38CrMoAl是含鋁氮化鋼，經(jīng)滲氮化學(xué)處理后，鋼的氮化層中形成氮化鋁（AlN），通過(guò)AlN的彌散硬化作用可以提高鋼材的表面硬度和強(qiáng)度，同時(shí)所形成的氮化物熱穩(wěn)定性也很高，一般在600℃～650℃時(shí)仍能保持一定的硬度。所以38CrMoAl通常用來(lái)制造有特殊要求的零部件，如汽缸套、齒輪、高壓閥門(mén)、蝸桿和磨床主軸等。

38CrMoAl鋼是不易冶煉、連鑄的鋼種，鋁是38CrMoAl鋼中的主要成分，由于鋁極易氧化，在冶煉時(shí)具有熔點(diǎn)低（660℃）、比重?。?.68g／cm3）、不易加入等特點(diǎn)，冶煉收得率極不穩(wěn)定，成分不合格率較高。以前多采用EAF+LF+VD+Ingot工藝，為保證鋼中Si、Al合格，采用爐后除渣方式，Al回收率不穩(wěn)定，模注生產(chǎn)過(guò)程使用加高帽口、碳化稻殼，鋼材易出現(xiàn)點(diǎn)偏、縮孔等缺陷，并且表面質(zhì)量差，成材率低。近年來(lái)，為解決上述問(wèn)題，國(guó)內(nèi)有些企業(yè)在小方坯上連鑄機(jī)上連鑄38CrMoAl鋼得以成功。但因38CrMoAl鋼中含鋁量是常規(guī)鋼種的30倍左右，采用連鑄后工藝因鋼中Al含量高易出現(xiàn)水口結(jié)瘤，影響連澆。

總之，38CrMoAl鋼連鑄水口結(jié)瘤、鑄坯表面質(zhì)量差、低倍點(diǎn)狀偏析是生產(chǎn)中經(jīng)常碰到的問(wèn)題，并且鑄坯尺寸越大，鋼材點(diǎn)狀偏析越嚴(yán)重。

為解決上述問(wèn)題，滿足生產(chǎn)大規(guī)格38CrMoAl鋼材的要求，我們?cè)囼?yàn)開(kāi)發(fā)了大方坯連鑄機(jī)連鑄38CrMoAl工藝，并長(zhǎng)期量產(chǎn)。

70tCONSTEEL EBT EAF→70tLF（VD）→弧形R16.5m，250mm×280mm、410mm×530mm兩斷面大方坯連鑄機(jī)。

38CrMoAl鋼成分控制目標(biāo)見(jiàn)表1。

表1成品化學(xué)成份（單位：%）

2.3.1Consteel電爐

鋼鐵料由統(tǒng)料和生鐵（或鐵水）組成。出鋼溫度≥1620℃，出鋼時(shí)嚴(yán)禁下氧化渣。鋼包火數(shù)≥3火；不允許使用冶煉含Si鋼后的鋼包。合金和渣料隨包烘烤，烘烤時(shí)間≥40min，不允許使用Si-Fe和Si-Mn合金；合金先按42CrMo配入。不加鋁以外的脫氧劑和脫硫劑、精煉劑，粗脫氧鋁3kg/t鋼。

2.3.2LF精煉爐

白渣保持時(shí)間≥30min，調(diào)渣時(shí)不許用炭化硅和Si-Ba等含Si的原料。取全分析樣溫度≥1570℃，根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整（除Al和Si）合金，合金調(diào)整完畢后升溫至1600℃～1610℃停止加熱，大氬氣攪拌，加鋁錠，鋁按100%回收控制到0.95%～1.00%，吊包前軟吹氬時(shí)間保證15min。連鑄的吊包溫度：1590℃±5℃。

鋼包上臺(tái)溫度：1590℃～1595℃。中包大火烘烤≥5h。長(zhǎng)水口與大包之間采取氬氣環(huán)保護(hù)。連鑄時(shí)中間包采用無(wú)碳中包覆蓋劑、結(jié)晶器采用38CrMoAl鋼專用保護(hù)渣。采用4#冷卻曲線。液相線溫度1510℃。中包過(guò)熱度≥40℃。拉坯速度：根據(jù)過(guò)熱度拉速控制在0.8m/s～1.0/s。電磁攪拌：M-EMS300A，3HZ；F-EMS300A，12HZ。

連鑄坯應(yīng)進(jìn)行坑冷，坑冷時(shí)間≥24h。

精煉過(guò)程爐渣樣分析結(jié)果如表2。

表2 精煉過(guò)程爐渣樣分析結(jié)果（單位：%）  

通過(guò)表2分析，與冶煉一般鋼種相比，爐渣成分發(fā)生變化。因冶煉控制了入爐Si質(zhì)材料，渣中堿度平均提高8左右，SiO2平均降低20%左右，Al₂O₃平均提高15%左右。在LF精煉爐取全分析時(shí)，鋼中Si（0.13%～0.15%），為保證鋼中Si合格，在吊包前補(bǔ)加了Si-Fe。說(shuō)明過(guò)程有效地控制了鋼中Si，為合金化加Al提供了工藝保障。

在此工藝下，鋼中Al回收率平均97.6%。

鋼中氣體分析值見(jiàn)表3。從表3可以看出，由于冶煉38CrMoAl盡可能避免Si質(zhì)材料入爐，采用Al粉脫氧，鋼中氧較一般鋼種低。L-1φ40mm材、L-2［O］是在加完合金Al后的結(jié)果，故［O］較低。鋼中［H］較一般鋼種相當(dāng)。

表3 鋼中氣體分析值

連鑄坯進(jìn)行坑冷，表面質(zhì)量良好，無(wú)夾渣、裂紋等缺陷（酸洗后的連鑄坯表面見(jiàn)圖1、圖2）。連鑄坯試片無(wú)缺陷，質(zhì)量評(píng)定結(jié)果見(jiàn)表4。酸洗后連鑄坯試片情況見(jiàn)圖3、圖4、圖5。

表4 鑄坯質(zhì)量評(píng)定

圖1 鑄坯表面質(zhì)量

圖2 鑄坯表面質(zhì)量

圖3 鑄坯酸洗試片（S1）

圖4 鑄坯酸洗試片（S2）

圖5 鑄坯酸洗試片（S3）

圖6 浸入式水口澆鋼后外貌

在鑄坯橫斷面沿中軸十字交叉由上至下、左至右取18點(diǎn)，中心位于5、15點(diǎn)，分析結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 鋼中成分（單位，%）

從表5中可以看出，與成分較為均勻的成品結(jié)果相比，連鑄坯中的P、S、Mn、Cr、Mo、Si元素偏析不大，而連鑄坯中由外向內(nèi)C顯示出正偏析，Al顯示出較大趨勢(shì)的負(fù)偏析（見(jiàn)表6），由此判斷：C、Al比重較小，該鋼種的鋼水在結(jié)晶器中進(jìn)行了選分結(jié)晶。從理論上講，38CrMoAl粘度較大，不屬于裂紋敏感性鋼種，因此，在實(shí)際連鑄生產(chǎn)中，為避免C、Al兩元素出現(xiàn)大的偏析，可探討增大比水量的可能性。

表6 鋼中成分偏析（單位， %）

L-1-6六連澆結(jié)束后，對(duì)1、2、3流浸入式水口進(jìn)行了破壞觀測(cè)（如圖6）。與2連澆結(jié)瘤水平大致相當(dāng)。在連澆過(guò)程中浸入式水口較為正常，未出現(xiàn)結(jié)瘤。第3爐（L-1）3流浸入式水口曾出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，但經(jīng)提高拉速之后，堵塞有所改善。

連鑄坯的加熱、軋制執(zhí)行現(xiàn)38CrMoAl工藝。產(chǎn)材檢驗(yàn)結(jié)果如表7，低倍檢驗(yàn)結(jié)果如表8，高倍檢驗(yàn)結(jié)果如表9。軋后φ40mm材表面見(jiàn)圖7、圖8，材表面無(wú)大缺陷，稍加修磨可上交。材經(jīng)探傷無(wú)缺陷。

由表8、表9看出，檢驗(yàn)結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

表7 試驗(yàn)38CrMoAl力學(xué)性能

圖7 38CrMoAl材表面

38CrMoAl連鑄后，成材率94%，比715kg模鑄錠型成材率平均80%提高14%。

通過(guò)在250mm×280mm、410mm×530mm兩斷面大方坯連鑄機(jī)6連澆38CrMoAl鋼試驗(yàn)結(jié)果證明，產(chǎn)材后檢驗(yàn)指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)要求，達(dá)到了試驗(yàn)?zāi)康?，為連鑄38CrMoAl大方坯量產(chǎn)及擴(kuò)大38CrMoAl產(chǎn)材規(guī)格提供了依據(jù)。

連鑄38CrMoAl，連澆過(guò)程基本正常，基本未出現(xiàn)水口嚴(yán)重堵塞現(xiàn)象。與模鑄相比，可提高成材率14%，可大幅降低生產(chǎn)成本。