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电渣锭锭型和充填比对H13模具钢质量的影响 钟　松　周　军　关　云 Effect of Electroslag Ingot Mold and Filling Ratioon Quality of Steel H13 for Die Zhong Song, Zhou Jun and Guan Yun(Daye Special Steel Corp Ltd, Huangshi 435001) 　　冶钢公司采用电炉冶炼+电渣重熔工艺冶炼高质量H13模具钢，为了研究电渣工艺参数变化对钢材质量的影响，本文讨论电渣锭型和充填比对钢材总体质量的影响。 1　实验过程 1.1实验用料　　电炉3 t钢锭，轧成320 mm和250 mm方坯，重熔2.5 t电渣锭；电炉冶炼浇铸180 mm方坯、320 mm圆坯重熔1.2 t电渣锭。4种母材经重熔后加工成Φ185 mm材。试样分别从Φ185 mm电渣材和Φ180 mm电炉钢材上切取。试样编号和冶炼工艺见表1，试样的化学成份见表2。 表1　实验用料的冶炼工艺Table 1　Steelmaking processes for material testing 试样 编号 冶炼工艺 锭型/t 结晶器截面尺寸/mm 电极棒截面尺寸/mm 充填比 1 电炉单炼 - - - - 2 电炉+电渣 1.2 430 180方 0.20 3 电炉+电渣 1.2 430 Φ320 0.50 4 电炉+电渣 2.5 530 250方 0.25 5 电炉+电渣 2.5 530 320方 0.40 表2　试样化学成分/%Table 2　Chemical compositions of samples/% 试样编号 C Si Mn P S Cr Mo V Cu Ni 1 0.40 0.96 0.27 ＜0.02 ＜0.02 4.56 1.35 0.93 0.12 0.09 2，3 0.40 0.96 0.23 ＜0.02 ＜0.02 4.61 1.30 0.96 0.11 0.09 4，5 0.39 0.99 0.30 ＜0.02 ＜0.02 4.87 1.31 0.95 0.13 0.11 注：结晶器截面形状为圆角方形，渣系为70%CaF2+30%Al2O31.2　实验方法　　5种试样均采用推荐的热处理工艺：1030 ℃×15 min油冷，580℃×2 h回火×2次。测定夹杂物含量及氢和氧含量，室温下的拉伸和冲击分别在材料试验机JB30G和ZDM5791上进行。 2　实验结果及分析2.1　冶炼工艺对夹杂物和气体含量的影响　　从表3可见电炉钢夹杂物和气体含量明显高于4种电渣重熔钢，1.2 t和2.5 t两种电渣锭型钢材夹杂物与气体含量没有明显差别，但充填比小的2号和4号试样夹杂物及气体含量分别稍低于同锭型对应的3号和5号试样。 表3　冶炼工艺对实验钢夹杂物以及氢、氧含量的影响Table 3　Effect of steelmaking process on inclusion, oxygen and hydrogen content in steel tested 冶炼工艺序号 夹杂物含量/% H含量/×10-6 O含量/×10-6 1 0.0091 5.00 55 2 0.0044 2.44 23 3 0.0049 3.20 29 4 0.0045 2.00 25 5 0.0050 2.80 31 　　电渣重熔能有效地去除钢中非金属夹杂物，是得益于重熔过程中强烈的渣钢反应带来的对钢液的去夹杂提纯作用，这种作用主要发生在电极熔化末端熔滴形成的过程中和电极端部金属液层—熔渣界面［1～3］。傅杰等人的研究表明电渣重熔钢中原始夹杂物为炉渣吸附溶解是自发过程，原始夹杂物在熔滴阶段已大部分去除和溶解，重熔后钢中夹杂物相当一部分是钢中溶解氧和钢中元素反应形成的新生夹杂物。在钢中原始夹杂物浓度、尺寸半径等其它条件基本相同前提下，重熔过程中电极熔化速度越小，对去除夹杂物越有利［2、4］。本实验中1.2 t和2.5 t锭型大充填比的电极熔化时间比小充填比熔化时间缩短50 min和40 min，故大充填比电极重熔后钢材夹杂物含量要稍高一些。 　　电渣重熔直接去除高温下稳定的或比重很轻的氧化物夹杂是降低钢中氧含量的另一途径。由于有更充分的反应时间，1.2 t和2.5 t两种锭型大充填比重熔后钢材气体含量要高于小充填比钢材气体含量。2.2　冶炼工艺对实验钢机械性能的影响　　冶炼工艺对实验钢机械性能的影响见表4。分析表4得知，电炉钢强度与电渣重熔钢处于同一水平，与电渣钢不同的是其纵向强度明显高于横向强度；电炉钢纵向塑性和冲击韧性与电渣钢相差不