，使鋼水中Al2O3向鎂、鈣鋁酸鹽類(lèi)夾雜物轉(zhuǎn)變。（3）采用高Al2O3含量爐渣，進(jìn)一步促使夾雜物向低熔點(diǎn)區(qū)域轉(zhuǎn)化。（4）在精煉、連鑄等環(huán)節(jié)嚴(yán)格防止鋼水二次氧化，阻止鋼液因氧化生成Al2O3或?qū)⒁研纬傻腿埸c(diǎn)類(lèi)夾雜物重新轉(zhuǎn)為高熔點(diǎn)夾雜物。

齒輪鋼窄淬透性帶預(yù)報(bào)及控制技術(shù)：

為了提高齒輪鋼淬透性的控制精度和控制穩(wěn)定性，本項(xiàng)目研究開(kāi)發(fā)了齒輪鋼淬透性計(jì)算機(jī)預(yù)報(bào)控制模型。該模型獨(dú)創(chuàng)性地將增量模型與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法有機(jī)結(jié)合，建立了增量神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，使其具有良好的非線性映射能力、自學(xué)習(xí)能力、魯棒性和容錯(cuò)性。實(shí)現(xiàn)了根據(jù)不同鋼種確定各元素合理的控制目標(biāo)；根據(jù)精煉過(guò)程鋼水成分，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)在線成分微調(diào)；預(yù)報(bào)鋼材淬透性。

疲勞性能測(cè)試研究：

由于汽車(chē)零部件多在交變應(yīng)力下承受沖擊載荷的工況長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)，要求材料具有良好的疲勞性能，保證在服役期限內(nèi)不發(fā)生因疲勞失效而延長(zhǎng)材料服役壽命。首鋼公司通過(guò)上述工藝技術(shù)研究使鋼材純凈度、夾雜物數(shù)量和形態(tài)控制水平、表面質(zhì)量大幅度提高，因此對(duì)鋼材疲勞性能測(cè)試產(chǎn)生了重要影響。首鋼轉(zhuǎn)爐彈簧鋼在109循環(huán)周次的疲勞強(qiáng)度σ-1達(dá)到了665N/mm2。（子云）