唐亮，康愛軍，丁克振，汝亞彬，呂鑒名，趙丹

（撫順特殊鋼股份有限公司第一煉鋼廠，遼寧撫順113001）

1 引言

近年來(lái)，許多發(fā)達(dá)國(guó)家塑料模具用量及產(chǎn)值已躍居模具用鋼的首位，塑料模具鋼已發(fā)展成為一個(gè)較成熟的專用鋼種系列，尤其是預(yù)硬型塑料模具鋼的應(yīng)用占有主導(dǎo)地位，因其供貨后無(wú)需再進(jìn)行熱處理，避免了后續(xù)熱處理所造成的開裂、變形、脫碳等缺陷[1]。隨著中國(guó)由制造大國(guó)向著制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的邁進(jìn)，汽車工業(yè)、家電業(yè)等需要大尺寸塑料模具的產(chǎn)業(yè)也得到快速發(fā)展，因此，國(guó)內(nèi)大截面預(yù)硬型塑料模具鋼的需求也越來(lái)越大[2]。撫順特鋼生產(chǎn)1.2738預(yù)硬化模塊是制造汽車保險(xiǎn)杠、儀表盤的主要品種，在用戶使用過(guò)程中一套模具拋光后出現(xiàn)麻點(diǎn)缺陷，影響用戶正常使用。本文針對(duì)1.2738預(yù)硬化模具內(nèi)部夾雜物問(wèn)題進(jìn)行定性分析，并提出改進(jìn)措施。

2 試驗(yàn)材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料制備

試驗(yàn)材料取自客戶處成品模具，其廠內(nèi)生產(chǎn)工藝流程為：電爐+LF+VD→模鑄27噸大錠→35MN快鍛機(jī)成材→模塊去氫退火處理→模塊預(yù)硬化處理，成品模塊截面尺寸為780×1,300mm，其化學(xué)成分如表1所示。

表1 1.2738鋼的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)） %

2.2 試樣方法

對(duì)存在缺陷的樣品通過(guò)探傷（UT）定位、低倍確認(rèn)及掃描電鏡成分分析等手段，最終確定夾雜物的具體來(lái)源。

3 夾雜缺陷定性

對(duì)試樣進(jìn)行解剖后，在低倍顯微照片上發(fā)現(xiàn)了明顯的大顆粒夾雜物，具體如圖1所示。

圖1 1.2738鋼的大顆粒夾雜物

對(duì)大顆粒夾雜物缺陷進(jìn)行掃描電鏡分析，其成分主要為Al的氧化物，同時(shí)含有Mn及少量Cr的氧化物，具體結(jié)果如圖2及表2所示。由此可以判斷，該夾雜物的產(chǎn)生主要是由于澆注過(guò)程中鋼液二次氧化所致。

圖2 1.2738鋼中夾雜物形貌

表2 1.2738鋼中夾雜物成分 %

4 改進(jìn)措施及效果

通過(guò)對(duì)試樣中存在的夾雜物進(jìn)行定性分析可以看出，該夾雜物主要是由于澆注過(guò)程鋼液二次氧化所致，因此，需對(duì)澆注過(guò)程氬氣保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化研究。

4.1 模鑄工藝流程

鋼液經(jīng)由鋼包底部的滑動(dòng)水口，進(jìn)入中鑄管，到達(dá)底盤八卦磚，進(jìn)入湯道，再通過(guò)湯道末端向上進(jìn)入鋼錠模內(nèi)，上升的鋼液將懸掛在鋼錠模底部的保護(hù)渣包裝袋燒損，使保護(hù)渣散落到鋼液面上，保護(hù)渣逐漸分散熔化形成渣層，浮在鋼液表面，渣層可以保護(hù)鋼液不被氧化、保證鋼錠表面質(zhì)量及鋼錠模不被燙壞，同時(shí)還可以吸收鋼液中的夾雜物。同時(shí)，澆注過(guò)程采用氬氣保護(hù)，可以減少鋼液二次氧化的幾率，如圖3所示。

圖3 模鑄澆注示意圖

4.2 氬氣保護(hù)澆注系統(tǒng)優(yōu)化

原氬氣保護(hù)裝置為喇叭筒型，澆注過(guò)程鋼包水口與中注管漏斗磚之間距離偏大，并且三者之間不能實(shí)現(xiàn)完全無(wú)縫連接，無(wú)法實(shí)現(xiàn)全封閉澆注。由于氬氣保護(hù)裝置存在先天缺陷，使?jié)沧⑦^(guò)程鋼液與空氣接觸，二次氧化的幾率較大，不利于保證產(chǎn)品質(zhì)量。為了解決此問(wèn)題，需要開發(fā)新型的全封閉氬氣保護(hù)裝置?；诂F(xiàn)有澆注設(shè)備所具備的升降功能，本研究設(shè)計(jì)出了一種新型氬氣保護(hù)罩，歷經(jīng)4次改進(jìn)，最終形成可伸縮式全封閉氬氣保護(hù)罩，澆注時(shí)可實(shí)現(xiàn)全封閉澆注，整個(gè)澆注過(guò)程鋼水與空氣隔絕，減少了鋼水二次氧化、過(guò)程結(jié)冷瘤等現(xiàn)象。

4.3 模內(nèi)充氬優(yōu)化

澆注前對(duì)鋼錠模內(nèi)進(jìn)行模內(nèi)充氬，將鋼錠模內(nèi)存儲(chǔ)的空氣排出，保證鋼水進(jìn)入澆注系統(tǒng)后不與空氣接觸，減少鋼水二次氧化。本研究對(duì)鋼錠模內(nèi)充氬過(guò)程中氧氣濃度變化情況進(jìn)行標(biāo)定，確定合適的充氬時(shí)間，既能減少鋼錠模內(nèi)氧氣濃度又能減少氬氣使用量，在較低成本條件下實(shí)現(xiàn)最好的效果。鋼錠模內(nèi)氧氣濃度隨充氬時(shí)間的變化情況如表3所示。

從表3中可以看出，隨著模內(nèi)充氬時(shí)間的延長(zhǎng)，鋼錠模內(nèi)氧含量呈下降趨勢(shì)，充氬15min后氧含量達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，繼續(xù)充氬氧含量始終保持在17.6%左右，沒(méi)有繼續(xù)降低的趨勢(shì)，因此模內(nèi)充氬時(shí)間設(shè)定為15min。

表3 氧含量隨充氬時(shí)間的變化情況

4.4 效果驗(yàn)證

通過(guò)氬氣保護(hù)澆注系統(tǒng)優(yōu)化和模內(nèi)充氬優(yōu)化，使得鋼材探傷夾雜率由1.6%降低至0.08%，有效降低了鋼材廢品率的產(chǎn)生，具體如表4所示。

表4 改進(jìn)前后探傷夾雜率變化情況

5 結(jié)論

（1）鋼中大顆粒及異常夾雜物由于澆注過(guò)程鋼液存在與空氣接觸的二次氧化過(guò)程，導(dǎo)致在澆注過(guò)程中形成大量氧化物夾雜，夾雜物進(jìn)入鋼錠后形成材料內(nèi)部缺陷，影響模具材料的拋光性能。

（2）通過(guò)氬氣保護(hù)澆注系統(tǒng)優(yōu)化，有效防止了澆注過(guò)程鋼水的二次氧化；通過(guò)模內(nèi)充氬優(yōu)化，降低了澆注系統(tǒng)內(nèi)氧氣濃度，可以有效控制鋼材的夾雜物水平，滿足材料拋光要求。