38CrMoAl是含铝氮化钢，经渗氮化学处理后，钢的氮化层中形成氮化铝（AlN），通过AlN的弥散硬化作用可以提高钢材的表面硬度和强度，同时所形成的氮化物热稳定性也很高，一般在600℃～650℃时仍能保持一定的硬度。所以38CrMoAl通常用来制造有特殊要求的零部件，如汽缸套、齿轮、高压阀门、蜗杆和磨床主轴等。

38CrMoAl钢是不易冶炼、连铸的钢种，铝是38CrMoAl钢中的主要成分，由于铝极易氧化，在冶炼时具有熔点低（660℃）、比重小（2.68g／cm³）、不易加入等特点，冶炼收得率极不稳定，成分不合格率较高。以前多采用EAF+LF+VD+Ingot工艺，为保证钢中Si、Al合格，采用炉后除渣方式，Al回收率不稳定，模注生产过程使用加高帽口、碳化稻壳，钢材易出现点偏、缩孔等缺陷，并且表面质量差，成材率低。近年来，为解决上述问题，国内有些企业在小方坯上连铸机上连铸38CrMoAl钢得以成功。但因38CrMoAl钢中含铝量是常规钢种的30倍左右，采用连铸后工艺因钢中Al含量高易出现水口结瘤，影响连浇。

总之，38CrMoAl钢连铸水口结瘤、铸坯表面质量差、低倍点状偏析是生产中经常碰到的问题，并且铸坯尺寸越大，钢材点状偏析越严重。

为解决上述问题，满足生产大规格38CrMoAl钢材的要求，我们试验开发了大方坯连铸机连铸38CrMoAl工艺，并长期量产。

70tCONSTEEL EBT EAF→70tLF（VD）→弧形R16.5m，250mm×280mm、410mm×530mm两断面大方坯连铸机。

38CrMoAl钢成分控制目标见表1。

表1成品化学成份（单位：%）

2.3.1Consteel电炉

钢铁料由统料和生铁（或铁水）组成。出钢温度≥1620℃，出钢时严禁下氧化渣。钢包火数≥3火；不允许使用冶炼含Si钢后的钢包。合金和渣料随包烘烤，烘烤时间≥40min，不允许使用Si-Fe和Si-Mn合金；合金先按42CrMo配入。不加铝以外的脱氧剂和脱硫剂、精炼剂，粗脱氧铝3kg/t钢。

2.3.2LF精炼炉

白渣保持时间≥30min，调渣时不许用炭化硅和Si-Ba等含Si的原料。取全分析样温度≥1570℃，根据分析结果调整（除Al和Si）合金，合金调整完毕后升温至1600℃～1610℃停止加热，大氩气搅拌，加铝锭，铝按100%回收控制到0.95%～1.00%，吊包前软吹氩时间保证15min。连铸的吊包温度：1590℃±5℃。

钢包上台温度：1590℃～1595℃。中包大火烘烤≥5h。长水口与大包之间采取氩气环保护。连铸时中间包采用无碳中包覆盖剂、结晶器采用38CrMoAl钢专用保护渣。采用4#冷却曲线。液相线温度1510℃。中包过热度≥40℃。拉坯速度：根据过热度拉速控制在0.8m/s～1.0/s。电磁搅拌：M-EMS300A，3HZ；F-EMS300A，12HZ。

连铸坯应进行坑冷，坑冷时间≥24h。

精炼过程炉渣样分析结果如表2。

表2 精炼过程炉渣样分析结果（单位：%）  

通过表2分析，与冶炼一般钢种相比，炉渣成分发生变化。因冶炼控制了入炉Si质材料，渣中碱度平均提高8左右，SiO2平均降低20%左右，Al₂O₃平均提高15%左右。在LF精炼炉取全分析时，钢中Si（0.13%～0.15%），为保证钢中Si合格，在吊包前补加了Si-Fe。说明过程有效地控制了钢中Si，为合金化加Al提供了工艺保障。

在此工艺下，钢中Al回收率平均97.6%。

钢中气体分析值见表3。从表3可以看出，由于冶炼38CrMoAl尽可能避免Si质材料入炉，采用Al粉脱氧，钢中氧较一般钢种低。L-1φ40mm材、L-2［O］是在加完合金Al后的结果，故［O］较低。钢中［H］较一般钢种相当。

表3 钢中气体分析值

连铸坯进行坑冷，表面质量良好，无夹渣、裂纹等缺陷（酸洗后的连铸坯表面见图1、图2）。连铸坯试片无缺陷，质量评定结果见表4。酸洗后连铸坯试片情况见图3、图4、图5。

表4 铸坯质量评定

图1 铸坯表面质量

图2 铸坯表面质量

图3 铸坯酸洗试片（S1）

图4 铸坯酸洗试片（S2）

图5 铸坯酸洗试片（S3）

图6 浸入式水口浇钢后外貌

在铸坯横断面沿中轴十字交叉由上至下、左至右取18点，中心位于5、15点，分析结果见表5。

表5 钢中成分（单位，%）

从表5中可以看出，与成分较为均匀的成品结果相比，连铸坯中的P、S、Mn、Cr、Mo、Si元素偏析不大，而连铸坯中由外向内C显示出正偏析，Al显示出较大趋势的负偏析（见表6），由此判断：C、Al比重较小，该钢种的钢水在结晶器中进行了选分结晶。从理论上讲，38CrMoAl粘度较大，不属于裂纹敏感性钢种，因此，在实际连铸生产中，为避免C、Al两元素出现大的偏析，可探讨增大比水量的可能性。

表6 钢中成分偏析（单位， %）

L-1-6六连浇结束后，对1、2、3流浸入式水口进行了破坏观测（如图6）。与2连浇结瘤水平大致相当。在连浇过程中浸入式水口较为正常，未出现结瘤。第3炉（L-1）3流浸入式水口曾出现堵塞现象，但经提高拉速之后，堵塞有所改善。

连铸坯的加热、轧制执行现38CrMoAl工艺。产材检验结果如表7，低倍检验结果如表8，高倍检验结果如表9。轧后φ40mm材表面见图7、图8，材表面无大缺陷，稍加修磨可上交。材经探伤无缺陷。

由表8、表9看出，检验结果符合标准要求。

表7 试验38CrMoAl力学性能

图7 38CrMoAl材表面

38CrMoAl连铸后，成材率94%，比715kg模铸锭型成材率平均80%提高14%。

通过在250mm×280mm、410mm×530mm两断面大方坯连铸机6连浇38CrMoAl钢试验结果证明，产材后检验指标符合标准要求，达到了试验目的，为连铸38CrMoAl大方坯量产及扩大38CrMoAl产材规格提供了依据。

连铸38CrMoAl，连浇过程基本正常，基本未出现水口严重堵塞现象。与模铸相比，可提高成材率14%，可大幅降低生产成本。