一种低钛H13热作模具钢及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低钛H13热作模具钢及其制备方法，涉及金属冶炼技术领域，所述方法包括：将原料进行配料、EBT电弧炉熔炼、LF炉熔炼和VD炉熔炼，得到合金液；将所述合金液进行模铸，得到钢锭；所述配料中P含量为0.001～0.060wt％；S含量为0.0001～0.60wt％。本发明专利技术开发了“电炉+LF+VD+模铸”冶炼H13钢锭控Ti新工艺，通过钢液脱氧工艺的研究、合金加入方式的调整、渣系组成的研究，提出低Ti的H13钢热作模具钢稳定化生产的关键工艺；最终研制工艺成熟、质量稳定、合格率高、成本低、废品少的高端的热作模具钢。的热作模具钢。的热作模具钢。

【技术实现步骤摘要】
一种低钛H13热作模具钢及其制备方法


[0001]本专利技术涉及金属冶炼领域，尤其涉及公开了一种低钛H13热作模具钢及其制备方法。

技术介绍

[0002]H13(4Cr5MoSiV1)钢属于中碳Cr
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Mo
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V钢，其以高淬透性、淬硬性、强韧性和抗冷热疲劳性能等在国内外广泛应用于各种热作工具。H13钢具有良好的热强性、淬透性和抗热疲劳性，被广泛应用于热锻模、铝合金压铸模和热挤压模等。
[0003]H13钢通常在600℃以下温度使用，在使用过程中由于冲击载荷和反复的加热与冷却而导致的冲击断裂和热疲劳裂纹是造成模具早期失效最主要的原因，而钢中的氮化钛夹杂是产生这些裂纹源的一个最重要的因素。因此，控制H13钢中的Ti、N含量极为重要。传统工艺生产的H13，合金高铬中的Ti含量难以去除，钢中的残余Ti含量可达到150～250ppm；工艺优化后的新工艺能稳定控制在50ppm以内，极大的减轻了氮化钛夹杂对钢质量的影响。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供一种低钛H13热作模具钢及其制备方法，能够有效降低钢中的Ti含量，从而减少氮化钛夹杂物对热作模具钢实物性能的影响；优化后的工艺可操作性强，降Ti的效果显著，具有很高的成本优势。该专利技术可广泛应用于对钢中残余Ti含量要求较高的合金结构钢。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种低钛H13热作模具钢的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0007]将原料进行配料、EBT电弧炉熔炼、LF炉熔炼和VD炉熔炼，得到合金液；
[0008]将所述合金液进行模铸，得到钢锭；
[0009]所述配料中P含量为0.001～0.060wt％；S含量为0.0001～0.60wt％。
[0010]作为一种优选的实施方式，所述EBT电弧炉熔炼过程中脱碳量为0.20～0.60wt％；开始吹氧温度为1550～1580℃。
[0011]作为一种优选的实施方式，进行LF炉熔炼前的条件包括：
[0012]满足P≤0.006wt％条件后高温出钢，入LF炉渣量≤350kg，渣厚≤30mm，入LF炉温度≥1550℃，入LF炉的Si≤0.20wt％，C含量为0.06～0.30wt％；S含量为0.010～0.060wt％；作为一种优选的实施方式，其中，出钢P含量为0.001～0.006wt％，高温出钢的温度≥1650℃，入LF炉渣量为100～350kg，渣厚为10～30mm，入LF炉温度为1560～1590℃，入LF炉的Si含量为0.05～0.18wt％，C含量为0.06～0.30wt％，S含量为0.010～0.060wt％。
[0013]作为一种优选的实施方式，所述LF炉熔炼包括：
[0014]LF炉入罐后加入普通高碳铬铁合金，送电升温，利用钢中的部分氧元素氧化掉合金中的Ti，当高铬合金全部熔化后再喂入铝线进行强脱氧，并根据精炼终渣成分控制要求加入渣料，包括精炼渣、石灰和钢渣友；
[0015]所述渣料加完后，送电升温，加入C粉和钢渣友保持还原气氛，当温度达到1600℃以上时补加合金，包括高碳铬铁、低碳铬铁、Si铁、Mo铁和V铁；合金化好后，取样全分析。
[0016]作为一种优选的实施方式，按每炉钢钢水40t计，所述铝线的用量为90～110m/炉；
[0017]所述精炼终渣成分包括：CaO含量为48～55wt％；Al2O3含量为25～35wt％；SiO2含量为3～10wt％；MgO含量为3～8wt％；
[0018]所述精炼渣的加入量为100～200kg；所述石灰的加入量为700～1000kg；所述钢渣友的加入量为60～100kg。
[0019]作为一种优选的实施方式，进行VD炉熔炼前的条件包括：
[0020]满足全分析中Al含量为0.04～0.06wt％条件后出钢，所述出钢温度为1650～1680℃，出钢后除渣至渣厚为20～40mm。
[0021]作为一种优选的实施方式，所述VD炉熔炼包括：
[0022]VD炉处理前喂入钙线240～260m/炉，在极限真空度≤67Pa条件下保持时间≥20min，并以100～250NL/min的大流量吹氩强搅拌。
[0023]作为一种优选的实施方式，所述模铸过程中吊包浇注温度为1545～1555℃。
[0024]本专利技术还提供了一种低钛H13热作模具钢，采用上述方法制备而成，所述低钛H13热作模具钢的组分及质量百分含量为：
[0025]C：0.33～0.43wt％；Si：0.80～1.20wt％；Mn：0.20～0.50wt％；P：0～0.030wt％；S：0～0.030wt％；Cr：4.75～5.50wt％；Mo：1.10～1.75wt％；V：0.80～1.20wt％；Al：0.04～0.06wt％；Ti：0～0.005wt％；N：0～0.008wt％；余量为Fe。
[0026]本专利技术的技术效果和优点：
[0027]开发了“电炉+LF+VD+模铸”冶炼H13钢锭控Ti新工艺，通过钢液脱氧工艺的研究、合金加入方式的调整、渣系组成的研究，提出低Ti的H13钢热作模具钢稳定化生产的关键工艺。最终研制工艺成熟、质量稳定、合格率高、成本低、废品少的高端的热作模具钢，在国内保持较高的一线产品水平，实现了稳定的盈利。
[0028]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0029]图1为本专利技术示例性实施例的一种低钛H13热作模具钢的制备方法流程图；
[0030]图2为本专利技术示例性实施例1制备的低钛H13热作模具钢的组织显微照片；
[0031]图3为本专利技术示例性实施例1制备的低钛H13热作模具钢中非金属夹杂物的组织显微照片；
[0032]图4为本专利技术示例性实施例2制备的低钛H13热作模具钢的组织显微照片；
[0033]图5为本专利技术示例性实施例2制备的低钛H13热作模具钢中非金属夹杂物的组织显微照片。
具体实施方式
[0034]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0035]附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的步骤。例如，有的步骤还可以分解，而有的步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
[0036]本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低钛H13热作模具钢的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：将原料进行配料、EBT电弧炉熔炼、LF炉熔炼和VD炉熔炼，得到合金液；将所述合金液进行模铸，得到钢锭；所述配料中P含量为0.001～0.060wt％；S含量为0.0001～0.60wt％。2.根据权利要求1所述的一种低钛H13热作模具钢的制备方法，其特征在于，所述EBT电弧炉熔炼过程中脱碳量为0.20～0.60wt％；开始吹氧温度为1550～1580℃。3.根据权利要求1或2所述的一种低钛H13热作模具钢的制备方法，其特征在于，进行LF炉熔炼前的条件包括：满足P≤0.006wt％条件后高温出钢，入LF炉渣量≤350kg，渣厚≤30mm，入LF炉温度≥1550℃，入LF炉的Si≤0.20wt％，C含量为0.06～0.30wt％；S含量为0.010～0.060wt％。4.根据权利要求3所述的一种低钛H13热作模具钢的制备方法，其特征在于，其中，出钢P含量为0.001～0.006wt％，高温出钢的温度≥1650℃，入LF炉渣量为100～350kg，渣厚为10～30mm，入LF炉温度为1560～1590℃，入LF炉的Si含量为0.05～0.18wt％，C含量为0.06～0.30wt％，S含量为0.010～0.060wt％。5.根据权利要求1所述的一种低钛H13热作模具钢的制备方法，其特征在于，所述LF炉熔炼包括：LF炉入罐后加入普通高碳铬铁合金，送电升温，利用钢中的部分氧元素氧化掉合金中的Ti，当高铬合金全部熔化后再喂入铝线进行强脱氧，并根据精炼终渣成分控制要求加入渣料，包括精炼渣、石灰和钢渣友；所述渣料加完后，送电升温，加入C粉和钢渣友保持还原气氛，当温度达到1600℃以上时补加合金，包括高碳铬铁、低碳铬铁、Si铁、Mo铁和V铁；合金化好后，取样全...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建，蔡武，胡峰荣，任金桥，唐佳丽，刘迎骥，谢珍勇，张璨，屈小科，
申请(专利权)人：攀钢集团江油长城特殊钢有限公司，
类型：发明
国别省市：