快速抽锭电渣重熔M2高速钢160 mm×160 mm铸坯工艺及质量

为控制高速钢钢锭组织的不均匀性和碳化物偏析问题,常采用电渣重熔生产小规格钢锭,但其生产效率低、成材率低。采用快速抽锭电渣重熔小规格长电渣坯可提高生产效率和成材率,利用T型导电结晶器快速抽锭电渣炉以不同熔速重熔M2高速钢160 mm×160 mm方长坯并锻轧成材,通过对电渣坯成分、低倍、铸态组织及轧材碳化物不均度、大颗粒碳化物尺寸检测分析,并与常规电渣重熔Φ220 mm锭轧材进行对比,分析表明快速抽锭电渣炉以400 kg/h熔速重熔的电渣坯成分稳定、低倍组织良好,生产的轧材碳化物不均度、大颗粒碳化物尺寸与常规电渣重熔Φ220 mm锭轧材相当,而生产效率、成材率有明显提高。     

T型结晶器抽锭电渣重熔高速钢90 mm方锭新工艺

 晶界处碳化物严重影响高速工模具钢的红硬性和耐磨性能,电渣重熔工艺能够有效地改善钢锭中碳化物尺寸及分布。传统电渣重熔生产较小钢锭的截面尺寸约为[?]200 mm,减小钢锭截面尺寸和增大冷却速率将会进一步减轻碳化物的偏析程度,但将降低生产效率、提高生产成本。采用双极串联、T型结晶器、抽锭电渣重熔新工艺生产90 mm方锭,并与相同熔化速度传统电渣重熔生产[?]200 mm钢锭进行对比试验。对钢锭成分、低倍、夹杂物、显微组织进行检验分析结果表明,90 mm方钢锭中碳化物尺寸和分布明显优于[?]200 mm钢锭,碳化物在后序锻造或轧制过程中更容易被破碎。新工艺电耗也低于传统电渣重熔工艺。     

电渣炉熔速控制技术的开发与应用

采用同轴大电流电缆、称重系统及电渣炉智能控制等技术手段,开发了电渣炉熔速控制技术,并将该技术应用于实际生产.解决了传统电渣炉由于没有精确熔速控制,造成其重熔钢锭内部结晶质量不高、无法精确补缩的难题.结果表明:实际生产中电渣熔速在5～20 kg/min范围内连续可调,重熔20 t钢锭时,吨钢电耗≤1340(kW·h),通过对比分别用熔速控制和递减功率生产的MC5重熔钢锭的质量检验数据得知,钢锭的偏析度得到降低,并减少了钢锭中碳化物的析出,表面质量良好,生产过程实现全自动化,解决了国内具有熔速控制系统的电渣炉设备依赖进口的问题,推动了电渣冶金和电渣熔速控制技术的发展.     

采用高电阻渣电渣重熔高速钢的研究

采用两种渣系进行电渣重熔高速钢的实验，比较了重熔过程的电耗，高电阻率的渣系，由于具有较高的热效率和电效率，可以使电渣重熔电耗降低，在保证钢锭质量的前提下，可以用较小的能量消耗获得较高的生产率，通过低倍及高倍检验研究了钢锭的凝固质量，对实验中重熔锭型其较合理熔速为１４０ｋｇ／ｈ。     

改善不锈轴承钢9Cr18共晶碳化物的工艺研究

采用金相显微镜分析了30 t EAF-LF-VD-Φ200 mm电极-Φ360 mm ESR锭-120 mm×120 mm锻坯-Φ50 mm轧材的冶炼和加工工艺对不锈轴承钢9Cr18共晶碳化物的影响,结果表明,模铸电极浇注温度由1500～1510℃降至1485～1495℃,电渣重熔熔速由4.5 kg/min降至3.5 kg/min,增强电渣重熔冷却条件,可以有效减少冶炼过程中的共晶碳化物原始形成。采用锻透力强、大变形开坯,可使大颗粒碳化物破碎、减小颗粒尺寸,降低碳化物条带和网状聚集程度,能够有效改善不锈轴承钢共晶碳化物评级,减小碳化物颗粒尺寸。     

酸性渣重熔含硫高速钢M35的质量研究

使用1 t双极电渣炉试验研究了大气条件下酸性渣重熔含硫M35高速钢(0.015%～0.030%S)的成分变化和碳化物、非金属夹杂物的质量水平。酸性渣重熔时,钢锭大小头硫、硅、锰、铬有较大的差值,化渣时添加硫化钙和倒渣时加入锰铁粉,可减小钢锭大小头差值。酸性渣重熔的含硫M35高速钢轧材碳化物不均度、颗粒度质量水平与常规碱性渣系相当,非金属夹杂物A类≤1.5级、B、C、D类≤1.0级。     

电渣H13钢锭探伤缺陷分析

通过对1．2t电渣重熔钢锭探伤缺陷样品的低倍检测、金相组织检测以及裂纹部位能谱分析，指出探伤缺陷是由于电渣重熔过程熔速过快引起合金碳化物偏析，造成的沿晶裂纹而产生。调整了重熔工艺参数，纳入工艺规程后生产的产品未再发生此种缺陷。     

电渣重熔速度对H13钢组织和冲击性能的影响

利用双极串联电极坯电渣重熔直径φ385mm H13钢锭,研究了快速重熔与慢速重熔对电渣锭的铸态组织、锻造成品的退火组织和冲击性能的影响。结果表明:快速重熔比慢速的电渣锭的二次枝晶间距大,并且一次碳化物等枝晶间显微偏析严重;慢速重熔的锻造成品的退火组织均匀和带状偏析减轻,横向冲击性能明显提高,达到NADCA207-90标准规定的优质H13钢的水平。     

高速钢电渣重熔电极的连铸生产工艺

日本大同特殊钢公司涉川厂用电渣重熔法生产高速钢(见图1)。近来,本厂开发了一种新型连续式电渣重熔法(见图2)及连铸电极坯的生产工艺。进一步提高了生产率和成材率,降低了生产成本。本文仅对新开发的连铸工艺生产高速钢电渣重熔电极坯的特点及其电渣重熔锭的质     

电渣重熔锭的直径和压缩比对M2高速钢碳化物不均度的影响

统计回归分析了M2高速钢（/%:0.85~0.90C,5.8~6.2W,4.6~5.0Mo,3.8~4.4Cr,1.75~1.95V）电渣锭直径（Φ250 mm~Φ400 mm）和压缩比（11.10~92.46）对钢材（Φ26 mm~Φ120 mm）碳化物不均度的影响,并建立了回归方程,以预测钢材的碳化物不均度级别。结果表明,当压缩比小于20时,随压缩比增加,钢中碳化物不均度降低显著,压缩比超过20时,随压缩比增加,钢中碳化物不均度降低较小;相同压缩比下小规格钢材锻轧材碳化物不均度级别较小。     

模铸和电渣M2高速钢中碳化物的演变行为及对比

为了优化高速钢生产工艺、控制钢中碳化物,研究了不同冶炼工艺和加工工序下M2高速钢中碳化物的演变行为。采用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析以及热力学计算等方法,对模铸和电渣重熔M2高速钢中碳化物的类型、形貌、面积分数和分布进行研究和对比。结果表明,模铸M2高速钢锻造、轧制、盘圆和拉丝成材过程中网状碳化物得到破碎,但仍存在不规则一次碳化物,各工序下碳化物面积分数为4.96%、4.54%、5.05%和5.08%。电渣M2高速钢锻造后网状碳化物交叉处堆积比较严重,且比相同工序下模铸M2高速钢的面积分数高。国内某厂家和日本不二越的电渣M2高速钢二次锻造材中碳化物面积分数分别为5.47%和5.33%。M2高速钢锻造坯中碳化物为M₆C、MC、M₇C₃。存在于基体中的尺寸大、形状不规则的M₆C和MC对后续加工和成品材会产生不利影响。     

控轧控冷工艺对冷镦铆螺钢组织和力学性能的影响

试验钢(/%:0.19C,0.17Si,0.44Mn,0.004S,0.007P,0.041Als),由60kg真空感应炉熔炼,锻成120mm×140mm坯,轧成80 mm×80mm坯,再轧成4 mm×100mm成品。试验了950℃、800℃终轧和轧后水冷、空冷对该钢组织和性能的影响。结果表明,实验钢1000℃开轧,经二道次轧制,800℃终轧,以32.33～37.50℃/s的冷却速度水冷,工艺最佳,低碳钢珠光体为89%,铁素体晶粒尺寸38 nm达到了铆螺钢ML45级别。950℃终轧,水冷,力学性能达到了ML40级别。800℃终轧,空冷钢的力学性能也能达到ML30级别。     

保护气氛电渣重熔对DZ2高速车轴钢成分及夹杂物的影响

对DZ2高速车轴钢铸坯进行氩气保护气氛电渣重熔并轧制成车轴坯成分分析和检测轴坯、氢氧含量及夹杂物的数量、尺寸和形貌,并与铸坯直接轧制成的车轴坯进行比较。结果表明：电渣重熔后,轴坯纵横向上的成分较均匀(0.25%～0.27%C),但平均Si和Al含量分别从锭头的0.25%和0.018%降至锭尾的0.23%和0.015%;钢中氢和氧含量分别由铸坯的0.85×10^-6和9×10^-6增至电渣锭的1.52×10^-6和10×10^-6。电渣重熔轴坯中的夹杂物主要是小球状的钙铝酸盐,其尺寸在10μm以上的很少,5～10μm的数密度为0.068个/mm²,1～5μm的为0.04个/mm²。保护气氛电渣重熔不仅可以去除钢中的大型夹杂物,还可以使小尺寸夹杂物的数量显著降低。     

降低工模具钢电渣重熔钢锭顶部缩孔缺陷的工艺实践

通过控制结晶器进水温度40℃,出水68℃;计算机自动补缩模型控制;自动补缩结束时,90 s内完成自耗电极至石墨电极切换,53 V,3 000 A通电熔炼3~5 min,冉切换成自耗电极,50 V,4 000 A,通电6 min等工艺措施,使电渣重熔钢锭顶部缩孔缺陷深度由100 mm降低至30 mm。生产实践表明,补缩工艺操作简单易行,优化工艺生产的工具钢9Cr2Mo,Φ280 mm×1 000 mm,480 kg电渣钢锭210支;热作模具钢H13,420 mm×1 400 mm,1 500 kg电渣钢锭60支,没有再出现因钢锭顶部缺陷而造成锻造坯料报废,钢锭成材率显著提高。     

GCr15轴承钢220 mm×220 mm连铸坯生产Φ55～70 mm棒材的工艺开发

开发了100 t DC EAF+LF+VD-220 mm×220 mm坯连铸-横列式轧机轧制工艺生产φ55～70 mm GCr15轴承钢材。工艺试验结果表明,当连铸时钢水过热度≤35℃,轧制压缩比为12.58～20.38时,220 mm×220 mm连铸坯的加热时间≥8 h,轧制的GCr15轴承钢φ55～70 mm成品轧材中心疏松≤1.5级,带状组织≤1.5级,可以满足GB/T18254-2002标准要求。     

21世纪电渣冶金的新进展

电渣技术经过46年的发展，已形成“电渣冶金”新学科，包括电渣重熔(ESR)、电渣熔铸(ESC)、电渣转注、电渣浇注、电渣离心浇铸、电渣热封顶、电渣焊接和电渣复合等。目前世界电渣钢年生产能力120万t，用于生产低合金高强度钢、轴承钢、工模具钢、不锈耐热钢和高温合金。最大电渣锭重200t，正在设计建造360t电渣重熔炉。高压电渣重熔(PESR)和真空电渣重熔(VacESR)使重熔金属质量达到高纯水平。电渣热封顶生产的大型电渣锭成本是普通电渣锭生产成本的1／4，具有技术和经济上的潜在优势。述评了优质大型电渣锭制备，真空电渣重熔、高压电渣重熔，快速电渣重熔技术的进展和电渣重熔炉型的发展趋势。     

电渣重熔板锭过程中温度场的动态模拟

根据钢的电渣重熔过程的特点,建立了板锭电渣重熔的非稳态模型,以模拟在不同重熔速度下板锭重熔过程的温度场和分析影响金属熔池深度的因素。模拟结果表明:横截面尺寸400 mm ×2000 mm,20 t板锭重熔过程中,当重熔速度3～5 mm/min时,重熔速度越大,熔池深度越深;当重熔锭的高度达到铸锭厚度的2倍左右时,系统处于准稳定状态,熔池深度不再变化。     

方坯直接轧制工艺铸-轧界面连铸坯排队过程的衔接优化

通过排队论的方法,构建了方坯直接轧制工艺铸-轧界面的连铸坯排队的数学模型,并对钢厂2×70t EAF-6流150 mm×150 mm方坯直接轧制生产线进行排队论的案例优化分析.在保证直接轧制率的情况下,钢水量由1.88 t/min提高到了2.3t/min,直接轧制优化工艺提高了生产线的产量.在方坯直接轧制生产系统中,连...