高锰钢的熔炼工艺守则

1、适用范围

本工艺守则适用于中频炉(碱性炉衬)熔炼浇注高锰钢、超高锰钢锤头，衬板及齿板等高冲击耐磨铸件。

2、作前的准备

(1)操作工在进人工作岗位前首先要穿戴好劳动保护品；(2)准备好各种工具：样杯、取样工具、打渣耙子、捣料杆；(3)造渣剂、集渣剂、变质剂、脱氧剂、调整成分合金必须烘烤干燥；(4）检查钢水包，炉体状态，均应完好；(5)称重器具应符合使用要求；(6)检查测温仪处事良好状态；(7)检查中频炉设备，使其保持正常运转。

3、化学成分(表3)

表3化学成分（%）

4、原材料

(1)回炉料  回炉料使用同牌号的废铸件，浇冒口，同牌号的“铸余”，按牌号严格区分存放，不允许有粘砂.如果带有粘砂，应做必要的技术处理后入炉，块度最大不超过300mm。

(2)废钢  必须是干净碳素钢，对化学成分要求P<0.03％,S<0.03％,Si<0.4％，并保持钢料于燥，使用前取代表性废钢化验复检，作为配料计算依据。

(3)铁合金  每批铁合金进厂必须附有厂家提供的合格证，并化验复检，合格后入库；每批铁铁合金必须根据不同牌号、不同批次分开堆放作好明确标识。

(4)造渣剂  造渣剂选择为CaO及CaF2粒度≤20mm,必须保持干燥；须用厚塑料袋密封存放，不得破损；使用前转入专用密封容器，取用完立即密封好。

(5)脱氧剂：①硅钙(Ca-Si)合金，含Ca量28-31，含Si量60,粒度，块3-8mm,粉70目-1mm；②纯铝，按GBll96-83国标中一级要求采购，形状，铝丝或铝块。

(6)变质剂稀土硅铁合金l#(含20％-22％Re)，按GB4137-84国标中FeSiRe21标准采购，粒度0.5-5mm,使用前必须烘烤干燥。

5、配料

(1)高锰钢、超高锰钢配料规定：回炉料(本钢种)的加入量不得超过总钢水量30％；其余新炉料70％，不得使用粘砂严重，带油污、泥砂严重的炉料。必要时须采取技术处理后使用。(2)操作人员要清楚掌握炉料的化学成分：回炉料、废钢、各种铁合金等，不得使用没有化验分析过的炉料。(3)要掌握好熔炼过程各元素的烧损和控制回收技术。(4)根据上述要求，应进行认真的配料计算，并结合炉前化验结果不断提高控制化学成分的操作水平。

6、熔炼工艺

1）装料

(1)装料操作无论冷料热料都应轻轻放入炉内，以防冲击损伤炉衬。

(2)装料顺序：①底部先加入2％(钢水重量的百分比)、粒度≤20mm的底渣，底渣CaO80％,CaF220％；②废钢-回炉料钼铁-高碳铬铁-高碳锰钢（减去预脱氧所需之余量)，随炉加入；③电解锰-合金化时加入；④钛铁-出钢前经脱氧后加入；⑤变质剂-出钢后钢水包中加入。

(3)装料原则：底渣上先装小料或熔点低的料，以尽快形成熔池，大块回炉料置于坩埚的中部或中上部，有利于顺利熔化，装料应“下紧上松”，大小搭配，密实，防止搭桥，便于捅料。

2）熔化

(1)开始送电5～8分钟内供电60％左右功率，待电流冲击变稳定后，将功率调大快速熔化。熔化过程中为防止钢料“架桥”应不断捅料，陆续加料，直到全熔。(2)底渣熔化，钢液表面形成适当的渣层覆盖，可减少热损失、保护钢液面，减少金属氧化吸气，还能部分脱P、脱S；随时观察，用CaF调整渣的粘稠度至正常。(3)整个熔炼过程，不允许钢液面裸露在空气中，如有裸露应及时添加一些碱性渣将其覆盖。(4)炉料化清后，1400℃时，用集渣剂扒净熔渣，重新造碱性渣、升温。(5)当钢液温度升到1540℃时进行预脱氧，预脱氧先加高碳锰铁0.2％，再加Ca-Si块0.1％(钢水重量的百分比)，(如需调硅，可先加高碳锰铁0.1％，再加硅铁0.05％-0.1％，最后加Ca-Si块0.1％)；加入顺序：先Mn后Si，再Ca-Si,以减少夹杂物，净化钢液。(6)预脱氧后可取熔毕样送化学分析，取样前对钢液进行搅拌，探炉底，确认各种炉料(尤其是高熔点铁合金)全部化清，再取样送分析(全分析)；化学分析取样部位：插到钢液深150mm左右处(化学分析取样注意点下同)。

3）精炼—脱氧，升温，合金化

(1)升温、脱氧：在升温过程中不断调正碱性渣的粘度，观察渣的流动性和熔点，并在渣面上加少许Ca-Si粉(加入量为0.1％—0.2％)，或其他Fe-Si粉、AL粉对钢液扩散脱氧(调正渣的粘度也可用少量CaF2或耐火砖废碎块粒)。

(2)合金化：温度升高后，1540℃可合金化加电解锰，应该分期分批逐次加入，每次的加入量和熔化速度相匹配，不可因加入量过大，容易“沉底”，造成成分控制偏差，加入的合金不要与渣液相接触，否则影响回收率。

(3)加电解锰时，先期只加入粗算量的85％-90％，待第一次化验结果出来后再计算，决定还加不加或加多少。

(4)电解锰加完后，进行搅拌钢液，使之均匀；取样，根据结果做最终调正。电解锰必须在出钢前8分钟内加完，如果钢液温度已到出钢温度则必须降低功率，待合金元素加完再调正温度出钢。钛铁一经脱氧后，出钢前2分钟加入。

(5)当钢液温度达1500℃左右时，应继续对渣面进行扩散脱氧(并根据需要决定是否换渣)，使渣的颜色变浅、变白，合金元素调整完毕，温度合适，进行终脱氧，插AL0.10％(钢水重量的百分比)，继续送电2分钟即可出钢。

4）出钢

(1)出钢前要求：化学成分合格，脱氧良好(取样看脱氧)，出钢温度1520～1550℃。采用测温枪测温度，炉前不好测温时，可以用炉前读秒法，结膜时间控制在20-24秒，温度为1380-1420℃。(2)钢水包提前清理干净，烘烤至红色≥700℃。(3)停电出钢。(4)钢渣混出，钢水包内放置经烘烤过的0.2％Ca-Si及0.3％稀土硅铁合金(加入量为钢水重量的百分比)；Ca-Si含Ca28％～31％，含Si60％，粒度3～8mm；稀土硅铁合金1号，含20％～22％Re，粒度0.5～5.0mm；均用冲入法变质处理。(5)变质后钢水镇静4～8分钟(最好控制在5～6分钟)。(6)镇静后取成品样化学分析。再次检查钢水脱氧情况，观察脱氧是否良好，脱氧良好时圆杯试样应收缩凹形状，否则需要进行一次插AL(铝)脱氧，加入量0.15％～0.25％(钢水重量百分比)。(7)浇注时对钢液面进行挡渣浇注。高锰钢铸件的冶炼方法：用废钢、锰铁、铬铁为原料，用中频感应电炉冶炼，首先加废钢，熔化后加铬铁，全部熔化后加锰铁，温度升到1580～1600℃停炉，出炉温度在1520～1560℃之间，浇包内放铝0.05％～0.10％脱氧，然后进行浇注，浇注温度在1410～1450℃之间。

5）浇注

(1)掌握好钢水镇静4～7分钟（最好控制在5～6分钟)内开始浇注，如钢水包内镇静超过10分钟，需增加插铝0.1％脱氧。

(2)浇注温度：大锤头，大衬板(高锰钢)浇注温度为1395-1415℃；消失模生产的铸件浇注温度为1430-1450℃。(3)浇注速度：慢-快-慢，充型中期浇注速度快，后期应慢一些。(4)注意型内挡渣措施。(5)及时补浇冒口和砂型引气，点火。

6）高锰钢铸件开箱时间

高锰钢铸件浇注后要适时松箱，以免阻碍铸件收缩。高锰钢铸件导热性能差，收缩大，铸态强度低，铸造应力大所以落砂出箱时间要比碳钢长。中小件4～12小时，大型件14～30小时。

7）高锰钢铸件浇冒口切割及铸件焊补

(1)切割：高锰钢铸件浇冒口采用可移动的悬挂式砂轮机切割；许多单位习惯用氧乙炔切割，最好在热处理后一次快速切割，以减少铸件裂纹，防止碳化物重新析出；切割时要把铸件浸在水中，只露出需要切掉的部分；如果不能浸水中，应该采用流动的水对切割过的部分及时进行冷却。被切割的表面应再打磨3～5毫米，把切割时产生的微裂纹和受热影响区组织性能变坏的金属层磨掉。

(2)焊补：高锰钢可以焊补，为使补焊后部位的金属仍然得到奥氏体在组织，采用Mn／C比要高并含钼的焊条：可以用交、直流焊接，由于药皮中含锰高，焊接时黄烟大，要注意环保。焊补前要把需焊处清理干净，磨掉所有微裂纹；焊条直径应小，使电流尽量小，采用短弧焊保证焊透并减少热影响区的宽度和深度。

(3)直流焊接中，焊条应接电源正极，焊件必须有效地接地。反接铸件受热严重，难以焊透；交流焊接，其空载电压应不低于70伏。

高锰钢焊补前已经水韧处理，焊补前不可预热；为减少热影响区采用断续分段焊补，每段长50～60毫米，分散焊补的热量。每焊一段立即锤击焊接金属，使锤击产生的压应力和焊后冷却产生的拉应力互相抵消。