高质量铸钢件的冶炼工艺方法分析

苏 毅

（太原重工股份有限公司，山西 太原 030024）

随着我国社会发展的速度加快，社会各行业的生产技术及水平也得到了相应提升。由于铸钢零件的不断开发和生产，增加了铸钢零件的生产及使用比重，并且零件体积逐渐向大型化发展，40 t 以上的零件已常态化存在。企业若想在激烈的市场竞争中占据优势地位，就必然要提升其冶炼技术及铸钢零件的生产工艺水平。

在铸钢件制造的过程中要想实现高质量生产，就要从企业的实际状况出发，对铸钢材质的特性进行深入研究，并对铸钢冶炼工艺进行进一步探索，通过生产方法的科学化选择以及生产工艺的创新，使铸钢件的生产质量有所提升，充分发挥铸钢零件耐高温、硬度强、抗压能力强等应用特点，以此为我国铸钢行业的长期稳定发展做出重要贡献。

优质的冶金质量是保证铸钢件生产品质的基础性条件。在冶炼的过程中没有优质钢水企业，就无法生产制造高品质的铸钢零件。因此，冶炼质量也是制约优质铸钢件生产制造的关键。随着科学技术发展速度逐步提高，产品在设计生产的过程中更加注重其功能及性能。这样的生产现状，相应地对铸钢件的生产品质有了进一步的要求。为了与市场发展的速度相适应，铸钢件企业的相关设计人员、研发人员以及生产人员正从多角度出发，竭尽全力提高铸钢件产品的质量。

1 铸钢的基本概念

铸钢是用于制造铸铁的钢。在铸造生产强度比较大，用于铸造生产的铁材料供应不充足的情况下，铸铁生产上无法满足零件的实际生产需求，这时可以根据实际需要应用铸钢生产技术手段。但铸铁零件生产所需要的钢水同铸铁零件生产制造所需的铁水相比流动性较差，因此，在浇注的过程中要对铸铁厚度及形状尤为注意。通过对硅元素含量值上限的控制，可以使钢水的流动性得以有效改善。根据类型和用途可将铸钢件划分为一般性通用铸钢件、焊接铸铁、不锈钢以及耐热铸件四个重要类型[1]。

2 铸钢件的优点

1）铸钢件在设计生产制造的过程中具有较高的灵活性，铸钢件设计工作人员在对其进行设计制造时，拥有对外观形态及样式设计的最大化控制权利，尤其在复杂形状铸钢零件以及中空型铸钢零件的设计中表现最为显著，在此类铸钢零件生产时，可以采用组芯制造工艺来进行。铸钢件在形状塑造阶段，其外形容易发生改变，铸钢件由设计图纸到成品制造所需要的生产时间较短，这样的现状为铸钢件的生产、销售以及产品价格的市场定位提供有利条件。对铸钢件的外观形状和生产加工质量进行有效监督以及科学化设计，能够集中铸钢件系数、强化零件整体结构，从而将铸钢件整体结构的灵活性和工艺技术的优势很好展现。

2）铸钢件生产所应用的金属制造水平较高，并且铸钢件具有较强的适应性和兼容性，能够根据各种项目的需要选择合适的化学品和组织调节剂，以满足生产的需求。通过适当的加热处理工艺可将铸钢件的机械性能以及使用性能充分发挥，并且具有优异的可焊接性和机械加工性。

3）铸钢件整体结构坚固，这为其生产制造提供了便利性的条件。加上轻质结构和快速交货的优点，使铸钢材料在价格和经济性方面具有优势。

4）铸钢件的重量在生产过程中的上下限度差异很大。较小的尺寸可以用来制造仅重10 g 的精密零件，而大体积的铸钢件可以重达数十吨甚至数百吨，这对铸钢件的生产制造工艺有着更高水平的要求[2]。

3 铸钢件高质量生产过程中对冶炼工艺的要求

近年来铸钢件产品种类复杂，并且对其生产品质有着较高的要求。控制钢水含气量和非金属夹杂物，以及分析铸钢件气孔、热裂纹、脆性裂纹等冶金缺陷是影响冶炼品质的两个主要因素，同时也是铸钢件生产企业提升生产品质的关键性因素。当然，在没有真空的情况下，生产高质量的铸钢件存在较大的困难。据研究表明，在冶炼过程中选用适当的炉子和应用外部真空冶炼技术来提高冶金质量，能够有效实现降低铸钢液中气体和非金属骨料含量的目的。但同时真空冶炼设备所需要的企业资金投入相对较大，而且现阶段我国铸钢件生产企业拥有先进真空冶炼设备的数量极少。因此，开展对非真空环境下铸钢件的冶炼工艺的探究，可实现铸钢件质量的有效提升。

铸钢零件在实际生产制造的过程中对冶炼工艺有着较高的要求。在生产前期的准备阶段，要组织企业员工进行生产设计及制造的探讨，根据铸钢零件的使用特点选取最佳科学化的冶炼工艺进行零件的生产及制造工作，这是铸钢零件生产得以顺利开展的基础性工作。在铸钢零件的实际生产阶段，要严格按照既定的生产操作要求选用冶炼工艺及方法，在此过程中尤其要严格控制化学试剂的使用，并对生产过程及用料进行严格记录，以便在问题出现时能及时进行生产检查。

4 冶炼工艺的优化

针对高质量铸钢件对冶金质量的要求，再沿用原来生产碳钢和低合金钢铸件的冶炼工艺显然是不相适应的，因此必须对冶炼工艺进行优化。

4.1 冶炼原料的相关管理

一方面，在废弃铸钢材存放的过程中，特别是在存储应用返回法炼制的钢材时，需要对其配料进行分析，并且要对钢材中的磷含量进行精确测量。以钢材的实际加工工艺为基础，对含有Cu、Sn、Pb、As、Sb成分的铸钢进行严格的产品质量把控，以确保锻造出优质的钢水来用于生产制造。另一方面，在铸钢件生产制造的过程中，要对生产所需的合金材料以及辅助用料按照实际的生产工艺需求进行干燥处理以及烘烤操作，以此保证铸钢件的高质量生产[3]。

4.2 电弧炉冶炼工艺的应用

在铸造材料熔化前期的准备阶段，应进行磷材质的去除工作。为了提高融化工作开展速度，可以适当应用吹氧技术，加速材料的溶解速度。并且在溶解工作末期要及时开展残渣的去除工作，并对残渣进行化学分析，以判定磷含量是否符合生产制造的实际要求。氧化间隔法的使用能够确定铸钢件生产过程中的重要参数，例如初始氧化温度、脱碳率、脱碳量以及残渣去除条件等，这是为了避免钢水被难以去除的氧化性杂质污染。在还原过程中选择合理的预氧化工艺，然后简化炉渣生成过程，以便于炉渣之间的氧化扩散，满足工艺要求。当加入大量合金材料时，炉内吹氢气的过程可以使合金材质均匀化，能够对铸钢件成分含量进行有效把控，从而为高质量零件的生产奠定基础。

4.3 LF 炉生产工艺的使用

提高LF 炉的冶炼效果，使还原效果保持在良好的范围内，以此实现铸钢件冶炼废弃白渣的精细化提炼。此外，精炼后的残渣具有一定的氧化性，同时还具有对残留杂质精准捕捉的能力。因此，残渣不仅可降低钢水中溶解氧的含量，而且能更好地去除了氧化性杂质。高炉的钢水通过合金化处理和吹炼处理，能够高度还原铸钢零件图纸的设计，以此完成低氧含量的铸钢零件的生产制造。

4.4 浇注工作的开展

经研究显示，在铸钢件生产过程中浇注工作的开展是影响铸钢产品生产品质的重要因素。因此，在浇注工作进行前要根据铸钢件外形及结构特征对使用的浇注方法进行合理化选择，以此保证铸钢零件的高质量生产。

5 铸钢件高质量生产过程中对产品质量的相关控制

5.1 指派专业化人员对生产质量进行管控

对于企业来说，要想获取经济收益，就要求其产品具有良好的品质，诚信对于铸钢生产尤为重要。在实际生产中，相关工作人员要严格遵循冶炼及制造工艺的相关要求。“投机取巧”现象的出现会致使铸钢过程出现严重的质量问题，造成企业生产过程的不必要浪费，同时也不利于企业自身的长期稳定发展。因此，企业应指派专业化的质量监督管理人员，对冶炼及铸钢生产制造的全过程进行严格化的监督管理，以此保证铸钢件高质量的生产，从而促进企业更好发展[4]。

5.2 注重冶炼过程中质量管控工作

在铸钢零件生产制造的过程中，质量监督管理人员应对其全过程进行严格的监督管理工作。在熔化工作完全结束后才可开展取样的分析工作。严格把控氧化温度及时间，以此保证脱碳量达到规定标准，使铸钢件生产过程中的重要环节得以严格把控。

6 结语

依托现有的生产环境，在不使用真空冶炼设备的情况下，要想实现冶炼工艺的提升，就要求工作人员在加大技术研发力度的同时，严格遵守工艺及生产的操作流程。在冶炼工艺选择的过程中，要根据铸钢零件的外形及结构等特征进行科学化、合理化的选择。在生产制造的过程中，指派专业化的管理人员对全部环节进行严格的监督管理，以此实现高质量铸钢件的生产及制造，为企业的长期发展贡献力量。