強化電爐還原對冷作模具鋼結晶度的影響工藝研究

在汽車成型、航空航天、軌道交通、儀器儀表、醫療器械、家用電器、新能源等眾多領域，60%～80%的零部件均靠模具成型，因此，模具的質量水平是衡量一個國家工業水平的重要標志。

目前我國的模具鋼產量已躍居世界第一，但絕大多數屬于中低端產品，高端優質的模具鋼仍需從德國、美國、日本等發達國家進口。國外高端冷作模具鋼的品質潔凈度非常高，A、B、C、D粗/細系及Ds各類非金屬夾雜物級別均≤1.0級，鋼中氧含量≤20ppm。

某公司原生產冷作模具鋼的工藝流程為：40噸電爐（加入碳粉和硅鐵塊/粉還原）→電爐出鋼→鋼包除渣→40噸LF爐（加入石灰、精煉渣等渣料和鋼渣友還原）→40噸VD→氬氣保護澆注鋼錠→紅送→825初軋機軋制扁坯或4500噸快鍛機鍛造開坯→退火→修磨→700軋機成材→退火→矯直→拋丸→檢驗入庫。生產得到的冷作模具鋼B類細系夾雜物級別≥2.0級的百分比達到了43.7%，鋼中平均氧含量0.00344%。因此，原工藝冶煉的冷作模具鋼的潔凈度差。為了提高鋼的潔凈度，開展了強化電爐還原新工藝對冷作模具鋼潔凈度的影響試驗研究。

新工藝采用鋁錠和鋼渣友（其主要成分為Al2O3 30%～45%，Al 40%～50%）代替原工藝的硅鐵塊/粉，強化電爐還原。分析討論了新舊工藝電爐還原爐渣成分的差異和新舊工藝的VD吊包澆鋼前精煉終渣成分；進行了新舊工藝的精煉爐渣系Al2O3溶解速率對比、新舊工藝精煉渣系中SiO2含量與鋼中氧含量的關系、新舊工藝冷作模具鋼的潔凈度對比（非金屬夾雜物級別和鋼中氧含量）等方面的研究。

結果表明：電爐強化還原新工藝，采用強脫氧劑鋁錠和鋼渣友，代替了原工藝中的弱脫氧劑硅鐵或粉，提高了爐渣堿度，加強了脫氧，大幅度降低了渣中Cr2O3含量。電爐出鋼后，爐渣的流動性良好，鋼包能夠將高SiO2含量的電爐還原渣去除干凈，有效降低LF爐渣中的SiO2含量，將精煉冷作模具鋼的終渣成分控制在低SiO2含量的鈣鋁渣系要求范圍內，有效提高了渣系Al2O3溶解速率，從而減少鋼中Al2O3夾雜物總量和降低B類氧化物夾雜級別。新工藝冶煉的冷作模具鋼中≥2.0級B類氧化物細系夾雜比例比原工藝的降低了30.4%，其平均氧含量降低幅度達到了48.0%，提高了冷作模具鋼的潔凈度。

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