精炼过程对H13热作模具钢中非金属夹杂的影响

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H13钢主要用于热挤压模、铝合金压铸模、热锻压凸模等，是热作模具钢中应用最广泛的钢种之一。H13钢在使用过程中存在因型腔龟裂而报废、使用寿命短，有的甚至没有达到正常使用寿命就失效等问题。控制钢中夹杂物是提高钢材使用性能的有效途径。掌握H13钢中夹杂物的类型、分布、数量、尺寸等性质对控制H13钢中夹杂物是非常重要的。

H13钢生产工艺流程为：配料→电弧炉冶炼→LF精炼→VD处理→模铸→电渣重熔。H13钢采用超高功率电弧炉（EAF-EBT）冶炼，在C≤0.10%、T≥1700℃时出钢，出钢过程采用高纯氩气保护。钢包进入LF工位后设定T≥1600℃，待炉渣流动性变好后再取样分析，并补加合金。在LF精炼成分控制合格后，进入真空处理。钢液经真空处理后模铸成电极母材，用Al2O3-CaF渣系电渣重熔。H13钢化学成分见下表：

元素	C	Si	Mn	S	V	Cr	Mo
含量	0.39	1.08	0.35	0.005	1.00	5.05	1.35

在LF精炼开始、精炼结束、VD处理结束时分别取钢水样和炉渣样。用金相显微镜、扫描电镜系统的研究了LF-VD精炼过程中的夹杂物，计算分析了H13钢冶炼过程中生成Al2O3、MgO·Al2O3类夹杂物的热力学条件。

对精炼过程中H13热作模具钢中非金属夹杂行为的研究表明：

随着脱氧剂的加入，炉渣成分在LF精炼前、LF精炼结束后、VD处理后发生了变化，渣中Al2O3活度分别变为0.01966、0.02299、0.03458。随着炉渣中Al2O3活度的增大，炉渣吸附Al2O3类夹杂物能力减弱，钢中Al2O3类夹杂物去除速度减慢；

钢液在LF精炼前主要以Al2O3、FeS、MgO·Al2O3类夹杂为主；LF精炼结束后以Al2O3和FeS类夹杂为主，还有少量的CaO·Al2O3类复合夹杂物；VD处理后以Al2O3类夹杂为主。随着精炼的进行，夹杂物数量和面积逐渐减少，并由不规则形状变为规则形状。

在铝脱氧钢的CaO-SiO2-Al2O3-MgO四元渣系中，钢中[Al]含量分别为1.2、5.02、31.9ppm,当[Mg]含量分别在0.67～26.05、1.7397～66.735、5.568～232ppm时，会形成MgO·Al2O3；当[Mg]含量分别小于0.67、1.7397、5.568ppm时，MgO·Al2O3则会分解形成Al2O3。

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