高質量鑄鋼件的冶煉工藝方法分析

蘇 毅

（太原重工股份有限公司，山西 太原 030024）

隨著我國社會發展的速度加快，社會各行業的生產技術及水平也得到了相應提升。由于鑄鋼零件的不斷開發和生產，增加了鑄鋼零件的生產及使用比重，并且零件體積逐漸向大型化發展，40 t 以上的零件已常態化存在。企業若想在激烈的市場競爭中占據優勢地位，就必然要提升其冶煉技術及鑄鋼零件的生產工藝水平。

在鑄鋼件制造的過程中要想實現高質量生產，就要從企業的實際狀況出發，對鑄鋼材質的特性進行深入研究，并對鑄鋼冶煉工藝進行進一步探索，通過生產方法的科學化選擇以及生產工藝的創新，使鑄鋼件的生產質量有所提升，充分發揮鑄鋼零件耐高溫、硬度強、抗壓能力強等應用特點，以此為我國鑄鋼行業的長期穩定發展做出重要貢獻。

優質的冶金質量是保證鑄鋼件生產品質的基礎性條件。在冶煉的過程中沒有優質鋼水企業，就無法生產制造高品質的鑄鋼零件。因此，冶煉質量也是制約優質鑄鋼件生產制造的關鍵。隨著科學技術發展速度逐步提高，產品在設計生產的過程中更加注重其功能及性能。這樣的生產現狀，相應地對鑄鋼件的生產品質有了進一步的要求。為了與市場發展的速度相適應，鑄鋼件企業的相關設計人員、研發人員以及生產人員正從多角度出發，竭盡全力提高鑄鋼件產品的質量。

1 鑄鋼的基本概念

鑄鋼是用于制造鑄鐵的鋼。在鑄造生產強度比較大，用于鑄造生產的鐵材料供應不充足的情況下，鑄鐵生產上無法滿足零件的實際生產需求，這時可以根據實際需要應用鑄鋼生產技術手段。但鑄鐵零件生產所需要的鋼水同鑄鐵零件生產制造所需的鐵水相比流動性較差，因此，在澆注的過程中要對鑄鐵厚度及形狀尤為注意。通過對硅元素含量值上限的控制，可以使鋼水的流動性得以有效改善。根據類型和用途可將鑄鋼件劃分為一般性通用鑄鋼件、焊接鑄鐵、不銹鋼以及耐熱鑄件四個重要類型[1]。

2 鑄鋼件的優點

1）鑄鋼件在設計生產制造的過程中具有較高的靈活性，鑄鋼件設計工作人員在對其進行設計制造時，擁有對外觀形態及樣式設計的最大化控制權利，尤其在復雜形狀鑄鋼零件以及中空型鑄鋼零件的設計中表現最為顯著，在此類鑄鋼零件生產時，可以采用組芯制造工藝來進行。鑄鋼件在形狀塑造階段，其外形容易發生改變，鑄鋼件由設計圖紙到成品制造所需要的生產時間較短，這樣的現狀為鑄鋼件的生產、銷售以及產品價格的市場定位提供有利條件。對鑄鋼件的外觀形狀和生產加工質量進行有效監督以及科學化設計，能夠集中鑄鋼件系數、強化零件整體結構，從而將鑄鋼件整體結構的靈活性和工藝技術的優勢很好展現。

2）鑄鋼件生產所應用的金屬制造水平較高，并且鑄鋼件具有較強的適應性和兼容性，能夠根據各種項目的需要選擇合適的化學品和組織調節劑，以滿足生產的需求。通過適當的加熱處理工藝可將鑄鋼件的機械性能以及使用性能充分發揮，并且具有優異的可焊接性和機械加工性。

3）鑄鋼件整體結構堅固，這為其生產制造提供了便利性的條件。加上輕質結構和快速交貨的優點，使鑄鋼材料在價格和經濟性方面具有優勢。

4）鑄鋼件的重量在生產過程中的上下限度差異很大。較小的尺寸可以用來制造僅重10 g 的精密零件，而大體積的鑄鋼件可以重達數十噸甚至數百噸，這對鑄鋼件的生產制造工藝有著更高水平的要求[2]。

3 鑄鋼件高質量生產過程中對冶煉工藝的要求

近年來鑄鋼件產品種類復雜，并且對其生產品質有著較高的要求。控制鋼水含氣量和非金屬夾雜物，以及分析鑄鋼件氣孔、熱裂紋、脆性裂紋等冶金缺陷是影響冶煉品質的兩個主要因素，同時也是鑄鋼件生產企業提升生產品質的關鍵性因素。當然，在沒有真空的情況下，生產高質量的鑄鋼件存在較大的困難。據研究表明，在冶煉過程中選用適當的爐子和應用外部真空冶煉技術來提高冶金質量，能夠有效實現降低鑄鋼液中氣體和非金屬骨料含量的目的。但同時真空冶煉設備所需要的企業資金投入相對較大，而且現階段我國鑄鋼件生產企業擁有先進真空冶煉設備的數量極少。因此，開展對非真空環境下鑄鋼件的冶煉工藝的探究，可實現鑄鋼件質量的有效提升。

鑄鋼零件在實際生產制造的過程中對冶煉工藝有著較高的要求。在生產前期的準備階段，要組織企業員工進行生產設計及制造的探討，根據鑄鋼零件的使用特點選取最佳科學化的冶煉工藝進行零件的生產及制造工作，這是鑄鋼零件生產得以順利開展的基礎性工作。在鑄鋼零件的實際生產階段，要嚴格按照既定的生產操作要求選用冶煉工藝及方法，在此過程中尤其要嚴格控制化學試劑的使用，并對生產過程及用料進行嚴格記錄，以便在問題出現時能及時進行生產檢查。

4 冶煉工藝的優化

針對高質量鑄鋼件對冶金質量的要求，再沿用原來生產碳鋼和低合金鋼鑄件的冶煉工藝顯然是不相適應的，因此必須對冶煉工藝進行優化。

4.1 冶煉原料的相關管理

一方面，在廢棄鑄鋼材存放的過程中，特別是在存儲應用返回法煉制的鋼材時，需要對其配料進行分析，并且要對鋼材中的磷含量進行精確測量。以鋼材的實際加工工藝為基礎，對含有Cu、Sn、Pb、As、Sb成分的鑄鋼進行嚴格的產品質量把控，以確保鍛造出優質的鋼水來用于生產制造。另一方面，在鑄鋼件生產制造的過程中，要對生產所需的合金材料以及輔助用料按照實際的生產工藝需求進行干燥處理以及烘烤操作，以此保證鑄鋼件的高質量生產[3]。

4.2 電弧爐冶煉工藝的應用

在鑄造材料熔化前期的準備階段，應進行磷材質的去除工作。為了提高融化工作開展速度，可以適當應用吹氧技術，加速材料的溶解速度。并且在溶解工作末期要及時開展殘渣的去除工作，并對殘渣進行化學分析，以判定磷含量是否符合生產制造的實際要求。氧化間隔法的使用能夠確定鑄鋼件生產過程中的重要參數，例如初始氧化溫度、脫碳率、脫碳量以及殘渣去除條件等，這是為了避免鋼水被難以去除的氧化性雜質污染。在還原過程中選擇合理的預氧化工藝，然后簡化爐渣生成過程，以便于爐渣之間的氧化擴散，滿足工藝要求。當加入大量合金材料時，爐內吹氫氣的過程可以使合金材質均勻化，能夠對鑄鋼件成分含量進行有效把控，從而為高質量零件的生產奠定基礎。

4.3 LF 爐生產工藝的使用

提高LF 爐的冶煉效果，使還原效果保持在良好的范圍內，以此實現鑄鋼件冶煉廢棄白渣的精細化提煉。此外，精煉后的殘渣具有一定的氧化性，同時還具有對殘留雜質精準捕捉的能力。因此，殘渣不僅可降低鋼水中溶解氧的含量，而且能更好地去除了氧化性雜質。高爐的鋼水通過合金化處理和吹煉處理，能夠高度還原鑄鋼零件圖紙的設計，以此完成低氧含量的鑄鋼零件的生產制造。

4.4 澆注工作的開展

經研究顯示，在鑄鋼件生產過程中澆注工作的開展是影響鑄鋼產品生產品質的重要因素。因此，在澆注工作進行前要根據鑄鋼件外形及結構特征對使用的澆注方法進行合理化選擇，以此保證鑄鋼零件的高質量生產。

5 鑄鋼件高質量生產過程中對產品質量的相關控制

5.1 指派專業化人員對生產質量進行管控

對于企業來說，要想獲取經濟收益，就要求其產品具有良好的品質，誠信對于鑄鋼生產尤為重要。在實際生產中，相關工作人員要嚴格遵循冶煉及制造工藝的相關要求。“投機取巧”現象的出現會致使鑄鋼過程出現嚴重的質量問題，造成企業生產過程的不必要浪費，同時也不利于企業自身的長期穩定發展。因此，企業應指派專業化的質量監督管理人員，對冶煉及鑄鋼生產制造的全過程進行嚴格化的監督管理，以此保證鑄鋼件高質量的生產，從而促進企業更好發展[4]。

5.2 注重冶煉過程中質量管控工作

在鑄鋼零件生產制造的過程中，質量監督管理人員應對其全過程進行嚴格的監督管理工作。在熔化工作完全結束后才可開展取樣的分析工作。嚴格把控氧化溫度及時間，以此保證脫碳量達到規定標準，使鑄鋼件生產過程中的重要環節得以嚴格把控。

6 結語

依托現有的生產環境，在不使用真空冶煉設備的情況下，要想實現冶煉工藝的提升，就要求工作人員在加大技術研發力度的同時，嚴格遵守工藝及生產的操作流程。在冶煉工藝選擇的過程中，要根據鑄鋼零件的外形及結構等特征進行科學化、合理化的選擇。在生產制造的過程中，指派專業化的管理人員對全部環節進行嚴格的監督管理，以此實現高質量鑄鋼件的生產及制造，為企業的長期發展貢獻力量。