钢铁是工业的粮食，其生产能力与质量能力涉及到国计民生。从历史上中国和国外就一直在相对独立的不断自我革新材料提升技术，今天我们谈到的是咱们国内今天代表最广泛和普通的钢铁生产和质量控制。
1、冶炼
1、钢厂的熔炼工作流程都是大同小异的，先选取较多厂家在用的：配料→EBT电炉熔炼粗炼→LF钢包精炼→VD真空脱气→连铸/模注→坯料/钢锭缓冷。目前国内还在崛起一种新的工艺方式，EBT电炉熔炼得到粗炼钢水，这一工作正被中频感应炉所代替，而且这趋势目前正越来越明显的被业内接受和认可。
(1) 钢铁的熔炼都是从配料开始，钢铁的基体元素是Fe，所以获取废钢或铁矿是钢铁生产的基础，铁矿石在高炉中熔炼铁水，铁水周转运入大型转炉或电炉粗炼，这是常规流程。因其采购渠道、运行成本、产品类型、订单量的限制，只有一些大型国企和超强私企才有能力消化，所以大多国内的中小钢企都选择采购门槛低，国内存量大，品质控制简单的废钢熔炼。废钢分类管理是低成本炼一炉好钢的基本功，工矿企业退役报废重型设备拆解废钢最初都是经过熔炼提纯的，只要去除了油污和锈垢，在电炉厂家的第二次熔炼提纯中能更低成本、更容易控制质量。轻薄的社会废钢不仅油污锈垢较难去除，而且还有很多的油漆及其他难除杂质，给熔炼带来难度，所以废钢以中型、重型废钢为主，搭配轻薄料缓冲可下面防止砸伤炉底、上面快速融化造熔池防止电能浪费，可以说各有特点，按比例搭配装炉。电炉通过巨大的高温弧光熔融废钢，有很大的烧损量，废钢回收率是钢企内部重点考核的一个成本指标。而中频感应炉是通过电磁感应线圈加热熔料的，比电炉相对封闭，因此其废钢熔炼的回收率非常高，所以参照最低成本执行，只要废料块度能进的去炉口，废钢成分经验证符合生产计划要求，就是中频炉的目标原料，渣钢、切屑、刨花，只要成本低，资源广的边角料都是中频炉的菜，不过管理是一样的，电炉废钢管理不善，同样成本很高；中频炉的边角碎料管理好成分和控制好供应厂家，配合良好的后道工序，同样能获得媲美电炉的钢液。成分的控制现在主要依靠割样打光谱、看谱镜现场看谱线、手持光谱仪、便携推拉式光谱仪、迷你型熔炼坩埚等方法进行抽样分析，但每种方法都不能完全保证废钢是100%符合成分、块重要求的。
(2) EBT/中频炉初炼，在生产计划引导下，配料完成的料罐可以送入电炉/中频炉融化了，电炉从过去的老三期炼钢（熔化期—氧化期—还原期），现在已经熔氧合一了，主要功能为：
① 融化废钢，制造浮在表面的融渣保护电弧和钢液；
② 前期低温阶段给钢液脱磷（磷只有在炼钢的低温环境下才能结合石灰浮上渣池，继续升高温度，磷会重新溶解回到钢液中，只有把磷渣在合适的时机控制电炉前倾从炉口大量排出达到要求含量才能继续升温；如果不能在低温阶段尽快完成脱磷任务，那基础不牢后期也会麻烦不断）；
③ 初渣不断吸附聚集废钢融化后的杂质；
④ 从炉口不断给钢液熔池吹氧脱碳，保持良好的氧化氛围；
这几个任务达成，温度合适，成分符合出钢条件即可转移至下一工序，LF炉外精炼。
l 此环节需关注：①磷含量（后期精炼会因耐材、合金或渣料含磷再次增磷，须提前预留空间）、②出钢温度、③出钢量、④成分控制与残余元素含量
中频炉只负责钢液融化，无法完成电炉程度的脱磷工作，所以中频炉厂家只能据自身产品定位，寻求匹配的废钢供应商，否则[P]就控制不住，而这也是分辨中频炉和电炉熔炼目前的比较简单的方式。光谱+碳硫仪
(3) LF炉外精炼，主要功能为：
① 造还原渣，将原有氧化渣通过加入造渣料改性为还原渣，以还原出钢液中饱和的氧，钢液和钢渣不断在钢渣界面进行置换反应，使钢液从氧化状态变成还原状态；
② 从接到初炼钢水就从钢包底部通入氩气，整个精炼过程都配合着氩气冲洗，在钢液中的氩气形成一颗颗的气泡，将钢液中的夹杂物吸附在气泡壁和残余氢氧氮充入氩气泡中带离钢液进入渣中；
③ 脱硫，该过程需要尽可能熔炼高温，充分脱硫在钢铁熔炼过程中属于较容易的；
④ 白渣保持，充分的还原渣是需要渣料和温度等维持稳定以保持的，反应过度或反应不良都将造成钢中夹杂物超标，只有让白渣保持一定时间以上，才能让钢的纯净度得到保证；
⑤ 成分微调，在此阶段，初炼钢水的准备工作已经完全做好了准备，根据生产计划，调整成分加入合金和碳，最终达到合格的成分范围；
待成分合格，温度合适，即可终脱氧后进入下一工序，VD真空脱气。光谱+碳硫仪
l 此环节需关注：①硫磷含量、②出钢温度、③成分控制
(4) VD真空脱气，主要功能为：
① 脱气，抽真空至工艺目标值，同步有氩气全程跟随，让钢水在真空中沸腾，这是最后的一次脱气和去夹杂；
温度合适，则抽真空时间就能有保证，抽真空时间达到后，即可开盖破真空。破真空后经过镇静和软吹，最终成品钢液熔炼结束，吊包浇注。光谱+碳硫仪+气体分析仪/气体在线检测仪
l 此环节需关注：①成分烧损、②出钢温度、③液面禁止裸露、④钢中残余气体含量、⑤吊运禁止翻花二次氧化、⑥做好液面保温、争取时间防止降温过多
(5) 连铸/浇注，无论连铸浇注，都要控制浇注温度和浇注速度。钢锭质量好坏有3分依赖炼钢，7分依赖浇注。浇注的前期准备工作很重要，浇注系统采用的耐材质量好坏和内部的清洁程度都非常影响钢水的纯净度，操作中，无标准可依赖，唯有经验丰富的浇铸工可据注流实时情况调整注口大小，控制流速和流量，冒口部位因钢液结晶固有规律需非常缓慢的速度来保证锭身能不断得到回填补充，而我们下游行业常见的偏析、疏松或缩孔等缺陷都是在这一阶段形成的。光谱+碳硫仪
l 此环节需关注：①前期砌盘准备工作、锭模温度等、②开浇温度、③保护渣均匀扩散、④浇注速度、⑤锭模内液面平稳上升、⑥水口结瘤不被冲刷入钢液中、⑦冒口充填时间、⑧冒口保温及周边环境温度
2、锻造
1、钢锭浇注完成经缓冷后，内部粗大的铸态组织都是非常粗糙的，心部很可能存在着很多缺陷或显微裂纹，而加热和锻造的责任就是改善内部的质量，将原有结晶阶段形成的偏析和疏松区域打散、焊合；将粗大的铸态组织通过外力打破揉碎、细化、均质化。不同成分的钢锭经过不同工艺的缓冷（退火）后，对钢锭精整修边（研磨飞边、棱角、角度过大的冒口线、结疤、气泡、缺肉等表面缺陷，避免造成加热后被压入锻材内部形成裂纹等前表面缺陷/缺欠），即可运到加热炉升温，升温过程控制需重点关注，因为材料最终锻造好坏都要看温度，真到了锻造阶段，如果升温保温的状态和工艺状态偏差太大，那就算有好的工艺，也已经很难再发挥作用了。
(1) 加热，设备有加热炉和连续炉，加热炉加热效果好，能很好地控制装入量、过火间隙、合理的装料方式、满足工艺特殊的三段或五段式预热设计，但周转慢，效率偏低；连续炉速度快、装入量大、效率高，易产生阴阳面，加热阴阳面是导致材料变形后各种缺陷的一重要成因。
(2) 镦拔，镦粗是为了改善钢锭心部的难变形区域增大变形量，确保力的传递抵达心部，破碎心部在拔长过程中难变形的粗大铸造晶粒；对镦粗后的原材料做拔长，有更大的变形量，也能在更大程度上焊合枝晶偏析区和等轴晶区因自然结晶造成的偏析和疏松缺陷，确保最终成品的截面细腻柔韧。
l 此环节需关注：①前期研磨准备工作、②装炉温度、③装炉间隙、④均匀透烧、⑤勤于观察，有阴阳面及时翻转、⑥镦粗时镦粗压下量，首道次变形按工艺可大变形材料的变形量是否充分、⑦拔长过程中是否能保持中心轴线一致、⑧禁止制造折叠等人为缺陷、⑨终锻温度、⑩锻后缓冷方试和时间
3、预备热处理
1、钢厂锻造完成后，交付前的热处理，处理完成后经过表现精整和检验合格即可交付用户做最终热处理或其他冷热加工使用了。预备热处理可因材质需求和客户后道工序不同，选择退火、正火、调质、预硬化、回火等作为预备热处理的手段。
l 此环节需关注：①装窑计划、②待装炉窑温度、③炉窑温度均匀性、④材料装料间隙、⑤保温时间、⑥正火关注冷却过程是否有人工控制不均现象、⑦退火关注特殊降温时段降温速度
4、精整
1、预备热处理结束后（有客户不需要预备热处理，则直接锻后缓冷周转至精整工序），精整工序需对初步具备发货条件的锻材做表面精整检查，检查手段包括磨皮机磨皮（或称扒皮）、粗车或保留原始黑皮状态（保留自然锻后缓冷状态的黑色表面或保留热处理后表面热处理痕迹的表面），逐支对材料360°查验表面质量情况并修磨，逐支测量外表尺寸长度等，并逐支根据前道工序随料流转而来的跟单信息锯切两头，取试验用料。期间，公差余量或将成为精整工序重点工作。锻造工序中，锻造变形预留的热公差余量是保证后续热处理烧损和精整消耗的基础，余量过大，易造成无畏的浪费和损失，余量过小，会因为生产过程中存在些难免的磕碰、钢锭浇注后表面残存的结疤、气泡（经锻造挤压最终可能体现为光滑的细裂纹形貌）或因锻造操作不当等造成的表面折叠、表裂等质量问题导致原材料出厂前表面或皮下存在需修磨并可能因余量过小导致无法在余量范围内彻底消除的质量缺陷/缺欠。流转到精整工序的材料还需要在即将入库前做最终检验的定性分类，此时大量的基础检验和各类的材质订单不同的检验需求全都汇流到精整工序这一处，钢厂需调动所有质控力量来完成分辨和分类。
5、过程质量控制
（一家之言，各有所长）
1、钢铁短流程冶炼+锻造+热处理，处处都是高成本，尤其做特钢，成本更难降低。所以，只有将工艺和质量良好而独立的融入生产过程中，才是确保最低风险和最高效率的科学选择，而这融入过程无疑是艰难的，非常考验钢厂的管理水平、工艺水平和质控水平。理想状态下，工艺和质控会随着生产节奏，相对独立的紧跟步伐，处处保障，但工艺人员和质控人员需要的资质能力、管理规则都是相当苛刻的，这两类人员不仅能理解生产，更要能在生产出现异常时现场快速分析状况并提供相应解决方案，事后还要详实记录并作为一个项目进行循环改进，而目前我们国内钢铁生产企业，大多难以达到这种程度。故需对关键节点进行把控，笔者作为检验工人曾尝试做如下质量相对独立的融入生产试验，收到较好的效果，在此提供给同行业者参考：
锻后留样，因锻后预备热处理是对原材料的锻造组织的改善，附加效果是有限的改善成分的不均匀性，成分的宏观状态已在冶炼浇注过程和锻造过程中得到确认，所以锻后转预备热处理之前，取样送理化中心，热处理期间完全满足提前检测部分检验项目：
探伤检测（大多中等规格以下的锻圆经锻造缓冷已具备能初步探伤的条件，可通过打磨探伤线等方式进行初步探伤，有问题或粗晶材料可先行预判，随热处理结束后再做最终判定）；便携超声波探伤仪成分检测（各种预备热处理能改变的成分状态都非常有限，完全可以提前检测）；光谱+碳硫仪钢中气体含量检测（预备热处理或包含去氢退火，但前期检测只会得到高值，前期能满足，后期更无增气可能）；气体分析仪奥氏体晶粒度（材料经成分确定、锻造变形，晶粒已破碎完成，热处理能改善的奥氏体晶粒也是向良性发展，故在预备热处理无重大操作失误前提下可提前检测，而出现重大失误已需全面复检。例如混料、工艺错乱等极恶劣现象）；金相显微镜夹杂物（锻造破碎已完成，预备热处理已无法干预夹杂物的分布或状态）；金相显微镜低倍组织（预备热处理对钢材截面宏观缺陷的改善能力非常有限，故可提前检测，有不合格现象待材料出窑后即可根据前期检验情况做相应处理）；可加热式酸洗槽低标力学性能检测（我们的国家推荐标准中，实际对φ25mm小试样的模拟试验力学性能的容错率是相当宽泛的，例如《GB/T 3077-2015合金结构钢》中，小试样力学性能推荐热处理温度淬火±15℃，低温回火±20℃，高温回火±50℃，且性能值给定下限相对材料实际能力较保守，并对不同规格又做出了允许相应降低相关性能参数的说明。因此，对此类低标材料，预备热处理前先行按规范取样模拟实验，同样可获得有效客观的检测数据，而预备热处理改善了材料组织后，再进行推荐标准热处理，只会得到更优异的性能参数）；万用拉力机+冲击试验机末端淬透性试验；蓝脆试验；断口试验；塔型试验；硫印试验等，均可利用热处理前期取样，热处理期间完成。
优点：此举可大大缓解质控部门对订单具备发运条件前时间紧、任务重、易出错等现象，且能对不合格品利用提前赢得的时间制定相对更妥善的方案，也有加速订单运转，降低钢企成本等优点。
缺点：增加了工序衔接过程，锻后需先取样再转热处理，考验生产过程中各环节配合。
不能覆盖的检验：
该措施经验证运行正常，总体各部门配合良好，无错漏检增加现象。但该措施不适用于对热处理后硬度、组织及预备热处理后指定位置本体取样检测的性能检验有要求的订单，此类订单需在热处理结束后周转至精整工序再取样检测。
