强化电炉还原对冷作模具钢结晶度的影响工艺研究

在汽车成型、航空航天、轨道交通、仪器仪表、医疗器械、家用电器、新能源等众多领域，60%～80%的零部件均靠模具成型，因此，模具的质量水平是衡量一个国家工业水平的重要标志。目前我国的模具钢产量已跃居世界第一，但绝大多数属于中低端产品，高端优质的模具钢仍需从德国、美国、日本等发达国家进口。国外高端冷作模具钢的品质洁净度非常高，A、B、C、D粗/细系及Ds各类非金属夹杂物级别均≤1.0级，钢中氧含量≤20ppm。 某公司原生产冷作模具钢的工艺流程为：40吨电炉（加入碳粉和硅铁块/粉还原）→电炉出钢→钢包除渣→40吨LF炉（加入石灰、精炼渣等渣料和钢渣友还原）→40吨VD→氩气保护浇注钢锭→红送→825初轧机轧制扁坯或4500吨快锻机锻造开坯→退火→修磨→700轧机成材→退火→矫直→抛丸→检验入库。生产得到的冷作模具钢B类细系夹杂物级别≥2.0级的百分比达到了43.7%，钢中平均氧含量0.00344%。因此，原工艺冶炼的冷作模具钢的洁净度差。为了提高钢的洁净度，开展了强化电炉还原新工艺对冷作模具钢洁净度的影响试验研究。 新工艺采用铝锭和钢渣友（其主要成分为Al2O330%～45%，Al40%～50%）代替原工艺的硅铁块/粉，强化电炉还原。分析讨论了新旧工艺电炉还原炉渣成分的差异和新旧工艺的VD吊包浇钢前精炼终渣成分；进行了新旧工艺的精炼炉渣系Al2O3溶解速率对比、新旧工艺精炼渣系中SiO2含量与钢中氧含量的关系、新旧工艺冷作模具钢的洁净度对比（非金属夹杂物级别和钢中氧含量）等方面的研究。 结果表明：电炉强化还原新工艺，采用强脱氧剂铝锭和钢渣友，代替了原工艺中的弱脱氧剂硅铁或粉，提高了炉渣碱度，加强了脱氧，大幅度降低了渣中Cr2O3含量。电炉出钢后，炉渣的流动性良好，钢包能够将高SiO2含量的电炉还原渣去除干净，有效降低LF炉渣中的SiO2含量，将精炼冷作模具钢的终渣成分控制在低SiO2含量的钙铝渣系要求范围内，有效提高了渣系Al2O3溶解速率，从而减少钢中Al2O3夹杂物总量和降低B类氧化物夹杂级别。新工艺冶炼的冷作模具钢中≥2.0级B类氧化物细系夹杂比例比原工艺的降低了30.4%，其平均氧含量降低幅度达到了48.0%，提高了冷作模具钢的洁净度。