一种热作模具大圆坯及其制备方法技术

本发明专利技术属于冶金技术领域，具体涉及一种热作模具大圆坯及其制备方法。所述热作模具大圆坯，按重量百分数计，包括如下化学成分：C：0.45～0.55％、Si：0.80～1.20％、Mn：0.2～0.4％、P：≤0.015％、S：≤0.003％、Cr：4.5％～5.5％、Mo：1.2～1.5％、V：0.8％～1.2％、Ti：≤0.010％、Al：≤0.030％，余量为Fe及不可避免的杂质。本发明专利技术制备出的热作模具大圆坯低倍组织良好，退火后硬度满足用户需求。火后硬度满足用户需求。火后硬度满足用户需求。

【技术实现步骤摘要】
一种热作模具大圆坯及其制备方法


[0001]本专利技术属于冶金
，具体涉及一种热作模具大圆坯及其制备方法。

技术介绍

[0002]热作模具钢合金含量高，达到10％左右，具有良好的韧性、热强性、热疲劳性能、耐磨性高，热处理变形小等的优点，通常用于制造铝铸件用的压铸模、热挤压模，穿孔用的工具、芯棒、压机锻模、塑料模等.还广泛应用于铝、铜及其合金的压铸模具。由于该钢种合金含量高，需要加入的合金量大，硬度较高，连铸容易翘头，国内大都采用模铸，生产难度较大。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于解决现有技术的不足，提供了一种热作模具大圆坯及其制备方法。本专利技术采用连铸，生产大规格连铸圆坯，规格是Φ500mm、Φ600mm、Φ650mm、Φ700mm、Φ750mm、Φ800mm。
[0004]本专利技术热作模具大圆坯，按重量百分数它具有如下化学成分：C：0.45～0.55％、Si：0.80～1.20％、Mn：0.2～0.4％、P：≤0.015％、S：≤0.003％、Cr：4.5％～5.5％、Mo：1.2～1.5％、V：0.8％～1.2％、Ti：≤0.010％、Al：≤0.030％，余量为Fe及不可避免的杂质。
[0005]本专利技术提供一种热作模具大圆坯的生产方法，包括以下步骤：
[0006]1)电炉冶炼：100吨电炉，入炉原料为铁水和废钢，采用精料方针，确保铁水不少于80吨。电炉冶炼全程造泡沫渣，前期使用低氧模式吹氧，充分化渣，喷吹碳粉，泡沫渣厚度≥200mm。熔清碳≥0.30％，均匀脱碳，保证良好的氧化沸腾，促进钢中夹杂物和气体上浮，控制终点[C]≥0.13％，P≤0.007％，残余元素含量符合标准要求。钢水出钢温度1630～1660℃，出钢时留钢、留渣操作，严禁下渣，钢包合金化时按照成分下限配入合金；电炉出钢过程随出钢流加钢芯铝进行预脱氧。
[0007]2)LF炉精炼：将步骤1)中经过电炉冶炼的钢液进行LF炉精炼，加强脱硫操作精炼。过程中全程造白渣，白渣保持时间≥20分钟，精炼周期≥60分钟，精炼吹氩按照促进夹杂物上浮、减轻二次氧化的原则进行。LF出钢前，成分和温度微调，保证钢的性能稳定和连铸工艺温度要求。按照0.8～2.0m/t钢喂入钙线，软吹≥3min。取精炼渣进行分析。
[0008]3)VD炉真空精炼：将步骤2)中LF炉精炼后的钢水进行扒渣处理，钢水进行真空脱气，真空处理时间≥27分钟，软吹氩≥20分钟，软吹氩时严禁裸露钢水和大氩气量搅拌降温。VD破空后加入覆盖剂，定氢，目标[H]≤1.5PPM，定氧，目标[O]≤4.0PPM。
[0009]4)连铸：经步骤3)处理后钢水采用整体式中间包连铸，采用全程保护浇注，使用双层中间包覆盖剂，下层使用低钛碱性中包覆盖剂，上层使用低钛覆盖剂，渣面覆盖不得见红。采用热作模具钢专用保护渣，加入原则“勤加、少加、匀加”目视渣面不得见红，以渣面覆盖蓝色火焰为最佳，以防止钢水二次氧化。结晶器液面波动在
±
3mm以内；采用低过热度浇注，中包钢水过热度控制在15～30℃，二冷配水采用弱冷模式，结晶器和凝固末端采用电磁
搅拌，减少偏析等组织缺陷，提高铸坯质量。浇注采用“恒液面、恒温度、恒拉速”三恒操作，铸坯进拉矫机温度≥920℃，铸坯缓冷≥24小时。由于本钢种要求硬度≤280HBW，这需要及时收集到退火坑进行退火。其中，低钛碱性中包覆盖剂中Ti02的含量小于等于0.50％，且不等于0，低碳覆盖剂中的C含量小于等于2％，且不等于0；现有技术中C≥25％。
[0010]本专利技术未提及的工序，均可采用现有技术。
[0011]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0012]1)本专利技术提供的技术方案通过合理的成分设计，采用中高碳钢为基体，添加Si、Mn、Cr、Mo、V，控制Ti含量≤100ppm，使材料具有韧性、热强性、热疲劳性能、耐磨性高，热处理变形小等的优点，用于压铸模具、热挤压模具、塑料模具等。
[0013]2)Ti能够优先与C、N形成强碳氮化物，起到细化晶粒的作用，但如果含量过高，在材料凝固时形成的一次碳氮化物过多且尺寸较大，不利于热作模具钢冲击韧性和疲劳性能的提高，因此本专利技术将Ti的含量控制在≤100ppm，因此在加入合金时就要选择低钛合成渣和低钛合金。
[0014]3)本专利技术合金含量10％左右，加入合金18吨左右，因相变组织膨胀系数不同，在连铸过程中易出现弯曲，需要对连铸工艺进行优化。
[0015]4)本专利技术合金含量10％左右，因此大圆坯的硬度较高，为了满足用户锯切的需要，要求硬度≤280HBW，因此要做好高温收集，制定合适的退火缓冷工艺。
[0016]5)本专利技术制备出的热作模具大圆坯低倍组织良好，退火后硬度满足用户需求。
附图说明
[0017]图1本专利技术得到的一种热作模具大圆坯的低倍组织；
[0018]图2本专利技术得到一种热作模具大圆坯退火后的情况。
具体实施方式
[0019]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。
[0020]本专利技术的实施例采用UHP超高功率电炉冶炼、LF炉精炼、VD真空脱气处理工艺冶炼、连铸浇注大圆坯。下面结合实例对本专利技术作进一步的说明。
[0021]一种热作模具大圆坯的生产方法包括以下步骤：
[0022]1)电炉冶炼：100吨电炉，入炉原料为铁水和废钢，采用精料方针，确保铁水不少于80吨，优选的铁水比在65％以上，以稀释废钢中的有害元素。电炉冶炼全程造泡沫渣，前期使用低氧模式吹氧，充分化渣，适当喷吹碳粉，泡沫渣厚度≥200mm。熔清碳≥0.30％，均匀脱碳，保证良好的氧化沸腾，促进钢中夹杂物和气体上浮，控制终点[C]≥0.13％，P≤0.007％，残余元素含量符合标准要求。钢水出钢温度1630～1660℃，出钢时留钢、留渣操作，严禁下渣，钢包合金化时按照成分下限配入合金；电炉出钢过程随出钢流加钢芯铝进行预脱氧。优选的因合金量较多，能在电炉加的就在电炉加上，以免影响生产节奏。
[0023]2)LF炉精炼：将步骤1)中经过电炉冶炼的钢液进行LF炉精炼，加强脱硫操作精炼。过程中全程造白渣，白渣保持时间≥20分钟，精炼周期≥60分钟，优选的白渣保持时间≥25分钟，精炼周期≥75分钟，精炼吹氩按照促进夹杂物上浮、减轻二次氧化的原则进行。LF出钢前，成分和温度微调，保证钢的性能稳定和连铸工艺温度要求。按照0.8～2.0m/t钢喂入
钙线，软吹≥3min。取精炼渣进行分析。
[0024]3)VD炉真空精炼：将步骤2)中LF炉精炼后的钢水进行扒渣处理，钢水进行真空脱气，真空处理时间≥27分钟，软吹氩≥20分钟，优选的真空处理时间≥35分钟，软吹氩≥25分钟，软吹氩时严禁裸露钢水和大氩气量搅拌降温。VD破空后加入覆盖剂，定氢，目标[H]≤1.5PPM，定氧，目标[O]≤4.0PPM。
[0025]4)连铸：经步骤3)处理后钢水采用整体式中间包连铸，采用全程保护浇注，使用双层中间包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热作模具大圆坯，其特征在于，所述热作模具大圆坯，按重量百分数计，包括如下化学成分：C：0.45～0.55％、Si：0.80～1.20％、Mn：0.2～0.4％、P：≤0.015％、S：≤0.003％、Cr：4.5％～5.5％、Mo：1.2～1.5％、V：0.8％～1.2％、Ti：≤0.010％、Al：≤0.030％，余量为Fe及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热作模具大圆坯硬度≤280HBW。3.一种热作模具大圆坯的制备方法，包括以下步骤：1)电炉冶炼：入炉原料为铁水和废钢，铁水不少于80吨；电炉冶炼全程造泡沫渣，泡沫渣厚度≥200mm；熔清碳≥0.30％，控制终点[C]≥0.13％，P≤0.007％；2)LF炉精炼：将步骤1)中经过电炉冶炼的钢液进行LF炉精炼过程中全程造白渣，白渣保持时间≥20分钟，精炼周期≥60分钟，按照0.8～2.0m/t钢喂入钙线，进行软吹；3)VD炉真空精炼：将步骤2)中LF炉精炼后的钢水进行扒渣处理，钢水进行真空脱气，软吹氩≥20分钟，VD破空后加入覆盖剂，定氢，目标[H]≤...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海霞，韩蕾蕾，陈良，梁建国，马传庆，范斌，张利平，李金浩，
申请(专利权)人：山东钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：