降低工艺成本 优化合金生产

由于成本压力，目前对微合金钢（MA）的需求比以往任何时候都更为迫切。以往对MA很为关注，因为采用MA可压缩生产步骤、改善可加工性。时下对MA更加关注，是因为采用MA能避免合金的高成本，特别是镍、钼、钒等合金的高成本，其中钒也是最重要的微合金元素之一。目前，全球对这类合金材料的需求已达到前所未有的水平。

微合金钢冶炼方法

电炉及出钢。就冶炼微合金钢来说，除在电炉操作中控制氮含量外，没有多少其他作为。大多数现代电炉可将每炉钢的氮含量控制在（50～150）×10-6ppm。出钢方式是冶炼洁净钢的基础，也关系到散状合金（一般为Mn及Si）的添加及初始温度的控制。出钢操作还对低脱氧至全脱氧的脱氧稳定有极大影响。每一种脱氧方式都会影响MA的活度。一般来说，在熔炼过程中，镍或钼可以从废钢中还原。出钢过程中，原则上是按相应标准底线加入锰、硅及铬，然后扒去残留的炉渣，最后添加精炼渣及补充脱氧剂。至此就可将此包钢水送往钢包精炼站。

钢包精炼。钢包精炼这一步对精炼渣液化、保持钢包内钢水温度的均匀及充分脱氧都十分重要，是冶炼超洁净钢的保证。在钢包精炼站需要加入少量C、Mn、Si等基本元素，使之达到最终的精确含量，并在必要时调整Ni、Cr、Mo等的含量，后期还需加入V、Nb和Ti等微合金元素。生产洁净钢的要领是：将所加微合金元素的氧化降至最低并切实把握所获性能。洁净钢的冶炼方法还须保证所加合金的最高收得率。

真空脱气。真空脱气对清除钢中各种气体以及减少杂质和控制S、Ca、B元素，从而提高钢的洁净度大有益处。在真空脱气过程中，钢水处于＜2Tor（1Tor=133.3Pa）的真空负压下历时10～20分钟。罐式真空脱气装置在钢包上方形成真空，引起渣/钢界面间的强力扰动并使硫大幅下降。RH真空脱气装置使钢水从渣层下面向上循环流动，使渣/钢交互作用减至最低，从而减少硫衰损。在循环脱气结束后，可加入微合金材料，最好是用喂线法加到渣/钢界面上，以便将紊流减至最低。为改善钢的加工性，可调整硫含量，也可加入数量＜10×10-6ppm的钙或硼。脱气处理的最后一步是经由气孔塞砖对钢水进行适当的温和搅拌，即不要损坏渣层，避免钢水暴露在大气中使钢水二次氧化。这样就可生产出温度均匀、洁净度高而又适合连铸的钢。

微合金钢连铸和轧制

在微合金钢的连铸过程中必须注意以下事项：首先，也是最重要的一点，要在尽可能低的过热温度下浇注，以便生成尽可能细的析出物。在保证优良内在质量的前提下进行迅速冷却及凝固，可促进细小析出物的充分扩散并将氮化物的集结减至最低，这样就可有最大数量的析出物锁定晶界。为避免析出物长大，在轧制前或开坯前采取低温冷却最为理想。另外，在连铸过程中防止钢水二次氧化、避免生成粗大夹杂物也很重要，因为粗大夹杂物可能会造成冲击负荷。

在轧制过程中，微合金钢的加热须采取限定的方式。第一，加热到极高的温度（＞1100℃），以生成VCC、N溶解析出物，这种析出物可在冷却后再次析出。第二，加热到较低的热机械轧制（TMR）温度（950℃～1100℃），使钢能清除应力退火及再结晶，而不致引起晶粒长大。这种加热方式较适合铌或钛微合金钢。第三，在足够低的温度下（750℃～950℃）进行热机械控制轧制，以便生成细晶粒并借析出物晶界锁定达到更高的细化。采用这种加热方式，轧机要足够坚固才能保证TMR或TMR控制轧制的圆满实施。这样，轧机结构强化所需的费用也自然成为汽车零部件总成本计算方程中的一项。

冷床质量，尤其是高温轧制的冷床质量，是微合金钢轧制中应注意的另一问题。避免析出物在冷床上粗化很重要，宜采用空气流动性好的步进梁式冷床，并使轧件均匀分布，同时最好安装辅助冷却风扇。

微合金钢锻造生产

微合金钢用作厚板、薄板和结构钢已有多年历史，现在用微合金钢轧制棒材经锻造加工后可生产汽车机械零部件。锻造分为3种方式，即热锻、温锻和冷锻。微合金钢制汽车机械零部件的锻造方式须采取与轧制相似的准则，使MA钢的预期效果最大程度地发挥出来。

热锻。加热是锻造时首先应注意的问题。当采用传统的燃气加热法时，须解决与轧制时相似的一些问题。如果想通过加热使析出物溶解，那么就须加热到1200℃。如果采用感应加热法，那么可以加热到1100℃或更低的温度，以避免引起析出物粗化。无论采用何种加热法，都会对锻模磨蚀产生很大影响，增加锻造成本。

在锻件从锻压机卸下后的运送方式和冷却速度上，许多热锻厂家做得很好。高温锻件的余热使控制冷却速度成为可能，可保证汽车零部件芯部硬度均匀，从而形成均质微合金化组织，改善可加工性，也使直接淬火成为了可能，使之生成马氏体和贝氏体。世界领先的一些锻件生产厂家利用锻造余热将锻件装入袋式炉以获得退火组织，或在带式炉里直接淬火或回火，并改造运送设施，使之直通下一个生产车间。最新式的曲柄轴生产线上已采用了一些最新的冷却技术。这些生产线采用钩式运输机把曲柄轴锻件送入板式冷却装置，能有效控制锻件形状复杂部位的冷却速度。

温锻。温锻有方方面面，但总体来说可称为是在700℃～950℃奥氏体温度范围内的锻造。温锻除能缩小锻造公差外，还可减少析出物的粗化及提高晶粒细化等级和强度。这是温锻的主要优点。温锻蕴藏的潜热还使控制冷却速度成为可能。有些现代锻造厂家会放慢冷却速度，以获得较低的硬度，保证冷成形到接近最终形状。还可对锻件进行淬火或加速冷却，以提高其强度和韧性。如果希望获得贝氏体、铁素体及珠光体混合型微观组织，那么，控制冷却速度的技术是成功的关键。

冷锻。在MA钢的传统应用领域，一般不考虑冷锻，原因是这种材料已具备相当的强度。但目前正在为冷锻制件开发某些高档钢种，使冷锻制件可以进行渗碳、淬火及回火。在这种情况下，微合金化的目的在于提高渗碳温度，缩短生产周期时间，避免晶粒粗化，制造出强度大幅提高的制件。

锻造加工生产与炼钢操作过程有些相似，即可通过温度控制及热机械成形强化MA钢的性能。显而易见，炼钢厂提供的MA钢和切合实际的锻造方法对最大程度地发挥MA钢的优势至关重要。成本方程必须严格审查，以保证某个生产环节所节省的成本不被某些艰难作业的高成本所抵消。热锻作业节约的成本很可能因锻坯“过肥”导致工本增加而丧失，而温锻中因模具磨损而增加的成本，可从加工量的减少和外形尺寸的易于控制上得到补偿。（来源：中国冶金报）