緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發(fā)表網(wǎng)為您精選了1篇冷作模具鋼短流程生產(chǎn)工藝與實(shí)踐，愿這些內(nèi)容能夠啟迪您的思維，激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，歡迎您的閱讀與分享！

Cr12MoV鋼是高碳高鉻萊氏體鋼，是一種應(yīng)用廣泛的冷作模具鋼。該牌號(hào)鋼的熱處理畸變較小，耐磨性比一般低合金工具鋼高3～4倍［2］。冷作模具使用的工況條件通常都較為苛刻，常受到較高的循環(huán)應(yīng)力及沖擊力作用，磨損是其最主要的失效形式［3-4］。國(guó)內(nèi)高碳高合金冷作模具鋼生產(chǎn)主要是采用電弧爐冶煉→LF爐→VD爐→模鑄澆注→鍛造或軋制開坯→軋制成材工藝，這種多火次鍛造開坯/軋制的生產(chǎn)工藝存在效率低、成材率低、成本高等問題。關(guān)于板坯連鑄，有學(xué)者進(jìn)行了大量研究工作［5-7］。連鑄工藝生產(chǎn)高碳高合金工模具鋼有著顯著的工藝優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在：（1）可大幅提高生產(chǎn)效率；（2）大幅度降低成本和能源消耗；（3）成材率大幅度提高；（4）有可能得到更為細(xì)化的萊氏體共晶組織，成分組織相對(duì)均勻穩(wěn)定［8］。設(shè)計(jì)了Cr12MoV鋼的短流程工藝：電弧爐→LF爐→VD爐→矩形坯連鑄→一火次軋制成材。通過生產(chǎn)工藝流程模式的優(yōu)化，尤其是連鑄工藝和設(shè)備的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了冷作模具鋼Cr12MoV的短流程工藝規(guī)?；a(chǎn)，取得了良好的綜合性效果。

1化學(xué)成分

連鑄生產(chǎn)Cr12MoV鋼，對(duì)鋼水的可澆性，生產(chǎn)的順行提出更高的要求，同時(shí)對(duì)鑄坯質(zhì)量及穩(wěn)定性也將是一個(gè)新的考量。從化學(xué)元素對(duì)鋼的性能影響角度設(shè)定控制目標(biāo)，對(duì)有害元素磷、硫及氧、氮、氫進(jìn)行控制，并組織生產(chǎn)實(shí)施。由于化學(xué)成分的穩(wěn)定性直接影響著材料熱處理工藝的制定、產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，同時(shí)也影響著材料使用壽命、機(jī)械性能等。Cr12MoV鋼生產(chǎn)中要求以窄成分控制為目標(biāo)，同一批次減小波動(dòng)，通過降低P、S含量，可以提高材料的沖擊韌性和改善脆性，提高疲勞性能，控制鋼中氧含量，可以減少鋼中夾雜物，提高鋼的純凈度，進(jìn)一步提升材料的綜合性能。Cr12MoV試驗(yàn)鋼主要元素成分控制范圍及測(cè)定成分，見表1。

2生產(chǎn)工藝及過程控制

2.1短流程生產(chǎn)工藝

Cr12MoV鋼生產(chǎn)流程為：配料→90t電弧爐→90tLF爐→90tVD爐→立彎式連鑄機(jī)（2機(jī)2流）→紅送、緩冷或退火→加熱→950軋機(jī)軋制扁鋼。

2.2電弧爐控制

電弧爐水平連續(xù)加料，采用爐門氧槍加爐壁多功能氧槍吹氧助熔，分3批次加入1.5t石灰，造泡沫渣，低溫脫磷，P≤0.06%，出鋼留鋼30～40t，氧化渣不進(jìn)入鋼包。出鋼C≥0.15%，出鋼過程加入鋁塊50kg，出鋼末期加入石灰500kg。出鋼合金化，為提高合金收得率和冶煉效率，將熔化的鉬鐵、釩鐵、高碳鉻鐵加入鋼包，全過程吹氬，促進(jìn)成分、溫度均勻化。

2.3LF爐控制

Cr12MoV鋼合金加入量大，鋼包進(jìn)站后快速送電、造渣、分析成分，加入專用精煉造渣劑300kg，喂Al線100m沉淀脫氧，分批次加入碳粉150kg、Al粉120kg、電石80kg，進(jìn)行擴(kuò)散脫氧，全過程埋弧操作，白渣時(shí)間≥30min。鋼包底吹氬氣攪拌，保證溫度、成分的均勻性，促進(jìn)氣體及夾雜物上浮去除。

2.4VD爐控制

VD真空過程動(dòng)態(tài)控制真空度及氬氣流量，避免溢渣。真空度≤67Pa時(shí)，真空時(shí)間≥20min，真空后軟吹氬≥20min，促進(jìn)夾雜物上浮。

2.5連鑄控制

連鑄機(jī)為弧形半徑6.5m的二機(jī)二流立彎式連鑄機(jī)，試驗(yàn)鋼澆鑄斷面150mm×630mm。中包過熱度25～40℃，拉速0.80m/min，組合式銅板結(jié)晶器，渦流檢測(cè)液面和自動(dòng)液位控制，控制液面波動(dòng)±3mm以內(nèi)，結(jié)晶器非正弦振動(dòng)，頻率80～180次/min，振幅3.0～6.0mm，結(jié)晶器和二冷區(qū)電磁攪拌。連鑄全程保護(hù)澆注，中間包采用整體式水口，鋼包采用長(zhǎng)水口密封圈和吹氬保護(hù)。Cr12MoV鋼裂紋敏感性強(qiáng)，冷卻過程組織應(yīng)力大，連鑄二冷采用弱冷，比水量為0.10～0.18L/kg。二冷段輥式電磁攪拌方式為正反轉(zhuǎn)，時(shí)間為15s-5s-15s。連鑄矩形坯定尺切割后紅送加熱爐。

2.6軋制控制

Cr12MoV鋼150mm×630mm矩形連鑄坯加熱到1180℃，均熱2h，開軋溫度為1050℃，終軋溫度＞850℃，高壓水除磷壓力32.0MPa。矩形連鑄坯經(jīng)950往復(fù)式扁鋼軋機(jī)15道次軋制成19mm厚度的扁鋼，軋制速度10~20mm/s。軋制工藝見表2。軋制扁鋼退火后經(jīng)專用精整線處理，上料機(jī)→矯平→在線探傷→表面檢查→自動(dòng)鋸切→噴標(biāo)→稱重收集→入庫。

3產(chǎn)品質(zhì)量分析與討論

采用短流程工藝生產(chǎn)的Cr12MoV鋼150mm×630mm低倍實(shí)物如圖1所示。在矩形連鑄坯的整個(gè)橫截面取樣標(biāo)準(zhǔn)按GB/T226-2015，按YB/T4003-2016標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定不同斷面低倍評(píng)級(jí)情況見表3。以150mm×630mm矩形連鑄坯為例，在整個(gè)橫截面范圍內(nèi)，采用金屬原位分析方法（OPA）分析，無明顯的碳偏析，總體偏析情況控制較好，如圖2所示。Cr12MoV鋼矩形坯橫截面從表面到心部不同位置取樣，組織均勻，枝晶間距較小，共晶碳化物較細(xì)小分散，如圖3所示。與傳統(tǒng)的模鑄流程相比較，短流程冶煉爐容量大，全過程實(shí)現(xiàn)保護(hù)澆注，有利于脫氧產(chǎn)物的充分上浮去除，非金屬夾雜物控制優(yōu)于傳統(tǒng)模鑄流程。雖然總的熱加工變形比較小，但不同厚度的成品扁鋼共晶碳化物不均勻級(jí)別均能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)（GB/T1299-2014）I組≤3級(jí)的要求。對(duì)短流程工藝生產(chǎn)不同規(guī)格的成品扁鋼檢驗(yàn)非金屬夾雜物（在寬度1/4處取樣，按GB/T10561-2005標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)）、共晶碳化物不均勻度（在寬度1/4處取樣，按GB/T14979-1994標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)）和低倍質(zhì)量（整個(gè)橫截面取樣，按GB/T1979-2001標(biāo)準(zhǔn)評(píng)定），結(jié)果見表4。以40mm厚成品扁鋼為例，厚度方向邊部和心部取樣，整體的共晶碳化物不均勻度較好，如圖4所示。按GB/T4162-2008標(biāo)準(zhǔn)對(duì)扁鋼產(chǎn)品超聲探傷檢驗(yàn)，質(zhì)量等級(jí)達(dá)到A級(jí)、AA級(jí)。采用短流程生產(chǎn)Cr12MoV系列高碳高合金冷作模具鋼產(chǎn)品，與傳統(tǒng)的模鑄后多火次鍛造或軋制成材工藝相比較，工藝流程簡(jiǎn)化，制造周期顯著縮短，鑄坯到成品材的綜合成材率可以達(dá)到92%，而模鑄長(zhǎng)流程的成材率經(jīng)過優(yōu)化后只能達(dá)到80.12%［9］，工序能耗降低20%以上。特鋼廠已經(jīng)采用短流程工藝實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，2022年已生產(chǎn)近4萬噸，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

4結(jié)論

（1）短流程生產(chǎn)實(shí)踐工藝，成功生產(chǎn)出冷作模具鋼Cr12MoV扁鋼產(chǎn)品，并工業(yè)化生產(chǎn)；（2）短流程生產(chǎn)的Cr12MoV鋼連鑄坯低倍組織較好，中心疏松1.5級(jí)，中心偏析1級(jí)以下。宏觀碳偏析情況良好；（3）短流程生產(chǎn)的Cr12MoV扁鋼產(chǎn)品中心疏松，錠型偏析良好，共晶碳化物不均勻級(jí)別均≤3級(jí)；（4）短流程生產(chǎn)Cr12MoV系列高碳高合金冷作模具鋼產(chǎn)品，工藝流程簡(jiǎn)化，生產(chǎn)周期縮短，年產(chǎn)近4萬余噸，綜合成材率達(dá)到92%。取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

作者：朱喜達(dá) 陸家生 趙勇智 劉宇 李朋 單位：江陰華潤(rùn)制鋼有限公司 上海大學(xué)（浙江）高端裝備基礎(chǔ)件材料研究院