30Cr1Mo1V高洁净钢锭的生产技术控制水平研究

王意平，陈培红，尚 飞

（太原重工股份有限公司，山西 太原030024）

铸锻件行业普遍认为，模铸钢锭质量决定了锻件总体质量的70%，控制钢锭的质量主要是冶炼浇注环节的质量控制，太原重工股份有限公司（以下简称太重）生产的锻造钢锭连续4年合格率达到99%以上，钢锭中气体含量、夹杂物水平均高于当前行业标准，锻件超声波探伤普遍达到Φ1 mm以下，已掌握高洁净钢锭的稳定生产技术。30Cr1Mo1V高中压转子钢锭在行业内普遍采用真空浇注方式生产，太重采用下注方式成功浇注30Cr1Mo1V 40～45 t锭型钢锭，节约了生产成本，为以后采用下注方式生产高洁净钢锭积累了经验。

1 主要技术要求

1.1 冶炼过程控制

电炉钢水过氧化（电炉钢水碳≤0.10%）是特钢的常见的情况，钢水过氧化后钢中的氧含量成指数增加，见图1所示[1]，且容易导致初炼炉渣偏稀，出钢随钢流进入精炼包内，使精炼的脱氧难度加大，既降低钢水纯净度，又增加冶炼成本。太重通过合理配碳、分阶段吹氧有效解决初炼炉钢水过氧化问题，钢水过氧化炉次占比控制在≤10%，并且能有效保证钢水的均匀沸腾时间，保证钢水质量。

图1 钢水中氧含量与碳含量的关系

精炼炉脱氧、造渣及合金化分阶段控制技术，进一步保证钢水纯净度，经过不断总结发现，前期脱氧、中期造渣合金化，后期微调成分，氧的控制分为自由氧与结合氧两方面控制，能精准的控制精炼钢水纯净度、成分及精炼时间，提高产品质量及精炼效率，降低生产成本。

1.2 浇注过程控制

浇注过程控制关键是两方面，一方面是流钢砖的质量及流钢系统的清洁干燥，另一方面是浇注速度的控制。选取优质供应商流钢砖能有效降低钢水中的夹杂物含量，通过精准控制浇注速度，能有效防止卷渣。

2 生产过程质量控制

2.1 冶炼过程

80 t电炉采用氧化法（废钢+钢屑≥87%，生铁质量分数≤13%），生产流程为80 t电炉初炼—120 t LF精炼—120 t VD处理—120 t LF—出钢[2]。

1）初炼渣量控制在钢水量的2%～5%。

2）精炼渣量石灰。还原过程采用碳粉、硅铁粉、硅钙粉加强脱氧效果，使钢水充分还原。

3）待白渣形成。温度在（1 620±10）℃时按顺序加入镍板、钼铁、铬铁、锰铁、硅铁等合金，进真空前w[O]≤12×10-6，VD保持过程真空度≤67 Pa。

4）出钢前温度符合要求，连续两次测温温度偏差5℃以内。

冶炼过程主要技术参数严格按工艺要求，前期还原时间15～30 min，工艺要求白渣形成，钢水温度（1 620±10）℃时合金化，实际操作中钢水温度为1 623℃，精炼炉总时间为2.5～3.5 h，相比于采用真空浇注方式精炼时间5 h以上，节约生产时间2 h以上，降低了生产成本，提高了生产效率。

2.2 浇注过程

采用下注方式浇注高洁净钢，流钢系统的清洁以及浇注速度的合理控制是重点。

1）附具准备。钢锭模、底盘、锭盘等模具经过仔细吹扫，清理效果良好，耐火砖的选用不允许有疏松、掉块等现象，砌盘完成后流钢系统也经过吹扫，保证流钢系统清洁。

2）钢锭浇注。浇注过程中采用氩幕对钢水注流进行保护，氩幕圈氩气压力0.15～0.30 MPa，减少钢水在浇注过程中的二次氧化，钢锭浇注完成加入发热剂后加入覆盖剂加强冒口保温。

3）浇注速度。合理控制开浇注速，避免钢锭底部卷渣，下注底盘采用太重设计的专用底盘[3]，浇注过程钢水液面能够平稳上升。

钢锭浇注过程主要技术参数符合工艺要求，流钢系统采用高Al2O3流钢砖，注意流钢系统的清洁。

3 钢锭成品质量

钢水的氧、氮、氢的含量：w[H]≤1.0×10-6，50%控制在≤0.5×10-6；w[TO]≤15×10-6，80%控制在≤10×10-6；w[N]≤70×10-6，实际控制在（35～55）×10-6。

目前太重采用下注方式生产30Cr1Mo1V钢种40～55 t锭型钢锭共20支，A、B、C、D粗系及细系均控制在≤0.5级，DS控制在≤1.0级，锻件记录探伤当量≤Φ1 mm。

4 结语

通过初炼炉合理吹氧，出钢时减少氧化渣带入，精炼加强还原，控制钢水中氧含量，进行高真空脱氢，浇注过程控制模具及流钢系统的清洁，做好对注流的保护减少浇注过程中钢水的二次氧化，可以保证钢水纯净度，实现大气浇注方式生产高洁净钢，降低生产成本，提高企业效益。