【摘要】通過分析存在拋光麻點問題的大型汽車模具，確定為鋼中夾雜物的影響，利用掃描電鏡確定了夾雜物成分及具體來源，通過氬氣保護澆注系統優化，有效防止了澆注過程鋼液的二次氧化。通過模內充氬優化，降低了澆注系統內氧含量，以上工藝措施有效地控制了鋼中夾雜物水平。
關鍵詞：模鑄；夾雜物；氬氣保護；模具鋼
2試驗材料與方法
2.1試驗材料制備
對存在缺陷的樣品通過探傷（UT）定位、低倍確認及掃描電鏡成分分析等手段，更終確定夾雜物的具體來源。
3夾雜缺陷定性
對試樣進行解剖后，在低倍顯微照片上發現了明顯的大顆粒夾雜物，具體如圖1所示。
對大顆粒夾雜物缺陷進行掃描電鏡分析，其成分主要為Al的氧化物，同時含有Mn及少量Cr的氧化物，具體結果如圖2及表2所示。由此可以判斷，該夾雜物的產生主要是由于澆注過程中鋼液二次氧化所致。
通過對試樣中存在的夾雜物進行定性分析可以看出，該夾雜物主要是由于澆注過程鋼液二次氧化所致，因此，需對澆注過程氬氣保護系統進行優化研究。
4.1模鑄工藝流程
4.2氬氣保護澆注系統優化
原氬氣保護裝置為喇叭筒型，澆注過程鋼包水口與中注管漏斗磚之間距離偏大，并且三者之間不能實現完全無縫連接，無法實現全封閉澆注。由于氬氣保護裝置存在先天缺陷，使澆注過程鋼液與空氣接觸，二次氧化的幾率較大，不利于保證產品質量。為了解決此問題，需要開發新型的全封閉氬氣保護裝置。基于現有澆注設備所具備的升降功能，本研究設計出了一種新型氬氣保護罩，歷經4次改進，更終形成可伸縮式全封閉氬氣保護罩，澆注時可實現全封閉澆注，整個澆注過程鋼水與空氣隔絕，減少了鋼水二次氧化、過程結冷瘤等現象。
4.3模內充氬優化
澆注前對鋼錠模內進行模內充氬，將鋼錠模內存儲的空氣排出，保證鋼水進入澆注系統后不與空氣接觸，減少鋼水二次氧化。本研究對鋼錠模內充氬過程中氧氣濃度變化情況進行標定，確定合適的充氬時間，既能減少鋼錠模內氧氣濃度又能減少氬氣使用量，在較低成本條件下實現更好的效果。鋼錠模內氧氣濃度隨充氬時間的變化情況如表3所示。
從表3中可以看出，隨著模內充氬時間的延長，鋼錠模內氧含量呈下降趨勢，充氬15min后氧含量達到穩定狀態1.2738hh鋼材價格，繼續充氬氧含量始終保持在17.6%左右，沒有繼續降低的趨勢，因此模內充氬時間設定為15min。
通過氬氣保護澆注系統優化和模內充氬優化，使得鋼材探傷夾雜率由1.6%降低至0.08%，有效降低了鋼材廢品率的產生，具體如表4所示。
（1）鋼中大顆粒及異常夾雜物由于澆注過程鋼液存在與空氣接觸的二次氧化過程，導致在澆注過程中形成大量氧化物夾雜，夾雜物進入鋼錠后形成材料內部缺陷，影響模具材料的拋光性能。
（2）通過氬氣保護澆注系統優化，有效防止了澆注過程鋼水的二次氧化；通過模內充氬優化，降低了澆注系統內氧氣濃度，可以有效控制鋼材的夾雜物水平，滿足材料拋光要求。
TheEnd
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