4Cr5MoSiV鋼鍛模擠壓鑄造熔煉技術(shù)研究

葉四友，何漢軍，范宏訓(xùn)

（湖北汽車工業(yè)學(xué)院，湖北 十堰 442000）

用傳統(tǒng)方法生產(chǎn)鍛模，金屬材料消耗量大，制造周期長(zhǎng)，為了減少鍛模制造成本，縮短鍛模制造周期，用擠壓鑄造的方法成形鍛模。本文總結(jié)了擠壓鑄造用4Cr5MoSiV鋼鍛模的熔煉工藝要點(diǎn)，為發(fā)展鍛模擠壓鑄造生產(chǎn)提供實(shí)際依據(jù)[1-2]。

1 化學(xué)成分選擇

4Cr5MoSiV鋼標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)成分范圍為（質(zhì)量分?jǐn)?shù) ，%）：0.33% ～0.43%C，0.80% ～1.20%Si，0.30%～0.50%Mn，5.00% ～5.50%Cr，1.30%% ～1.50%Mo，0.30%～0.50%V，提供擠壓鑄造用的4Cr5MoSiV鋼廢鍛模的成分為（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）：0.38%C，1.24%Si，0.36Mn，4.65%Cr，1.36%Mo，0.55%V。為保證熔煉時(shí)4Cr5MoSiV鋼液的化學(xué)成分符合要求，在熔煉過(guò)程中需添加中間合金。

2 爐料選擇和預(yù)處理

爐料選用廢模塊、中間合金添加劑、脫氧劑和保溫劑等。廢模塊選用報(bào)廢的4Cr5MoSiV鋼鍛模，在熔煉之前，先將廢鍛模氣割成小塊，在除銹、除塵后緊實(shí)裝爐，中間添加劑選用Cr-Fe、Mn-Fe、Si-Fe等。

3 爐料配比

將4Cr5MoSiV廢鍛模分別在酸性和堿性爐襯中進(jìn)行重熔對(duì)比，爐料為150kg，用酸性爐熔煉時(shí)，Mn按30%的燒損率添加，Cr按10%添加[3]。添加的Mn-Fe（Mn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)65%）為0.43 kg，添加的Cr-Fe（Cr的質(zhì)量分?jǐn)?shù)65%）為0.9 kg。在堿性爐中熔煉時(shí)，Si按30%的燒損率添加，添加的Si-Fe（Si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)75%） 為0.58 kg，Cr按10%添加，添加的Cr-Fe為0.9 kg，Mn按20%的燒損率添加。添加的Mn-Fe（Mn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)65%） 為0.28 kg。Al用于脫氧，按30%的質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算，加入量為0.3 kg。

4 熔煉規(guī)程

將準(zhǔn)備好的料裝爐，送電至熔化后，加碳化稻殼覆蓋，減少鋼的氧化。鋼液出爐前，加入中間合金調(diào)整成分，鋼液出爐前用熱電偶測(cè)溫。一般的鋼液出爐溫度要比液相線溫度高出80℃～100℃，選用高溫出爐，低溫澆注，所以本次試驗(yàn)的出爐溫度控制在1650℃.

5 試驗(yàn)產(chǎn)品成分及結(jié)果分析

5.1 試驗(yàn)產(chǎn)品成分

每次澆注之前，從澆包內(nèi)取樣，作為材料成分分析用。取樣工具為一小型鑄鐵模，用光譜直讀掃描儀檢測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

4Cr5MoSiV鋼中各合金元素含量與在爐內(nèi)的停留時(shí)間的關(guān)系見(jiàn)圖1和圖2。

5.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

從表1中可看出部分的數(shù)值不在鍛模標(biāo)準(zhǔn)成分范圍內(nèi)。其原因是原爐料4Cr5MoSiV鋼廢鍛模中Si含量偏高，Cr含量偏低。剛化清時(shí)，在酸性爐中，因C易氧化生成CO和CO2，雖加了少量的稻灰殼覆蓋，C含量仍比原廢鍛模低，但仍保持在鍛模標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。其他合金元素與原廢鍛模塊成分比較，Si、Mn、Mo有微量減少，經(jīng)添加中間合金調(diào)整成分后（只在化清時(shí)添加），從圖1可看出，隨著在爐內(nèi)時(shí)間的延長(zhǎng)，Si含量逐漸增加，其他合金元素含量逐漸減少。在堿性爐中重熔時(shí)，鋼化清后，Si和Mo元素?zé)龘p量較大，Cr和Mn也略有減少。經(jīng)添加中間合金調(diào)整成分后，從圖2可看出，除Mn元素含量增加外，其他元素含量隨著在爐內(nèi)時(shí)間的延長(zhǎng)而減少。除了鋼水在爐內(nèi)的停留時(shí)間外，影響合金元素?zé)龘p的因素還有很多，如合金元素的原有含量、熔煉工藝及操作、原材料規(guī)格及狀況、加料次序及溫度、爐襯性質(zhì)及鋼水容量大小等都影響它的燒損率。在擠壓鑄造過(guò)程中，鋼液出爐時(shí)間還受擠壓鑄造生產(chǎn)過(guò)程的影響，如果脫模不順利就導(dǎo)致鋼液在爐內(nèi)停留的時(shí)間較長(zhǎng)，元素?zé)龘p量會(huì)增加，一些合金元素的含量會(huì)逐漸減少。酸性爐襯熔煉時(shí)，因SiO2易發(fā)生分解，有增Si現(xiàn)象發(fā)生，導(dǎo)致Si含量偏高，如酸性爐熔煉中，第三包Si含量就超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)鍛模上限。在堿性爐中重熔時(shí)，Si元素含量則有下降趨勢(shì)，Mn元素含量略有增加。另鋼液出爐溫度也影響燒損率，4Cr5MoSiV鋼出爐溫度一般在1650℃左右。在酸性爐中，Mn易與SiO2反應(yīng)生成爐渣，導(dǎo)致Mn元素含量下降。因最終投入純Al脫氧，鋼液中Al含量有少量增加。

圖1 酸性爐內(nèi)停留時(shí)間與合金元素含量的關(guān)系

圖2 堿性爐內(nèi)停留時(shí)間與合金元素含量的關(guān)系

表1 試驗(yàn)成分結(jié)果（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%）

6 結(jié)論

從試驗(yàn)結(jié)果可以看出采用4Cr5MoSiV鋼廢鍛模重熔，C、Si、Mn、Cr等合金元素因受高溫?zé)龘p而有微量變化，這主要與爐溫和鋼水在爐內(nèi)停留的時(shí)間有關(guān)，可以通過(guò)添加中間合金Si-Fe、Mn-Fe、Cr-Fe等調(diào)整成分到標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。鋼液中S、P不會(huì)增加。

［1］葉四友.4Cr5MoSiV鋼擠壓鑄造模鍛質(zhì)量的研究［J］.鑄造設(shè)備研究，2002（2）:7-11.

［2］葉四友.4Cr5MoSiV鋼質(zhì)液鍛鍛模質(zhì)量分析與研究［D］.武漢：武漢科技大學(xué),2002.

［3］羅守靖.鋼質(zhì)液態(tài)模鍛［M］.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1990.