工艺方法研究
（杭州汽轮铸锻有限公司， 浙江杭州311106）
随着铸钢制品的品种越来越多，质量要求也越来越高，对钢液中的气体含量和非金属夹杂进行控制，以及铸钢中的气孔、热裂纹、脆性裂纹等冶金缺陷进行分析，这两个方面都是影响冶炼质量的重要因素，也是铸造企业提高产品质量的关键。根据研究发现，选择合适的冶炼炉，采用真空冶炼技术，可以有效减少冶炼过程中的气体含量和非金属夹渣物含量。在此基础上，探索无真空条件下铸造钢的冶炼技术，可以有效提高铸造钢的质量。铸件在实际生产中对其冶炼工艺的要求很高，在生产前期准备阶段，要按照铸钢零件的使用特点选择最科学的冶炼工艺来进行零件的生产和制造，这是铸钢零件生产成功的基础。在铸钢件的实际生产阶段，要根据生产操作要求，选择合适的冶炼工艺和方法，特别是要对原材料废钢的使用进行严格控制，并对生产过程和原材料作好记录，便于出现问题时可以及时检查。
电渣熔体因其组织致密、纯度高、成分均一，可用于高综合性能的毛坯制作。美国、德国、瑞典等国家的电渣重熔设备和技术较为成熟，在航空航天、军工、核电等领域得到了广泛应用。在热平衡计算、渣系开发等理论中，国内已有许多原创性研究，沈阳铸造厂将电渣熔铸技术应用于水轮机导流叶片的生产，其杂质元素含量低、组织致密、材料利用率高，使其塑韧性、抗疲劳、抗空化等性能得到明显改善。以电渣连铸、可控气氛及液态电渣浇注为代表的电渣重熔冶金新技术，与钢铁冶炼过程密切融合，具有广泛的应用前景。
大型铸钢件的铸造工艺复杂、生产周期长、工序多，难免会出现一些铸造缺陷。这些缺陷都会对铸件的外观和内部品质造成不同程度的影响，从而对铸件的服役性能产生一定的影响。要得到高质量的大尺寸铸钢件，就必须对其进行标准化的检测，在铸造产品的质量检测过程中对其进行尺寸检测、机械性能检测和非破坏性检测，是实现其生产过程优化与质量控制的重要手段。
目前，在大型铸钢件中常用的测量方法是手工测量和三维划线仪。然而，现有的测量手段存在精度低、效率低、容易产生人工误差和计算误差等问题，严重制约了铸钢件的生产效率。同时，随着大中型铸钢件的尺寸和形状设计日趋复杂，对其质量提出了更高的要求，传统的尺寸测试已经不能适应大中型铸钢件的尺寸测试需求。近年来，我国在大型铸钢件的尺寸测试方面取得了很大进展，并将光学和智能空间坐标技术应用到了实际生产中，由于该方法具有精度高、效率高、可实现对数据的自动拟合和计算等优点，正在逐步替代传统方法。
在铸造过程中常用的探伤方法有磁粉探伤、超声波探伤、X 射线探伤等。采用磁粉法对试件进行无损检测，仅能对试件的表层缺陷进行无损检测，无法对试件内部缺陷进行无损检测。超声波探伤对被测物体的表面平整度有很高的要求，而且缺陷不能直接显现出来。低能X 光摄影法也有不足之处，如穿透力差、探测效率低、阅片和文件的管理较繁琐。而已经应用到生产中的铸钢件高能X 射线数字化辐射成像系统（DR）拥有穿透能力强、检测速度快、判定直观方便、数字化档案管理方便等优势，可以实现对铸钢件内部缺陷的快速、实时、在线检测，但存在图像重叠等缺陷，难以实现对更高精度的探测与测量，将工业CT 与DR 技术联用，则可解决上述缺陷。基于该技术的高能量密度工业CT/DR 检测技术，在实现铸钢件内表面质量快速、高精度检测方面有着广阔的应用前景。
磷是钢中一种重要的有害元素，它对钢的延展、低温冲击等性能有较大影响，能使钢中极易出现冷脆现象。与脱硫不同，除磷需要在低温高碱、高氧化环境中进行。除磷过程分为前处理、转炉和二次精炼三个阶段。在铁水前处理阶段，采用的工艺方法虽然生成的渣量很少，但首先要进行脱硫，会有一定的温度损耗，同时转炉冶炼的废钢比例也不能过高。由于在转炉中拥有良好的搅拌条件，钢渣很容易被分离出来，但也要求有过高的温度、渣量和氧位。在二次精炼过程中渣量很小，但由于要加热钢水，在脱氧之前要先去渣，因此会产生一定的温度损失。脱磷要求在高氧、高碱度熔渣、低温、强搅拌的环境下进行，实践表明，尽管转炉冶炼过程的脱磷效果很好，但不能一次造渣，无法将磷降到标准要求，因此在生产超低磷钢时，脱磷要分两步进行，首先是铁水预处理和转炉吹炼，其次是转炉初脱磷和转炉深脱磷。
在钢材中溶出的氢气是产生缩孔、白斑、发裂和各种气泡等缺陷的根本原因，而氢的存在使得钢水的强度极限、断面收缩率、伸长率、冲击韧度等性能下降，特别是后两者的性能下降幅度较大，钢中氢气则会严重影响钢的使用性能，目前洁净钢的w（H）一般不超过2×10-6。在线加氢的原理是利用循环泵将氮气注入到钢水中使其在钢水中流动，同时将其中的氢气分散到循环气体中，并将其吸入到通气管中循环往复，直到氮气与氢气达到饱和。在此基础上，对氢分压进行了分析，确定了钢水中的含氢量。通常情况下，要测定氢气需要采样并送交化验室，需要较长的时间，因此不能作为一种常用的测定方法用于实际生产中。在线测氢系统可在40～70 s内完成钢水含氢量的测定，为炼钢人员提供可靠的含氢量数据，对实际生产具有一定的指导意义。
国内外转炉冶炼工艺中去除夹杂物的主要方法之一就是吹氧脱碳，在吹氧脱碳时产生的CO 和CO2等气体会将夹杂物带入钢水中，使钢水中的夹杂物悬浮起来，继而可以实现对钢水的净化。根据多年生产经验，如果脱碳量超过0.4%，可以将钢液中80%的夹杂物除去。但在吹氧脱碳过程中氧不可能100%与碳发生反应，还需要与其他元素发生反应，例如与Fe、Si、Mn、Cr 等元素发生反应，生成FeO、SiO2、MnO、Cr2O3等氧化物及其复合氧化物，这些都是内生氧化物夹杂的主要来源。在吹氧脱碳结束之后，会对钢液展开还原，而还原产物通常会形成SiO2，Al2O3等氧化物或其复合的氧化物，这些还原产物就是内生夹杂物还原产物的主要组成部分。
[4] 刘宇,谯建春,李明生,等.位移幅值对ZG230-450铸钢微动磨损行为的影响[J].机械工程材料,2021,45（7）:46-50.
