結晶器旋轉數值模擬及對高速鋼電渣錠碳化物的影響

鄧南陽，施曉芳，陳佳順，常凱華，于雯春，王建軍，常立忠?

1) 安徽工業大學冶金工程學院，馬鞍山 243002 2) 馬鞍山鋼鐵股份有限公司，馬鞍山 243000

高速工具鋼合金含量較高，兩相區溫差較大，凝固過程十分復雜，元素偏析嚴重，導致鑄態組織中易產生不均勻和尺寸粗大的碳化物，直接影響高速工具鋼的性能. 為了消除碳化物對高速鋼性能的不利影響，常常需要進行多次熱變形. 即使如此，有些大尺寸的碳化物在多次熱變形后仍不能完全消除，導致高速工具鋼的耐磨性、紅硬性、韌性等性能大幅度地下降，嚴重影響使用壽命.

為了改善高速鋼的凝固質量，細化碳化物組織，冶金工作者進行了大量的基礎研究和技術開發工作. （1）提高冷卻速率[1?2]. 最典型的應用實例之一就是電渣重熔[3?4]. 由于重熔過程較高的凝固速度，可明顯改善鋼的凝固質量，但是隨著電渣錠直徑的增加，芯部冷卻減弱，仍出現大塊的、不均勻的碳化物. 因此，電渣重熔高速鋼對電渣錠的直徑有嚴格限制. （2）粉末冶金[5?6]. 能夠細化晶粒，均勻組織，可從根本上解決偏析問題. 但是粉末冶金工藝過程過于繁瑣、生產流程長，成本高，生產效率低. （3）在高速鋼母液中加入變質劑，如Mg，Re等元素[7?9]. Mg能夠改善鋼的質量，而且微量的Mg就能達到效果，對碳化物的控制也有益處，但由于鎂的蒸氣壓很高，在煉鋼溫度下極易氣化，造成鎂的收得率很難得到保證；Re也能夠改善高速鋼凝固質量，但是其改善凝固質量的機理沒……