工具鋼鋼種的選擇對工具的費用只有極小的影響，但鋼種生產工藝的選用對工具的質量及其使用壽命卻起著決定性的作用。本篇文章介紹了歐洲地區如瑞典等國家的現行工具鋼生產工藝并對粉末冶金在工具制造方面將會扮演起重要角色這一預言也作了敘述。工具鋼是一種高技術含量產品，它不是簡單地到市場上隨意就可買到，而是要按照工具鋼的技術條件及規格進行訂貨。訂制的工具鋼要具有在廣闊范圍內通過精確的熱處理及爐外精煉調整其性能使其能滿足一系列特殊使用的要求。實際生產顯示：工具鋼的性能可以迅速而容易地通過特定的熱處理使其達到幾乎可不受限制地在各種條件下使用。通過熱處理工藝還可使工具鋼以較少的鋼種獲得所要求的適合廣泛范圍使用的工具性能。奧地利與瑞典的兩家鋼廠聯合組成的世界上最大的工具鋼生產企業其1993年的營業額就已達到9億英鎊。該企業生產的工具鋼9O％出口到世界許多國家。幾乎世界各國都有其用戶，下面對這個公司工具鋼的現行生產工藝簡要予以介紹供同行參考。

1、工具鋼生產工藝

對特殊鋼工業來說最重要的事是：不斷提高與開發新的鋼種及冶煉工藝。應將舊的煉鋼生產方法用先進的、新的工藝去取代。下面表示出了可以實現的工具鋼各種生產工藝及冶金爐種·帶有可轉動非自耗電極的真空電弧爐·真空感應熔煉爐(VIM)·初級鑄造電極真空電弧重熔法(VAR)·電渣頂部精煉法鋼水初級熔煉是在高功率電弧爐內進行的，在這種爐內冶煉出來的鋼水是最經濟的鋼種生產方法。在普通高功率電弧爐內可煉出來能正確配合爐外精煉法使用的鋼水，然后把初煉出來的鋼水送到各二次精煉設備進行重煉，以提高其附加值，表1是鋼水爐外精煉設備選擇準則表。

1．1 鋼包冶金鋼包冶金(或叫二次精煉、或叫鋼包處理)是將精煉爐初煉出來的金屬送到爐外的二次精煉爐進行爐外處理，二次精煉后然后進行澆注。爐外處理的要求和選擇準則是根據處理后鋼水中微量元素含量等要求如鋼材純凈度等級、偏析允許程度等來選擇爐外精煉工藝的。在鋼包內進行合金化和進一步脫氧是最簡單的一種鋼包處理工藝。鋼包處理的缺點是包內的鋼水經處理后會有熱量損失并使鋼水溫度下降。解決這個問題可以在鋼包精煉爐內裝一電極通過電弧來補充加熱以使鋼包內的鋼水溫度不下降或提高包內鋼水溫度。另外由于脫氣和加熱是分開進行的，因此可以達到一個極高的真空處理真空度，這有利于鋼包脫氣處理效率的提高。

1．2 鋼包爐(LF)在鋼包爐內處理鋼水具有高度的靈活性，這個靈活性表現在：當一個鋼包爐在進行爐外處理時(如合金化等)另一個鋼包爐可與其同時進行脫氣處理。歐洲ASEA公司建立的鋼包爐其變壓器功率是7．8兆伏安，爐子公稱噸位是50公噸，鋼包車上裝有兩個供電線圈供給鋼包爐內電磁攪拌使用，當鋼包內的鋼水加熱時可同時通過電磁攪拌或通過氬氣攪拌或通過兩者聯合使用來攪拌鋼水。這種鋼包爐在出渣時可以傾斜任意角度。

1．3 電渣頂部精煉法(Eleetro—Slag Topping)通過這種爐外精練法可以生產出大型鍛造用鋼錠，在這種鋼錠內沒有大的非金屬夾雜物，另外鋼錠內的偏析也顯著地降低了。這樣的鋼錠對于用來制造大型工具是非常需要的。比如對于生產擠壓用模具或壓力鑄造用模具就必須使用無缺陷的鋼錠來鍛造加工，這對于生產擠壓用模具尤為重要。把一個由液體金屬冷凝的熱帽放在標準的鋼錠模頂部代替常規使用的耐火材料熱帽。當澆注鋼錠時錠模帽內以常用方法使其充滿熔融鋼水之后在帽內覆蓋上液體反應渣并將一根自耗電極送入渣池內，隨之電流就流通了。直到整個鋼錠全部凝固前通過輸入電能，帽內鋼渣一直保持著液體狀態。由于采用這種方式的熱量輸入，因而當鋼錠凝固過程結晶偏析被避免了。通過、這種工藝使鋼錠下部消除了非金屬夾雜物的濃聚，同時也避免了鋼錠內部較大的負偏析區。上述工藝除了使澆注出來的大型鋼錠在質量上得到諸多提高外，還可給工具鋼生產廠帶來許多經濟利益。與電渣重熔法比較生產費用降低了，其產量與電渣重熔法(ESR)相等。

1．4 電渣重熔法電渣重熔法是一個連續的生產工藝，在該工藝過程中鋼水熔煉、冶金反應及其凝固過程同時進行著。電渣重熔工藝在熔渣層下面進行著高反應性而不改變鋼水基本化學成份、去除著鋼中不希望有的元素及非金屬夾雜物。通過對鋼水小范圍內地控制凝固我們可以得到一個成分及結構均勻而無內部缺陷的鋼錠。電渣重熔法可以生產出各向同性的工具鋼。當使用傳統工藝冶煉而鋼的性能達不到要求時可以使用電渣重熔法。所以電渣重熔法常被用來生產高性能的工具鋼。

1．5 真空電弧重熔法(VAR)成品工具件為了能得到最佳的工具性能，不僅要采用正確的熱加工工藝和適當的熱處理程序而且要注意工具鋼鋼水的熔煉和凝固工序對它的影響。真空電弧重熔法的建立彌補了在生產工具鋼方面優質材料的空白并革新了工具鋼傳統的熔煉方法。把在煉鋼電爐初煉出來的工具鋼鑄坯放在真空電弧爐內重熔是把鑄坯作為電極使其在真空條件下發生直流電弧，電極在熔煉過程作為陰極，電弧撞擊作為陽極的水冷卻銅模底部。鑄坯電極一邊被熔煉著一邊自動地喂入，即熔融的金屬同時向模內集聚著。兩個熔煉站被此成9O。布置，這樣就能作到一個二次精煉爐在精煉著待澆注的鋼水而另一個爐子的鋼錠正在形成中。在VAR熔煉過程控制自動喂料的目的是想在熔煉時保持著均勻的熱平衡，對于一個已給定的電弧和幾何形狀已定的鋼錠來說其熱平衡主要受熔煉電流、電弧長度和電弧電壓等因素的影響。真空電弧爐的電極喂入可使用下列方法中的任一個來控制：①鋼水下落速度；②電壓控制；③混合型式控制。以上三種類型的控制方式會影響著正在工作中的電極平均喂入速度。

1．6 各種爐外精練法的比較VAR真空電弧重熔法與ESR電渣重熔法凝固兩種工藝的主要差別是：一個在真空中進行熔煉作業而另一個則是在大氣壓力下的一個電渣重熔設備中進行重熔的。二者基本的區別是：真空電弧爐法的熔煉速度較電渣重熔法慢，它要比ESR法的熔煉速度降低約6o％，慢的熔煉速度促進了一個非常平坦的鋼水溶池的形成，此外還有利于形成一個平坦的過渡區。這樣就提供了一個較短的局部凝固時間，從而導致產生了一個更加短窄的枝晶間隔和更弱的枝晶間偏析。較短的局部凝固時間伴隨著固相線、液相線、等溫線很小的上升而提供了另外的好處：即在ESR熔煉中降低了高有害性偏析形成的危險性，像稱作斑點的缺陷等。斑點經常是存在于鋼錠中心和半徑處，長度達到lm左右。以下對VAR和ESR這兩種爐外精煉法各自的主要優點進行總結如下：VAR的優點(與ESR比較)①鋼中具有低的氣體含量；②微量元素的含量降低了，如鉛、鉍和碲；③在鋼錠中心含有極低的枝晶間偏析；④能作到對Ti(鈦)和Al(鋁)兩種化學成份精確調節。ESR的優點(與VAR比較)①重熔成本較低；②鋼水脫硫效果極其顯著，脫硫作用強烈；③能快速更換電極，所以鋼錠單重可靈活掌握； ④具有較高的鋼錠表面質量

2、工具鋼鋼錠的軋鍛加工

在瑞典一個工具鋼生產廠，工具鋼熱成型是在4500公噸開口模具鍛造壓力機上進行的，另一個工廠則是在3250公噸棒鋼鍛造壓力機上鍛造的。為了能鍛造出長度較大的鍛件，因而使用了旋轉鍛造機、開坯機和一臺先進的多線軋鋼機，這臺軋機可生產出橫斷面為矩形、六角形及圓形等多種斷面并具有良好表面質量的軋鍛材。

3、發展工具鋼的幾個相關問題

3．1 工具鋼可通過熱處理工藝在較大范圍內改變其機械和物理性能，因而工具鋼的應用范疇將會越來越廣泛。3．2 工具鋼鋼種的選擇在工具的成本中只占極小的一部分對工具的成本影響極微小，但鋼種及其冶鑄的選擇卻對工具的質量及其使用壽命影響極大，起著決定性的作用，所以正確選擇工具鋼鋼種、冶煉及其熱處理工藝是一個極其重要的工程問題。此外還需說明：在即將到來的幾年內用傳統工藝冶煉出來的工具鋼和高速鋼等多種鋼種將逐漸地會被粉末冶金所取代。3．3 建立起工具鋼的質量保證體系是提高工具鋼質量的重要環節工具鋼生產廠建立起一套完整的質量保證體系后可以作到出廠產品有一個穩定可靠的高質量水平，這是保證工具鋼產品具有常勝不衰的固定用戶陣地的有效措施。

乾潤鋼球專業提供大量碳鋼球產品，歡迎來電垂詢！