30Cr1Mo1V高潔凈鋼錠的生產技術控制水平研究

王意平，陳培紅，尚 飛

（太原重工股份有限公司，山西 太原030024）

鑄鍛件行業普遍認為，模鑄鋼錠質量決定了鍛件總體質量的70%，控制鋼錠的質量主要是冶煉澆注環節的質量控制，太原重工股份有限公司（以下簡稱太重）生產的鍛造鋼錠連續4年合格率達到99%以上，鋼錠中氣體含量、夾雜物水平均高于當前行業標準，鍛件超聲波探傷普遍達到Φ1 mm以下，已掌握高潔凈鋼錠的穩定生產技術。30Cr1Mo1V高中壓轉子鋼錠在行業內普遍采用真空澆注方式生產，太重采用下注方式成功澆注30Cr1Mo1V 40～45 t錠型鋼錠，節約了生產成本，為以后采用下注方式生產高潔凈鋼錠積累了經驗。

1 主要技術要求

1.1 冶煉過程控制

電爐鋼水過氧化（電爐鋼水碳≤0.10%）是特鋼的常見的情況，鋼水過氧化后鋼中的氧含量成指數增加，見圖1所示[1]，且容易導致初煉爐渣偏稀，出鋼隨鋼流進入精煉包內，使精煉的脫氧難度加大，既降低鋼水純凈度，又增加冶煉成本。太重通過合理配碳、分階段吹氧有效解決初煉爐鋼水過氧化問題，鋼水過氧化爐次占比控制在≤10%，并且能有效保證鋼水的均勻沸騰時間，保證鋼水質量。

圖1 鋼水中氧含量與碳含量的關系

精煉爐脫氧、造渣及合金化分階段控制技術，進一步保證鋼水純凈度，經過不斷總結發現，前期脫氧、中期造渣合金化，后期微調成分，氧的控制分為自由氧與結合氧兩方面控制，能精準的控制精煉鋼水純凈度、成分及精煉時間，提高產品質量及精煉效率，降低生產成本。

1.2 澆注過程控制

澆注過程控制關鍵是兩方面，一方面是流鋼磚的質量及流鋼系統的清潔干燥，另一方面是澆注速度的控制。選取優質供應商流鋼磚能有效降低鋼水中的夾雜物含量，通過精準控制澆注速度，能有效防止卷渣。

2 生產過程質量控制

2.1 冶煉過程

80 t電爐采用氧化法（廢鋼+鋼屑≥87%，生鐵質量分數≤13%），生產流程為80 t電爐初煉—120 t LF精煉—120 t VD處理—120 t LF—出鋼[2]。

1）初煉渣量控制在鋼水量的2%～5%。

2）精煉渣量石灰。還原過程采用碳粉、硅鐵粉、硅鈣粉加強脫氧效果，使鋼水充分還原。

3）待白渣形成。溫度在（1 620±10）℃時按順序加入鎳板、鉬鐵、鉻鐵、錳鐵、硅鐵等合金，進真空前w[O]≤12×10-6，VD保持過程真空度≤67 Pa。

4）出鋼前溫度符合要求，連續兩次測溫溫度偏差5℃以內。

冶煉過程主要技術參數嚴格按工藝要求，前期還原時間15～30 min，工藝要求白渣形成，鋼水溫度（1 620±10）℃時合金化，實際操作中鋼水溫度為1 623℃，精煉爐總時間為2.5～3.5 h，相比于采用真空澆注方式精煉時間5 h以上，節約生產時間2 h以上，降低了生產成本，提高了生產效率。

2.2 澆注過程

采用下注方式澆注高潔凈鋼，流鋼系統的清潔以及澆注速度的合理控制是重點。

1）附具準備。鋼錠模、底盤、錠盤等模具經過仔細吹掃，清理效果良好，耐火磚的選用不允許有疏松、掉塊等現象，砌盤完成后流鋼系統也經過吹掃，保證流鋼系統清潔。

2）鋼錠澆注。澆注過程中采用氬幕對鋼水注流進行保護，氬幕圈氬氣壓力0.15～0.30 MPa，減少鋼水在澆注過程中的二次氧化，鋼錠澆注完成加入發熱劑后加入覆蓋劑加強冒口保溫。

3）澆注速度。合理控制開澆注速，避免鋼錠底部卷渣，下注底盤采用太重設計的專用底盤[3]，澆注過程鋼水液面能夠平穩上升。

鋼錠澆注過程主要技術參數符合工藝要求，流鋼系統采用高Al2O3流鋼磚，注意流鋼系統的清潔。

3 鋼錠成品質量

鋼水的氧、氮、氫的含量：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，實際控制在（35～55）×10-6。

目前太重采用下注方式生產30Cr1Mo1V鋼種40～55 t錠型鋼錠共20支，A、B、C、D粗系及細系均控制在≤0.5級，DS控制在≤1.0級，鍛件記錄探傷當量≤Φ1 mm。

4 結語

通過初煉爐合理吹氧，出鋼時減少氧化渣帶入，精煉加強還原，控制鋼水中氧含量，進行高真空脫氫，澆注過程控制模具及流鋼系統的清潔，做好對注流的保護減少澆注過程中鋼水的二次氧化，可以保證鋼水純凈度，實現大氣澆注方式生產高潔凈鋼，降低生產成本，提高企業效益。