模具材料的熔炼和精炼

模具材料的熔炼和精炼
工模具钢用电弧炉熔炼。

将经过成分分类管理的废钢装入电弧炉，并使之与石墨电极产生电弧来进行熔炼，这就是电弧炉熔炼（Electric Arc Furnace Melting）。

其炼钢规模最小至5t左右，而最大可达到200t级。

电弧炉熔炼过程本应是在氧化精炼之后，再经还原精炼进行成分调整。

不过当今一般只是在电弧炉中进行熔化及氧化精炼，而还原精炼步骤是利用炉外精炼来完成的。

被称为LF、RH、AOD精炼等的方法即属于炉外精炼。

图6-3所示为电弧炉熔炼和炉外精炼工艺。

LF是Ladle Furnace（钢包精炼炉）的简称，于20世纪70年代初期由当时的日本特殊钢（现在为大同特殊钢）研制而成。

这是将经电炉熔化的钢液移到钢包中，并在利用石墨电极通电保温的同时进行熔渣精炼的过程。

另外，还从炉底通入氩气加以搅拌来促进精炼。

LF的特点：在品质方面可以控制成分达到超低硫（S）和低氧（O）来实现纯净钢熔炼，在生产方面可以省略还原步骤来提高生产率，并可精确控制铸造温度以便调整浇注时间。

如上所述，LF为提高电炉的生产率及材料品质做出了很大贡献。

图6-3 电弧炉熔炼和炉外精炼工艺
RH脱气法也是炉外精炼的一种，于1959年由西德的鲁尔（Ruhrstah）公司（现为蒂森克虏伯公司）和贺利氏（Heraus）公司联合研制。

将钢液移至钢包后，把带有浸入管的真空室罩套到钢液上，然后进行减压即可将钢液抽上来；同时向单方向浸入管吹入提升气体可使钢液形成回流，钢液在通过真空室时得到脱气。

该方法的特点是：钢液与真空的接触面积大，从而脱气效率高，而且容易进行成分控制。

现已形成了电弧炉—LF—RH脱气的连续配套精炼技术，并与后续的连续铸造工序相贯通的制造方法，广泛用于结构钢等的生产[2]。

AOD（Argon Oxygen Decarburizing）是氩氧脱碳精炼法。

此方法于1950年由联合碳化物（Union Carbide）公司开始研发，到了1968年由乔斯林钢铁（Joslyn Steel）公司（现为史莱特钢铁公司）实现了工业应用，现已成为不锈钢精炼的主要方法。

其过程是将钢液装入AOD炉后，从炉底侧壁吹入氩气和氧气，使碳（C）转化成CO气体，可抑制铬的氧化而达到极低含碳量水平的脱碳。

随后又开发出了AOD-VCR精炼法，即通过在AOD上附加减压精炼功能，实现了无吹氧低碳范围脱碳工艺，为制造碳、氮含量极低的不锈钢做出了贡献。