评价高速工具钢冶炼工艺的效果

以中频感应炉与电渣重熔结合的双联法，广泛用于生产各类高速钢。双联法冶炼高速钢具有其特点，现分析评价如下。

1.中频感应炉冶炼高速钢的特点

中频感应炉冶炼高速钢，与电弧炉冶炼相比具有下列优点。

（1）合金元素烧损少，能准确控制化学成分 中频感应炉冶炼高速钢时，炉料随炉加入，通过感应加热使炉料熔化。由于温度合适，元素挥发损失少。电弧炉依靠高温电弧加热，弧区温度很高，元素的挥发和氧化损失高于感应加热。因此，电弧炉冶炼过程元素烧损率，高于中频感应炉。表10-5列出高速工具钢冶炼方法与合金元素回收率。如果采用返回料冶炼时，电弧炉的烧损率更大，其回收率更低，而中频感应炉的回收率变化很小。因此，在使用部分返回料冶炼高速钢时，中频感应炉的优势更加明显。

表10-5 高速工具钢冶炼方法与合金元素回收率

在中频感应炉内调整化学成分比电弧炉容易。因为，前者依靠感应电流加热钢液，调节温度方便，给成分调整提供充足的条件。电弧炉保持钢液温度和调温不便，同时受到石墨电极增碳的影响，不能提供充足的时间。因此，在准确控制化学成分方面，中频感应炉比较有利。

（2）充分利用返回料冶炼高速钢 高速钢生产企业和使用部门产生大量返回料。有效利用返回料可以节约大量战略元素Cr、W、Mo、V、Co，具有重要的意义。中频感应炉是回收返回料冶炼高速钢的最佳方法。因为感应加热升温速度快，合金元素氧化、挥发损失少，回收率高。这点是中频感应炉冶炼高速钢的优点之一。利用部分返回料冶炼工艺，可以回收30%～50%本钢种返回料。这对回收利用资源和降低成本具有双重作用。

（3）中频感应炉冶炼高速钢的局限性

1）感应炉冶炼浇注的钢锭，不能改善碳化物不均匀性、碳化颗粒粗大，以及碳化物偏析等缺陷。

2）中频感应炉冶炼，在降低非金属夹杂物，以及提高钢的纯洁度方面还存在不足。

3）感应炉冶炼浇注钢锭，成材率比较低。

总之，以上不足之处，将通过与电渣重熔组合成双联工艺加以弥补。

2.电渣重熔高速钢的特点

高速钢是高碳高合金莱氏体钢。钢中含有大量的合金碳化物，这些碳化物既是高速钢组织的重要特征，又是使高速钢具有高硬度、高热硬性、高耐磨性的基础，同时也是影响高速钢质量的关键因素。因为钢中碳化物的数量、类型、尺寸大小以及分布的均匀性等因素，对高速钢的特性和工艺性能都产生重要影响。(www.xing528.com)

高速钢中碳化物分布的均匀性和碳化物颗粒的大小等，可以通过电渣重熔加以改善。另外，钢的韧性、塑性同样能够通过电渣重熔得到提高。电渣重熔高速钢的特点如下。

（1）改善钢锭铸态组织碳化物偏析 高速钢的碳化物不均匀分布和碳化物颗粒粗大，根源是由于模铸钢锭铸态组织碳化物偏析。因为模铸时，钢液在锭模中凝固速度缓慢，使碳化物有足够时间长大和偏聚。凝固后钢锭存在严重的碳化物偏析。因此，只有加快钢液的凝固速度，才能减轻碳化物偏析，从源头减少钢中碳化物缺陷。

电渣重熔是减轻高速钢钢锭碳化物偏析的有效方法。因为电渣重熔时，钢液的凝固速度快，大大缩短了碳化物长大和偏聚的时间，减轻了碳化物的偏析，使其分布均匀，颗粒细化。

（2）提高了钢的纯净度 通过电渣重熔高温熔渣的精炼，高速钢中杂质元素和非金属夹杂数量明显下降，钢的纯净度得到提高。表10-6给出冶炼方法对W6Mo5Cr4V2钢经电渣重熔后的净化效果。从表中数据可知：经电渣重熔后，与电弧炉冶炼工艺对比，钢中含氧量降低55%、含氮量降低57%，各类夹杂物的数量也明显下降。

表10-6 冶炼方法对W6Mo5Cr4V2钢中[O]、[N]夹杂物的影响

（3）改善了钢的韧性和抗弯强度 冲击韧度是高速钢的重要力学性能，对于高碳高合金的高速钢尤为重要。通过电渣重熔精炼，提高了钢的纯净度，改善了碳化物的偏析，并且细化了碳化物颗粒等，使钢材质量明显提高，其中包括使钢的韧性提高。表10-7列出冶炼方法对W6Mo5Cr4V2钢室温冲击韧度的影响。

表10-7 冶炼方法对W6Mo5Cr4V2冲击韧度的影响

由于电渣重熔改善了铸锭中碳化物的偏析，使钢材中碳化物的不均匀性明显改善，从而提高了高速钢的抗弯强度。表10-8列出碳化物不均匀度对W18Cr4V钢性能的影响。电渣重熔后，高速钢的碳化物不均匀度不大于3级。

表10-8 碳化物不均匀度对W18Cr4V钢性能的影响

综上所述，中频感应炉具有利用本钢返回料和控制化学成分的特点；电渣重熔能减少碳化物偏析、细化碳化物颗粒，减少钢中非金属夹杂物，提高钢的纯净度等特点。因此，将两者组合而成的双联法冶炼高速钢的工艺方法，是能够比较合理地解决高速钢存在的质量问题。配合相应的锻轧开坯和热处理等工序，可以生产出品质优良的高速钢钢材。