生產製造高潔淨高均質超細晶高品質4Cr13超鏡麵塑料模具鋼

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生產製造高潔淨高均質超細晶高品質4Cr13超鏡麵塑料模具鋼技術介紹（包括技術的先進性、技術要點、主要技術參數、性能指標等）。

目錄

1.技術的先進性

我國傳統冶煉鋼鐵材料中短流程用廢鋼當原料，採取電弧爐加LF爐再加RH爐或VOD等設備生產；長流程採用高爐加轉爐加LF爐再加RH或VOD爐生產，渣係為生石灰加白雲石加點螢石造渣，每噸鋼50kg左右。傳統冶煉生產純鐵是採用氧槍吹氧從而達到深度氧化還原反應，純鐵可達到C≤20ppm；S≤10ppm；P≤20ppm，但也是此傳統工藝技術的極限值，產品無法達到更高純度的S、P含量。同時傳統技術對冶煉過程中不可避免的和已溶入鋼中的Al2O3、AlN和TiN等高熔點又極其穩定的硬性夾雜物的提純一直都是一項技術難題，傳統冶煉方法對於製造先進材料出現了技術瓶頸。

我公司發明的新技術採用電離的先進理論，可以有效解決傳統冶煉的技術難題，對鋼中的S、P、O、H、N；5大低熔點Sn、Pb、As、Sb、Bi及Al、Ti、Ca等13個有害元素達到深度再提純。我公司產品經過核心技術冶煉可達到高潔淨高均質超細晶的先進材料，並已經產業化成熟，可進行市場銷售。

2.如何實施核心電離冶煉技術方案

第一步，本項目使用寶鋼或鞍鋼等生產的純鐵作為公司生產原料，在改裝後的中頻爐上進行第一次再提純。首先，在控制對鋼中有害的13個元素全面達到高純的前提下，再參照最終產品的性能要求，還會在此時進行有針對性的提純，額外控制特定的有害元素使其達到最低值。例如H13針對S的含量有嚴格要求，因此生產H13的原料優先考慮提純S越少越好的設計方案。如超低溫鋼優先考慮P、H兩個元素，所以會針對性設計提純方案使得鋼中P、H含量達到最低值。以上為我公司利用電離技術為獲得高純度純鐵的生產工藝和方法。

第二步，在相同設備上以第一步獲得的有針對性的高純原料為基礎，然後按照生產不同品種鋼添加不同含量的合金元素，這個過程不可避免的會產生二次污染，所以本項目針對相應的材料都需要先進行提純，所有輔助材料例如脫氧劑，渣系原料等等都通過核心技術提純，使這些材料由原來的「化工級」提升為「試劑級」，以此方式達到控制二次污染的總量。我公司認為生產高潔淨先進模具鋼材料是一項全鏈條式系統性工程，涉及到生產中方方面面的問題。

第三步，現在將前兩步獲得的高潔淨先進材料通過電渣重熔再次精煉、提純等工藝最終達到高潔淨高均質超細晶。首先，解決了因為生產品種鋼會多次添加各種原材料，再加爐體污染等輕易導致S，P污染體量大於50ppm的問題，同時也解決了在細化晶粒的過程中不可避免的污染更多的有害元素。其次，本項目解決了怎麼使鋼快速冷卻凝固的問題。第一，通過設計加速冷卻水的流量和控制冷卻水的進水溫度。第二，在精煉時溶入金屬Na、Mg、Li、K低熔點元素，在可幫助細化晶粒的同時大幅改善鋼的均質性。為此，生產一種成熟的高潔淨高均質超細晶的先進材料，是需反覆調整生產工藝和生產流程，最終產品要想獲得最優異的力學性能並非易事。

3.電離技術的工作機理

我公司通過十多年的不斷探索和研發獲得高潔淨高均質超細晶的先進材料，其中核心工作機理是從電渣重熔得到啟發。渣系配方傳統用CaF2和Al2O3的二元渣系改為CaF2和BaO渣系，脫S效果提高十分明顯。傳統電弧爐冶煉會增N，從中領悟一個新的提純方法，冶煉溫度在1600℃-1800℃高溫下，各化合物分子結合力弱的是容易電離出帶正電的金屬離子。如BaO在高溫下是完全電離得正二價的金屬Ba，為此用分子間結合力更弱的Li2O、K2O、NaHCO3，Na2O和SnO2、ZnO，GeO2，BaO，SeO，TeO，五氧化二碘等氧化物產生電離就容易得多。再通過設備的設計由一個面再到整個熔池中電離出帶正電荷的高能量級金屬離子與鋼中殘留低含量的如Al2O3、AlN和TiN等充分發生反應。利用電離設計使其有害元素分解是提純的關鍵第一步，然後設計使其在冶煉中形成新的化合物能從鋼中溢出，最終達到提純的目的。另外在高均質和超細晶的傳統方法之上也加入了核心電離技術的理念，最終產品相關檢測數據完全可以支撐我公司的創新技術理論。

在高溫下，採用電離對鋼中殘留有害元素進行的提純技術。從研發初期對電離現象的理解到提純工藝的完全成熟且產業化後，公司發現在實際生產中電離技術增加成本十分有限，從產業角度還有可降低運營成本的可能性，更是降低能耗，綠色環保的全新冶煉技術。為了使電離技術的工作機理更有說服力，同樣在A級電解銅試驗生產了5爐，結果從銅純度99.9935%（4N）提升至99.9992%（5N）,其中雜質硫從15ppm降至0.53ppm，最終通過電離技術獲得5N級高純銅原料。

因為充分掌握了如何利用電離技術提純，所以也可以在試成產時「逆向操作」將提純技術演變成合成技術。在冶煉高溫條件下，熔池中加入Al2O3、TiO2和B2O3以及充入氮氣，電離出的正三價Al、Ti和B離子與氮氣反而是合成AlN、TiN和CBN，最終產品檢測結果也證明「逆向操作」可行。檢測結果為（%）：N含量0.022；Al含量0.019；Ti含量0.023；B含量0.0006；TiN含量0.03；AlN含量0.029以及CBN含量0.0014。

4.主要參數

採用電離技術提純對S、P、O、H、N以及5大低熔點Sn、Pb、As、Sb、Bi及Al、Ti、Ca等不同有害元素提純方法實施時又不完全相同，如用BaO催化劑電離提純僅對S元素有效，對其他元素特別是P沒有任何效果。但用Li2O為催化劑電離提純對P非常有效，還能確保使鋼中的P含量少於6ppm。為此，使用電離技術針對13個有害元素提純後可達到：S、P均少於6ppm；H＜2ppm；O、N我公司長期檢測跟蹤少於20ppm；另5大低熔點有害元素Sn、Pb、As、Sb、Bi確保總量少於60ppm，單個元素少於30ppm；Al＜20ppm；Ti和Ca均少於5ppm。通過電離技術提純和電渣重熔後的材料夾雜物最大尺寸小於5μm，同時材料中的硬性夾雜物基本被去除，通過電鏡分析的結果證實殘留的夾雜物為SiO2軟性夾雜物，先進材料的優異特性自然大幅提升達到更高級別。

5.性能指標

我公司生產的316L不鏽鋼拉拔微絲直徑0.02mm優於日本新日鐵公司，在河北安平拉絲生產廠家大批量使用後的結果都能予以證明。 我公司生產的4Cr13超鏡麵塑料模具鋼得到富士康、上海大眾-納鐵福、萬向集團江蘇森威公司的大批量使用結果證明公司產品平均壽命優於瑞典一勝百和日本日立公司同類產品，這是長期研發創新的成果。