本发明专利技术公开了一种非调制的塑料模具钢厚板生产工艺，采用转炉冶炼、LF+RH精炼，浇注连铸坯；加热温度为1150-1200℃，精轧温度为900-950℃，终轧温度为860-900℃；钢板轧后控冷，利用相变强化和微合金碳氮化物的析出强化，使钢板截面在不进行调质处理的情况下，其组织和性能沿截面的分布均匀，获得截面硬度为300-340的塑料模具钢；并通过轧后再回火，消除应力，避免锯切开裂，回火后硬度均匀，截面获得粒状贝氏体组织。本发明专利技术通过对合金成分进行控制，不添加Ni，加入少量Mo，B，V并适当提高Cr含量，使其具有较高淬透性；轧后进行控制冷却，使大截面钢板获得贝氏体组织。本发明专利技术适用于320mm连铸坯生产120mm以下规格的非调制的塑料模具钢厚板。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种塑料模具钢的生产工艺，具体地说是一种低成本非调制的塑料模具钢厚板生产工艺。
技术介绍
随着我国塑料工业的迅速发展，市场对大型塑料模具钢的需求量日益增加，为了提高模具的使用寿命，模具的加工精度及塑料制品的质量，对模具钢的质量要求越来越高。预硬型塑料模具钢是指将热加工后的钢板先进性调质处理，通过淬火处理及高温回火处理，获得回火索氏体组织，达到塑料模具钢要求的硬度范围，再进行刻模加工，待模具成形后不需要再进行最终热处理，从而避免由于热处理引起的模具变形和裂纹问题。预硬型塑料模具钢虽然具有上述优点，但也存在淬火裂纹敏感性高、生产成本高、制造周期长的特点。预硬型塑料模具钢尤其是大截面的塑料模具钢，对淬透性有很高的要求，典型钢种 P20/718就是通过添加Cr、Mn及贵金属Ni、Mo等提高淬透性的合金元素，从而得到提高淬透性的目的。贵金属及预硬化导致制造成本的增加，而且预硬化模具钢制造周期加长了。由于调质处理，硬度受截面不同部位冷速的影响较大，导致大截面硬度分布的不均勻。淬火马氏体的硬度随回火温度的变化敏感，生产中很难回火炉内温度均勻分布。导致切削加工性能受到影响。大截面钢板在淬火过程中由于截面温差导致应力大，淬火开裂。采用非调质钢代替调质是一个很好的克服预硬化塑料模具钢上述缺点的解决方案。非调质钢通过Cr、Mn、Mo等主要元素进行合金化，提高淬透性，并添加微量Ti、B、N等微合金化元素进行沉淀强化和细晶强化，使钢在轧后空冷即可获得调质处理所能得到的性能。国内已有工厂利用厚板轧制生产非调质塑料模具钢板，但鉴于厚板厚度方向的硬度均勻性，一般采用加入Mo，Ni等合金元素，生产成本高。专利号200610028195. 6公开了一种超厚非调质塑料模具钢及其制造方法，克服了预硬化塑料模具钢制造成本高，淬火裂纹敏感性高以及已有非调质塑料模具钢成形厚度小的缺点，保证了大截面塑料模具钢能够获得贝氏体组织及硬度，采用锻造的方式进行热加工，控制锻后冷却速度，实现了厚度超过300mm的超厚塑料模具钢的非调质化。但其采用铸坯锻造的方式生产，生产环节多，生产效率低。
技术实现思路
为了克服预硬化塑料模具钢制造成本高，制造周期长，淬火裂纹敏感性高及已有非调质塑料模具钢合金元素较多，碳当量较高，截面硬度不均勻的缺点，本专利技术的目的是提供一种低成本非调制的塑料模具钢厚板生产工艺。该生产工艺通过对合金成分进行控制， 不添加Ni，加入少量Mo，B，V并适当提高Cr含量，使其具有较高淬透性；轧后进行水冷，控制终轧温度、返红温度、冷却速度，使大截面钢板获得贝氏体组织，实现120mm的塑料模具钢的非调质化。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的一种非调制的塑料模具钢厚板生产工艺，其特征在于该生产工艺采用转炉冶炼、 LF+RH精炼，浇注连铸坯；加热温度为1150-1200°C，精轧温度为900-950°C，终轧温度为 860-9000C ；钢板轧后控冷，利用相变强化和微合金碳氮化物的析出强化，使钢板截面在不进行调质处理的情况下，其组织和性能沿截面的分布均勻，获得截面硬度为300-340的塑料模具钢，截面硬度均勻性达到P20预硬化钢板的要求；并通过轧后再回火，消除应力，避免锯切开裂，回火后硬度均勻，截面获得粒状贝氏体组织；具体要求如下1)采用转炉冶炼、LF+RH精炼，连铸方式浇注得到连铸坯，将H控制在1.5ppm以下，N 控制在50ppm以下，S控制在50ppm以下；浇注时，保证10_20°C过热度，连铸坯的化学成分满足碳 0. 25-0. 33%、硅0. 20-0. 70%、猛1. 10-1. 50%、铬1. 40-2. 00%、钼;^ 0. 20%、磷彡0. 01%、硫彡0. 005%、钛彡0. 03%、硼彡0. 003%、钒彡0. 15%，其余为铁；2)采用热送温装，入炉温度大于250°C，加热炉加热温度为1150-1200°C，总加热时间 4-5h ；采用高温、低速强压下的轧制方式，纵横交叉轧制；粗轧温度为1050-1150°C，中间坯厚度为l_2h，终轧温度控制在850-900°C ；3)轧后进行水冷至50(TC返红，然后风冷至20(TC下线；4)钢板轧后在500-550°C再回火，调整硬度，消除轧后冷却过程中产生的内应力，防止模具在加工过程产生变形和开裂，得到非调制的塑料模具钢厚板。本专利技术的特点就是通过C-Mn-Cr合金化技术，同时添加少量Mo，V，B和Ti等多元合金元素，利用微合金V来保证其力学性能，加入适量的B及Mo来保证淬透性，并降低碳当量。克服预硬化塑料模具钢制造成本高，制造周期长，淬火裂纹敏感性高。且已有塑料模具厚板厚度方向的硬度均勻性的控制困难，加入淬透性较好的贵金属Ni和Mo等元素，增加的生产成本。要想全截面获得贝氏体组织，就要抑制奥氏体向铁素体及珠光体的转变，添加 Mn, Cr, Mo抑制奥氏体向铁素体及珠光体的转变有显著作用，使该钢具有较高的淬透性，适量控制Ti和N，抑制钢在高温轧制时奥氏体晶粒长大，保证钢在轧制冷却后具有良好机械性能。避免BN的形成，充分发挥B的有效作用。钢的奥氏体连续冷却转变曲线中贝氏体转变曲线应具有偏平特征。C是提高钢的硬度和强度最有效的元素，固溶强化作用显著，但C过高会降低贝氏体转变温度，不利于贝氏体的形成，且但为了减小钢的切割裂纹敏感性，改善钢的焊接性能，需要降低碳含量；Mn含量大于1. 7%时有利于获得贝氏体组织，太高会增加碳当量，增加气割裂纹敏感性和恶化钢的焊接性能。Mo固溶于基体中强烈推迟铁素体和珠光体转变，特别有利于贝氏体组织的形成， 但含量过高会形成碳化物，影响其作用；Cr强烈推迟珠光体转变，促进贝氏体相变，提高钢的硬度。CrMo同时加入效果更明显， 有利于贝氏体的形成。但Cr过高会降低贝氏体转变温度，同时使碳当量增大。V使钢在轧后从铁素体中析出碳氮化物，提高钢的硬度和强度，有利于大截面获得贝氏体组织，但过高严重降低钢的塑性和韧性；4B固溶于基体中强烈中温组织转变，它和钼复合加入有助于在很宽冷速范围获得贝氏体组织，但含量过高会形成碳化物。Ti和氮、氧的亲和力比B高，添加一定量Ti，先于B形成TiN，避免BN，充分发挥B 提高淬透性的作用，同时形成的TiN在晶界处起钉扎阻碍奥氏体晶粒长大，提高韧性。Al可以帮助脱氧，并和钙，硅一起形成硅酸盐，有助于改善加工性能，还可以避免低熔点Cr-Mn复合氧化物形成，防止表面裂纹产生。Ca使钢中氧化物和硫化物变性，并且变性后的硫化物将氧化物包裹，有利于改善钢的切削加工性能。本专利技术中，将H控制在1. 5ppm以下，防止由于H含量过高导致的钢板探伤不合；N 控制在50ppm以下，太多的N将形成粗大的TiN，不利于切削性能，同时避免BN，充分发挥B 提高淬透性的作用；同时S控制在50ppm以下；浇注时，保证10-20°C过热度，采用轻压下技术有效减小中心偏析和中心疏松。采用高温、低速强压下的轧制方式，纵横交叉轧制，改善金属变形条件，进行多道次除磷，提高钢板内部及表面质量。粗轧温度为1050-1150°C，尽量较少粗轧轧制道次， 中间坯厚度为1.证，终轧温度控制在850-900°C，轧后进行水冷至500°C返红，然后风冷至 200°C下线，可满本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种非调制的塑料模具钢厚板生产工艺，其特征在于：该生产工艺采用转炉冶炼、ＬＦ＋ＲＨ精炼，浇注连铸坯；加热温度为１１５０－１２００℃，精轧温度为９００－９５０℃，终轧温度为８６０－９００℃；钢板轧后控冷，利用相变强化和微合金碳氮化物的析出强化，使钢板截面在不进行调质处理的情况下，其组织和性能沿截面的分布均匀，获得截面硬度为３００－３４０的塑料模具钢，截面硬度均匀性达到Ｐ２０预硬化钢板的要求；并通过轧后再回火，消除应力，避免锯切开裂，回火后硬度均匀，截面获得粒状贝氏体组织；具体要求如下：１）采用转炉冶炼、ＬＦ＋ＲＨ精炼，连铸方式浇注得到连铸坯，将Ｈ控制在１．５ｐｐｍ以下，Ｎ控制在５０ｐｐｍ以下，Ｓ控制在５０ｐｐｍ以下；浇注时，保证１０－２０℃过热度，连铸坯的化学成分满足：碳０．２５－０．３３％、硅：０．２０－０．７０％、锰：１．１０－１．５０％、铬：１．４０－２．００％、钼≤０．２０％、磷≤０．０１％、硫≤０．００５％、钛≤０．０３％、硼≤０．００３％、钒≤０．１５％，其余为铁；２）采用热送温装，入炉温度大于２５０℃，加热炉加热温度为１１５０－１２００℃，总加热时间４－５ｈ；采用高温、低速强压下的轧制方式，纵横交叉轧制；粗轧温度为１０５０－１１５０℃，中间坯厚度为１－２ｈ，终轧温度控制在８５０－９００℃；３） 轧后进行水冷至５００℃返红，然后风冷至２００℃下线；４）钢板轧后在５００－５５０℃再回火，调整硬度，消除轧后冷却过程中产生的内应力，防止模具在加工过程产生变形和开裂，得到非调制的塑料模具钢厚板。...
【技术特征摘要】
1.一种非调制的塑料模具钢厚板生产工艺，其特征在于该生产工艺采用转炉冶炼、 LF+RH精炼，浇注连铸坯；加热温度为1150-1200°C，精轧温度为900-950°C，终轧温度为 860-9000C ；钢板轧后控冷，利用相变强化和微合金碳氮化物的析出强化，使钢板截面在不进行调质处理的情况下，其组织和性能沿截面的分布均勻，获得截面硬度为300-340的塑料模具钢，截面硬度均勻性达到P20预硬化钢板的要求；并通过轧后再回火，消除应力，避免锯切开裂，回火后硬度均勻，截面获得粒状贝氏体组织；具体要求如下1)采用转炉冶炼、LF+RH精炼，连铸方式浇注得到连铸坯，将H控制在1.5ppm以下，N 控制在50ppm以下，S控制在50ppm以下；浇注时，保证10_20°C过热度，连铸坯的化学成分满足碳 0. 25-0. 33%、硅0. 20-0. 70%、猛1. 10-1. 50%、铬1. 40-2. 00%、钼;^ 0. 20...
【专利技术属性】
技术研发人员：李明，
申请(专利权)人：南京钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：84
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