弧形连铸连轧生产M2高速钢

　　M2高速钢(我国牌号为W6Mo5Cr4V2)是含有较高含量碳、铬、钼、钨、钒元素的莱氏体钢，长期以来被国内外公认为是连铸连轧工艺难度zui大的钢种之一。

　　目前，国内大多数M2高速钢工业生产流程为电弧炉或工频感应熔炼炉→模铸→热送/退火→锻造→退火→轧制→退火。虽然模铸工艺简单、成本低，但模铸时在铸模内冷却缓慢，结晶前在枝晶间析出大量不均匀分布的大尺寸共晶碳化物，从而形成网状共晶碳化物，大尺寸网状共晶碳化物的存在一直是M2高速钢的核心质量问题，一些未能得到充分溶解破碎的大尺寸网状共晶碳化物会严重影响成品材的综合性能。此类碳化物必须经过高温且较大变形的反复锻打或轧制才能使其破碎，这样就给后续加工工序带来较大负担。另外，由于M2高速钢模铸坯冒口端缩孔较深，坯身部分存在严重的正负偏析，导致组织不均匀性增大，使铸坯废品率较高、成材率低、质量稳定性差。对于M2高速钢传统工业生产流程来说，模铸钢锭大多数需要锻造开坯，然后进行多火次轧制加工，虽然近些年来在轧制开坯取代锻造开坯方面有所突破，但还是需要至少两次热加工才可以生产出成品钢材，这也就导致了加工成本的增加，能源消耗增大。

　　江阴华润制钢有限公司与上海大学、上海大学(浙江)高端装备基础件材料研究院联合攻关，成功开发了M2高速钢连铸连轧工艺技术，解决了M2高速钢连铸连轧生产工艺难题。本项目提出的M2高速钢工业生产工艺流程为电弧炉或工频感应熔炼炉→弧形连铸→热送/退火→连轧→退火。该生产工艺流程能够极大地节能降耗，并且具有成材率高、金属收得率高、质量稳定性高等优势。

　　本项目工业生产的连铸连轧M2高速钢，化学成分见表1。表2是连铸连轧M2高速钢低倍组织评级。由评级结果可知，连铸连轧M2高速钢低倍组织良好。图1是连铸连轧M2高速钢微观组织的OM图和SEM图。与传统工业生产工艺相比，M2高速钢连铸坯的大碳化物尺寸降低约50%以上，二次枝晶间距降低约20%以上。M2高速钢热轧盘条的大碳化物尺寸小于5μm。

　　M2高速钢连铸连轧工艺具有显著的优势，主要表现为：

　　1)流程顺畅，可以实现高效连续生产，大限度地发挥专业化产线的生产能力;

　　2)可实现产品的一火次成材，工业生产工艺流程大幅度缩短，同时减少了工序之间的软化退火、表面清理等工序，大幅度降低加工成本和能源消耗;

　　3)成材率大幅度提高，均可达到80%以上，即使考虑到钢种的特殊性，小型材及线材的成材率相比传统工业生产工艺流程可提高20%以上;

　　4)连铸坯沿着拉坯方向的成分组织相对均匀稳定;

　　5)热轧盘条微观组织中共晶碳化物分布均匀，尺寸小于5μm，使其力学性能和服役性能显著提高。

　　创新性的M2高速钢连铸连轧工艺在高碳高合金工模具钢领域的应用将有可能为这一产品领域在成本、效率、效益、质量等多方面，甚至是在企业的组织形式方面带来革命性的变化。