4Cr5MoSiV鋼鍛模擠壓鑄造熔煉技術研究

葉四友，何漢軍，范宏訓

（湖北汽車工業學院，湖北 十堰 442000）

用傳統方法生產鍛模，金屬材料消耗量大，制造周期長，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。本文總結了擠壓鑄造用4Cr5MoSiV鋼鍛模的熔煉工藝要點，為發展鍛模擠壓鑄造生產提供實際依據[1-2]。

1 化學成分選擇

4Cr5MoSiV鋼標準的化學成分范圍為（質量分數 ，%）：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（質量分數，%）：0.38%C，1.24%Si，0.36Mn，4.65%Cr，1.36%Mo，0.55%V。為保證熔煉時4Cr5MoSiV鋼液的化學成分符合要求，在熔煉過程中需添加中間合金。

2 爐料選擇和預處理

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行重熔對比，爐料為150kg，用酸性爐熔煉時，Mn按30%的燒損率添加，Cr按10%添加[3]。添加的Mn-Fe（Mn的質量分數65%）為0.43 kg，添加的Cr-Fe（Cr的質量分數65%）為0.9 kg。在堿性爐中熔煉時，Si按30%的燒損率添加，添加的Si-Fe（Si的質量分數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的質量分數65%） 為0.28 kg。Al用于脫氧，按30%的質量分數計算，加入量為0.3 kg。

4 熔煉規程

將準備好的料裝爐，送電至熔化后，加碳化稻殼覆蓋，減少鋼的氧化。鋼液出爐前，加入中間合金調整成分，鋼液出爐前用熱電偶測溫。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，所以本次試驗的出爐溫度控制在1650℃.

5 試驗產品成分及結果分析

5.1 試驗產品成分

每次澆注之前，從澆包內取樣，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，試驗結果見表1。

4Cr5MoSiV鋼中各合金元素含量與在爐內的停留時間的關系見圖1和圖2。

5.2 試驗結果分析

從表1中可看出部分的數值不在鍛模標準成分范圍內。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，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，但仍保持在鍛模標準范圍內。其他合金元素與原廢鍛模塊成分比較，Si、Mn、Mo有微量減少，經添加中間合金調整成分后（只在化清時添加），從圖1可看出，隨著在爐內時間的延長，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，鋼化清后，Si和Mo元素燒損量較大，Cr和Mn也略有減少。經添加中間合金調整成分后，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時間的延長而減少。除了鋼水在爐內的停留時間外，影響合金元素燒損的因素還有很多，如合金元素的原有含量、熔煉工藝及操作、原材料規格及狀況、加料次序及溫度、爐襯性質及鋼水容量大小等都影響它的燒損率。在擠壓鑄造過程中，鋼液出爐時間還受擠壓鑄造生產過程的影響，如果脫模不順利就導致鋼液在爐內停留的時間較長，元素燒損量會增加，一些合金元素的含量會逐漸減少。酸性爐襯熔煉時，因SiO2易發生分解，有增Si現象發生，導致Si含量偏高，如酸性爐熔煉中，第三包Si含量就超過標準鍛模上限。在堿性爐中重熔時，Si元素含量則有下降趨勢，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反應生成爐渣，導致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 酸性爐內停留時間與合金元素含量的關系

圖2 堿性爐內停留時間與合金元素含量的關系

表1 試驗成分結果（質量分數，%）

6 結論

從試驗結果可以看出采用4Cr5MoSiV鋼廢鍛模重熔，C、Si、Mn、Cr等合金元素因受高溫燒損而有微量變化，這主要與爐溫和鋼水在爐內停留的時間有關，可以通過添加中間合金Si-Fe、Mn-Fe、Cr-Fe等調整成分到標準范圍內。鋼液中S、P不會增加。

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

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

［3］羅守靖.鋼質液態模鍛［M］.哈爾濱：哈爾濱工業大學出版社，1990.