阐述模具钢冶炼过程中如何有效降低非金属夹杂物

在模具钢的冶炼过程中，如何有效降低非金属夹杂物？是世界各大模具钢生产商（如：日本大同模具钢、瑞典Uddeholm工具钢、日立模具钢、德国葛利兹模具钢、意大利鲁奇尼模具钢等模具钢专业钢厂）的主要研究课题。东莞市弘超模具科技有限公司根据实践总结，阐述如下。
⑴电炉冶炼时采取的工艺措施
Ⅰ 选用优质的原材料。
东莞市弘超模具科技有限公司研究表明，模具钢在冶炼时应尽量选用优质原材料，废钢中不仅S、P含量要低，而且应严格控制其他有害元素As、Sn、Pb和 Cu等。废钢应尽量多采用好的废钢（最好是本组的返回料）或优质生铁。用氧化法冶炼时，应尽量保证氧化期的去碳量。
Ⅱ 选用优质的耐火材料。
在用电炉冶炼工模具钢时，应选用优质耐冲刷的耐火材料。如炉衬可选用优质镁碳砖，钢包一般选用高铝砖或镁碳砖，包括浇注等用的耐火材料一定要注意。
Ⅲ 冶炼中采用吹氩搅拌。
模具钢在冶炼时，采用吹氩搅拌，可加速夹杂物的上浮速度，而且可使小的夹杂物通过碰撞、聚合而形成较大的夹杂物而易于上浮，但吹氩量要控制适当，如吹氩流量太大或吹氩时间太长，会引起钢渣卷入钢液中，从而带来更多的夹渣或夹杂物，同时使钢液的温度降低太多。
Ⅳ 采用合成渣。
向钢液中加入专门配置的熔渣，可强化有害杂质向熔渣中的转变过程，合成渣的配方有很多，加入的方式也较多，当需要去除某种成分的非金属夹杂物时，选择相应的合成渣。
Ⅴ 采用复合脱氧剂。
近些年来，模具钢的冶炼一般采用复合脱氧剂，可使夹杂物更易从金属中分离出来。如Si-Mn合金、Al-Mn-Si合金、Ca-Si合金等，均可作为复合脱氧剂。
Ⅵ 采用稀土元素。
稀土金属元素是很强的脱氧剂，呆以选用含稀土（质量分数）30%~50%的合金，加入钢液中形成稀土氧化物、稀土硫化物能成为结晶时的晶核，分布在晶体内而不在晶界，对钢材性能的有害作用可降至最小，并提高模具钢的等向性。
⑵模具钢的炉外精炼
东莞市弘超模具科技有限公司研究表明，炉外精炼是去除钢中夹杂物，降低钢中的气体含量最有效的技术措施。在模具钢中生产中常用的有：
Ⅰ 真空精炼。
合金工具钢常用的真空精炼有VHD、VD、RH、VAD和ASEA-SKF等，经过真空精炼的模具钢氧含量可降低W（Q）40%~60%左右，硫含量降低W（S）40%以上，使钢液中的夹杂物显著降低。
Ⅱ 喷粉精炼。
即使利用吹氩搅拌、真空脱气等技术措施，钢液中还会有一些氧化铝夹杂物。若把以氧化钙为主的精炼剂喷入钢液中，http://www.hongchao-dg.cn氧化钙对氧化铝具有较高的亲和力，可形成铝酸钙盐类，铝酸钼熔点较低，易凝聚长大而上浮，使钢液中的夹杂物明显减少，显著改善钢的纯洁度。大多数夹杂物的尺寸均小于50μm。在钢液中喷入CaO-CaF2能进行去硫，也可喷入Ca-Si粉，以改变硫化物的形态，或喷入CaC2粉剂达到脱氧脱硫的目的。
Ⅲ 电渣重熔。
利用电渣重熔可以大量去除钢中夹杂物并改善钢材的低倍组织，从而有效地改善了钢材的性能能。近些年来，模具钢的冶炼开始大量使用电渣重熔法生产高质量的模具钢。

⑶合金模具钢的浇注。
合金模具钢的浇注主要是防止钢液的二次氧化和带入夹杂物，从而提高模具钢的纯净度，一般应采取以下工艺措施：
Ⅰ 气保护浇注。
钢液在钢锭模内上升时与锭模和大气接触（如在电炉出钢-钢包、钢包-锭模等过程），都需要用惰性气体保护（通常用氩气），以防止钢液的二次氧化。
Ⅱ 真空浇注。
即将钢液在真空状态下浇注，对防止钢液的二次氧化十分有效。
Ⅲ 控制合理的浇注工艺。
模具钢一般采用下注法，包括合理的浇注温度、浇注速度。应使钢液在钢锭模内平稳上升，避免钢液翻腾，这不仅对钢锭表面质量有利，也避免钢渣卷入钢液中形成夹渣，影响钢材的纯净度，甚至报废。
Ⅳ 选用合理的保护渣。在模具钢的浇注时，把保护渣放入钢锭模中，当钢液与粉末接触时生成液态渣浮盖于钢液表面，使钢液与大气和钢锭模相隔离，从而减少钢液的氩化。
⑷模具钢的连铸。
东莞弘超研发中心研究表明，为了在连铸时减少钢液中的总夹杂物的总量，必须保证在整个过程中没有产生夹杂物的来源，也就是消除钢液的再氧化，避免钢液与空气接触，并使用性能稳定的耐火材料。在连铸过程中操作的要点是使产生夹杂物的量小于去除的夹杂物的量。钢包和中间包适度搅拌，铸模液面的稳定控制，耐火砖套埋入深度的控制，模子维护，注流控制等均是获得清洁负的必要条件。

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资料来源：东莞市弘超模具科技有限公司 研发中心
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