摘要：概述了硼钢的分类和应用现状，分析了硼钢炼钢、连铸技术研究的进展：日本住友金属公司在钢中添加钛和硼来细化奥氏体晶粒、安赛乐米塔尔公司研究硼在连铸坯中的偏析、东北大学研究的硼钢生产新工艺。介绍了日本住友金属、日本新日铁和韩国浦项公司生产硼钢在精炼和连铸阶段的关键控制技术，以及国内宝钢、武钢和攀钢和鞍钢等钢厂生产硼钢的工艺现状；指出了硼钢的研究及发展方向。
关键词：硼钢；炼钢；连铸；技术；发展
一、硼钢炼钢连铸在我国的发展历程
硼钢炼钢连铸在我国的发展经历了曲折的发展过程，大致可以分为研究开发、缓慢发展、规模建设、跨越发展四个阶段。
1.1研究开发阶段（1954-1967年）
原冶金部钢铁研究总院、上海交大、重庆钢铁厂等单位开始了硼钢炼钢连铸的试验研究，研究与实验内容包括：连铸结晶器振动、二冷、拉矫机、直流变速、液压切割等关键设备；机型设计包括：水平、倾斜、弧形、立弯、立直等；铸坯断面包括：方坯（60mm×60mm-250mm×250mm）、矩形坯（130mm-180mm×160mm-280mm）、板坯（110mm-250 mm×55mm-2000mm）。值得一提的是1964年重钢三厂弧形板坯连铸机投产，比号称世界第一台弧形连铸机的德国迪林根钢厂弧形铸机还早一个星期。可以肯定20世纪60年代初期与中期我国连铸技术的研发与生产取得了与世界同步的成绩。
1.2缓慢发展阶段
即文革阶段。硼钢炼钢连铸技术的完善与发展在我国处于停滞状态，直至1980年我国连铸比稍见增长，1982年全国连铸比为：7.6%，连铸坯产量275万吨。此外，我国平炉慢节奏生产客观上阻碍了连铸的发展，15年的徘徊不前，使我国连铸生产大大地落后于欧、日等发达国家，硼钢炼钢连铸比仅为与日本连铸比的十几分之一。
1.3规模建设阶段（1983-1989年）
1983年全国炼钢工作会议上，原冶金部钢铁司明确提出加快发展硼钢炼钢连铸技术和硼钢炼钢连铸生产的任务。组织了对西马克—康卡斯特引进的板坯连铸机的消化吸收和对上钢一厂国产板坯连铸机的联合攻关工作，1985年，武钢二炼钢成为我国第一个全连铸炼钢厂。1988年原冶金工业部召开了第一次全国硼钢炼钢连铸工作会议，总结了三十年来硼钢炼钢连铸发展的经验和教训，第一次提出了“以连铸为中心，炼钢为基础，设备为保证”的硼钢炼钢连铸生产技术方针。1988年和1989年，在连铸机建设速度增加的同时，硼钢炼钢连铸比年增长达到1.6个百分点，年增铸坯超过110万吨。增强了全行业加快发展硼钢炼钢连铸的信心。
1.4跨越发展阶段（1990年至今）
在实现全硼钢炼钢连铸生产和炼钢-炉外处理-连铸“三位一体”组合优化等技术目标的引领下，我国硼钢炼钢连铸取得了长足进步，硼钢炼钢连铸成为我国钢铁生产突破模铸生产“瓶颈”，加快淘汰平炉，促进高炉、转炉高效长寿，实现流程优化和跨越式发展的关键因素。从1990年截至2007年底，我国现有铸机996台2906流，铸机产能达到5.0亿吨以上，硼钢炼钢连铸比稳定保持在95%以上。基本确立了我国在硼钢炼钢连铸生产第一大国的领先地位。与此同时，高效硼钢炼钢连铸技术的自主开发与薄板坯连铸连轧技术消化与创新也取得了可喜成绩。
2硼钢冶炼技术的研究进展
硼在钢中的淬透性效果与含硼量，含碳量以及钢的奥氏体化温度有关。通常随着碳含量的增加，硼的作用降低。在最佳奥氏体化温度下，硼的淬透性效果最大。研究表明，钢中硼质量分数应为0.0010%左右，过低或过高均不能产生最佳效果。
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2.1细化钢中奥氏体晶粒
日本住友金属公司在碳钢S45C中添加钛和硼，他们认为Ti和B按1：2物质的量比加入钢中，以TiB2粒子形式分布在钢中二次树枝晶间能细化奥氏体晶粒。添加TiB2的摩尔分数从0增大到约0.2%时，奥氏体晶粒在平均值径从1900μm减小到250μm。增大冷却速率时，奥氏体颗粒直径减小，最小值也在250μm左右。
钢水凝固过程中在内部树枝晶界位置除了TiB2以外，还存在细小的TiC和Fe2B颗粒，它们能限制奥氏体晶粒内部树枝晶界的生长，进而阻止晶粒长大。奥氏体晶粒细化后有利于最终碳钢中形成细小的а铁素体，而不影响钢的热塑性。
2.2硼钢凝固时硼的偏析
安赛乐米塔尔公司美国研究中心发现，生产硼钢的困难在连铸阶段，他们认为，钢中即使加入微量的硼，铸坯也会产生表面裂纹、内部裂纹和中心偏析等，甚至漏钢。加入硼以后，连铸中凝固的钢水会再次熔化，原位分析表明，硼在晶粒边界和树枝晶区偏析，模拟建立的Fe-B相图来看，重熔后的钢水熔点低，可保持在1120~1170℃，钢水较长时间保持熔融态而延长凝固时间被认为是导致铸坯缺陷的主要原因。
2.3以含硼铁水为原料生产硼钢
东北大学研究以含硼铁水为原料生产硼钢，铁水经过脱硫、脱硅预处理后装入转炉中，加入造渣剂，然后供氧吹炼。精炼中根据硼钢成分的要求加入硅、锰和碳，出钢温度控制在1560~1610℃，浇铸成钢锭，获得硼钢。利用含硼铁水生产硼钢降低了成本，但转炉吹氧时高浓度的氧会降低硼的收得率，这是采用含硼铁水生产硼钢的。
3现代连铸技术--高效连铸技术
高效连铸技术的内涵是：以高拉速为核心，以高质量、无缺陷铸坯生产为基础，实现高连浇率、高作业率的系统生产技术。其核心技术包括：高效结晶器技术、电磁连铸技术、振动优化技术、带液芯压下技术、二冷动态控制技术、连续弯曲与矫直技术等等。高效连铸的应用，获得了铸机产能提高一倍以上，品种覆盖几乎所有钢种的冶金效果。
3.1高效结晶器技术
高效结晶器技术是当今硼钢炼钢连铸技术优化发展的核心技术之一。其目标是：提高结晶器内热流密度，增加坯壳凝固厚度；改善结晶器传热均匀性，均匀凝固坯壳；均匀内壁与铸坯表面的摩擦，提高结晶器铜板（管）的寿命。
3.2电磁连铸技术
电磁技术在硼钢炼钢连铸工艺中有着广泛的应用，概括地讲可以分为如下几个方面：①电磁力学特性的利用，如注流约束、电磁制动、电磁搅拌、电磁软接触等；②电磁热特性的利用，如中间包感应加热等；③电磁物理特性的利用，如电磁下渣检测、液面检测等。已被用于工业生产的电磁冶金技术主要是电磁制动和电磁搅拌技术。
3.3结晶器振动优化技术
其核心是实现结晶器的非正弦振动，通常指与正弦振动相对应、具有一定偏斜的波形。结晶器非正弦振动与正弦振动相比，具有如下特点：结晶器上升时间长且速度平缓，可减少初生坯壳所承受的拉伸应力；结晶器下降时间短且速度快，对初生坯壳施加了压应力，有利于脱模；负滑动时间明显减少，可减少振痕深度，提高铸坯表面质量。
结语
我国特钢企业走过了漫长而艰苦的道路。在此历程中，特钢企业为我国“四个现代化”、为国防和尖端产业提供了重要的材料，作出了重大贡献。冶金部“九五”国家重点科技攻关计划明确了特钢的发展要以市场为导向，以生产高质量产品为目标，以国际先进成熟的工艺装备为样板进行高起点技改。集中资金完整改造几个特钢企业，形成20万t高质量钢的特殊钢企业。坚持以科技进步为依托，可以相信，通过不懈的努力，一定可以尽快使中国这样一个特钢大国跃变为特钢强国。
参考文献：
[1]蔡开科，程士富.连续铸钢原理与工艺[M].北京：冶金工业出版社，1994.
论文作者:冯超,段世钰,陈永军
论文发表刊物:《基层建设》2017年第20期
论文发表时间:2017/11/1
标签：连铸论文; 技术论文; 钢炼论文; 奥氏体论文; 晶粒论文; 电磁论文; 高效论文; 《基层建设》2017年第20期论文;