本发明专利技术公开了一种利用转炉-连铸方式生产模具钢的工艺，包括炼钢连铸工序和轧钢工序。所述炼钢连铸工序包括转炉熔炼、LF精炼、连铸和缓冷等工艺步骤；所述轧钢工序包括加热、高压水除鳞、轧制、矫直、堆垛缓冷等步骤。利用本发明专利技术生产的模具钢，可以降低模具钢中气体和夹杂物的含量，消除减缓钢坯的热应力和组织应力，改善钢坯内部粗大和不均匀的铸态组织，改善模具钢的探伤不合格和成品崩裂问题。本发明专利技术实现了利用转炉来生产模具钢，降低了生产成本，提高了经济效益。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种冶金领域的金属材料的生产方法，具体的说是一种利用转炉-连铸方式生产模具钢的工艺。
技术介绍
模具是机械制造、无线电仪表、电机、电器等工业部门中制造零件用的主要生产加工工具。模具的质量直接影响着压力加工工艺的质量、产品的精度、产量和生产成本。而模具的质量与使用寿命除了靠合理的结构设计和加工精度来保证外，生产模具时使用的模具钢的材质和热处理也是影响模具质量的重要因素。模具钢主要指的是用来制造冷冲模、热锻模和压铸模等模具的钢种。目前，生产模具钢的熔炼设备一般是电弧炉和中频感应炉。模具钢的主要生产过程为:首先把所需要的废钢、生铁等各种原料加到炉子中熔化成钢水，在炉中取样分析出各化学成分的百分含量，根据分析结果进行反复调整取样，化学成分百分含量调整合格后，在脱氧及出炉温度达到要求的条件下，就可以出钢了。翻炉使钢水经过炉口流到钢包中，钢包接满钢水后，通过浇注的方式注入钢锭模中。待钢水在钢锭模中凝固成型为钢锭后，将钢锭送至锻造处轧制，多次轧制后钢锭尺寸达到客户要求，经过热处理，切头，检验合格之后，产品包装入库。对于普通的合金钢，为保证连续生产，一般的生产工艺为:利用高炉熔炼完成的铁液搭配其它炼钢原料先通过转炉熔炼成钢坯后再经过轧机轧制，生产出所需要的钢板。转炉熔炼生产钢坯的主要工艺步骤为:转炉熔炼、炉外精炼和钢水浇铸。使用转炉熔炼生产主要是依靠转炉内液态铁水的物理热和铁水中各组分与吹入转炉内的氧进行化学反应所产生的热量，使转炉内的钢水达到出钢要求的成分和温度。转炉熔炼时，先加入铁水及各种炼钢原料后，进行吹氧熔炼，达到出钢要求后出钢水，同时注意扒渣、挡渣。经过转炉熔炼得到的钢水还需要经过炉外精炼，目前钢水精炼的方法很多，根据不同的精炼目的可以选择吹氩、真空处理、吹氧、加热和喂丝等精炼过程。钢水浇铸一般采用模铸和连铸两种方式。模铸是把精炼好的钢水浇注到事先准备好的模型中，经过冷却成型成钢坯。连铸是将精炼好钢水运至回转台，回转台转动到浇注位置时将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去，在拉矫机与结晶振动装置共同作用下，将结晶器内的铸件拉出，冷却后切割成一定长度的钢坯。在连铸过程中，拉矫机与结晶振动装置之间设置的扇形段是连铸的主要设备之一，扇形段由辊子及其轴承座、上下框架、辊缝调整装置、辊子压下装置、冷却水配管和给油脂配管等组成。扇形段制造水平的高低将直接影响到被轧制板坯厚度的均匀性，对其质量起着十分重要的作用。生产出来的钢坯进行轧制，轧制方式主要有热轧和冷轧，其中热轧一般是将连铸的钢坯经过加热炉加 热到一定温度，经过传送辊道送至轧机处进行轧制，生产出带钢、型钢或钢管。带钢通常还需要经过卷取机卷成钢卷以便运输。冷轧生产的工序一般包括开卷、轧制、酸洗、热处理和卷曲等，有的还需要镀锌等表面处理工艺。利用转炉炼钢虽然可以节约能源，实现连续生产，但是由于模具钢的合金含量高，冶炼温降大，内部的组织应力相对较大，如果用转炉熔炼生产模具钢，模具钢钢坯极易出现崩裂及轧制完成后的钢板出现探伤不合格等影响产品质量的缺陷，因此目前熔炼模具钢仍广泛使用电弧炉和中频感应炉。由于使用电弧炉和中频感应炉熔炼模具钢需要耗费大量生产用电，浪费能源，增加生产成本。而且使用电弧炉和中频感应炉熔炼只能分批次间断地进行生产，随着现代工业的进步，模具钢的用量增大，这种生产模具钢的方式已经不能满足需要，亟须找到一种新的模具钢生产方式弥补目前的不足。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是提供一种节省能耗，低成本投入并可以进行连续生产的利用转炉-连铸方式生产模具钢的工艺，同时解决模具钢的探伤不合格及成品崩裂等问题。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是:利用转炉-连铸方式生产模具钢的工艺，包括炼钢连铸工序和轧钢工序，炼钢连铸工序包括转炉熔炼、LF精炼、连铸、缓冷步骤；轧钢工序包括加热、高压水除鳞、轧制、矫直、堆垛缓冷步骤，所述转炉熔炼是按照配料要求将熔炼好的符合模具钢成分要求的铁水通过用于中转的混铁炉混合均匀后和废钢一起引至转炉，在转炉中加入造渣剂，采用顶底复吹的方式向转炉内吹入纯氧进行初步熔炼，熔炼温度控制在2000°C以上；当钢水中的C、P百分含量符合要求时熔炼结束，为防止钢水中C的在氧化，在熔炼终点时进行脱氧，脱氧的同时根据所需模具钢的成分要求配加合金原料；之后钢水出炉，控制钢水的出炉温度为1680°C 17300C，将钢水经出钢口挡渣后倒入钢包；所述LF精炼是将经转炉熔炼的钢水放入精炼炉内，根据钢水中各化学成分百分含量与模具钢成分要求的差距添加合金原料，将钢水加热至1600°C 1640°C后再加入造渣剂除渣，并从钢水底部吹入氩气，进行脱气，去除钢水中溶解的气体和夹杂物，将钢水中的C、S1、Mn的化学成分控制稳定在窄成分范围内；所述连铸是将精炼好的钢水注入连铸机的中间包，控制中间包内钢水的温度在1520°C 1560°C，然后将钢水分配至连铸机的各结晶器使之凝固结晶，之后将结晶器中的钢坯拉出，拉坯速度为0.7 1.0m/min，在拉坯时采用轻压下技术防止钢坯发生中心偏析，在整个连铸过程中对钢包中钢水采用全程保护浇注技术防止钢水氧化和吸气；所述炼钢连铸工序的缓冷是将连铸完成的钢坯下线后运送至缓冷坑，空冷至500°C以下；所述轧钢工序的加热是将炼钢连铸工序生产出来的钢坯转入加热炉进行加热，当钢坯加热至1280°C 1300°C后出炉；所述轧钢工序的轧制是将加热完毕经高压水除鳞后的钢坯传送至轧制生产线进行快速轧制，轧制过程分为二辊粗轧和四辊精轧两个阶段，其中二辊粗轧的始轧温度彡950°C，终轧温度为880°C 920°C ;四辊精轧时的始轧温度为840°C 880°C，终轧温度为 800 °C 830 °C。本专利技术的进一步改进在于:所述符合模具钢成分要求的铁水为纯净铁水先由高炉冶炼之后再经过扒渣、脱硫、脱磷过程制得，其中铁水成分中的P < 0.1%, S < 0.030%, Si为0.30% 0.50%O本专利技术的进一步改进在于:所述炼钢连铸工序LF精炼时的精炼渣的成分及各成分百分含量为:Ca053% 58%，SiO213% 15%，Mg05% 8%，Al2O317% 20%，FeO0.5% 0.7%, MnO0.2% 0.3%,所述精炼渣的碱度R为3.3 4.0。本专利技术的进一步改进在于:所述炼钢连铸工序LF精炼时加入的合金原料粒度控制在IOmm 30mm之间，添加合金原料时按照合金被氧化的难易程度由易到难分批加入。本专利技术的进一步改进在于:所述炼钢连铸工序的LF精炼时吹入氩气的时间不小于Smin ;吹入氩气的强度控制在能使钢水中渣面出现翻滚现象。本专利技术的进一步改进在于:所述炼钢连铸工序的LF精炼时控制温度的窄成分范围为:钢水中C的成分含量控制偏差在0.02%内，Si和Mn的成分含量均控制偏差在0.05%内。本专利技术的进一步改进在于:所述炼钢连铸工序的连铸过程中的全程保护浇注技术包括:钢包上设置钢包盖；钢包向连铸机中间包注入钢水时先在钢包与连铸机中间包之间加套管；连铸机中间包的钢水注入处加密封垫保护；中间包的钢水的上面采用保温稀渣剂与碳化稻壳双层保护；中间包的铝碳水口整体浸入至结晶器的钢水液面以下本文档来自技高网...
【技术保护点】
利用转炉?连铸方式生产模具钢的工艺，包括炼钢连铸工序和轧钢工序，其特征在于：炼钢连铸工序包括转炉熔炼、LF精炼、连铸、缓冷步骤；轧钢工序包括加热、高压水除鳞、轧制、矫直、堆垛缓冷步骤，所述转炉熔炼是按照配料要求将熔炼好的符合模具钢成分要求的铁水通过用于中转的混铁炉混合均匀后和废钢一起引至转炉，在转炉中加入造渣剂，采用顶底复吹的方式向转炉内吹入纯氧进行初步熔炼，熔炼温度控制在2000℃以上；当钢水中的C、P百分含量符合要求时熔炼结束，为防止钢水中C的在氧化，在熔炼终点时进行脱氧，脱氧的同时根据所需模具钢的成分要求配加合金原料；之后钢水出炉，控制钢水的出炉温度为1680℃～1730℃，将钢水经出钢口挡渣后倒入钢包；所述LF精炼是将经转炉熔炼的钢水放入精炼炉内，根据钢水中各化学成分百分含量与模具钢成分要求的差距添加合金原料，将钢水加热至1600℃～1640℃后再加入造渣剂除渣，并从钢水底部吹入氩气，进行脱气，去除钢水中溶解的气体和夹杂物，将钢水中的C、Si、Mn的化学成分控制稳定在窄成分范围内；所述连铸是将精炼好的钢水注入连铸机的中间包，控制中间包内钢水的温度在1520℃～1560℃，然后将钢水分配至连铸机的各结晶器使之凝固结晶，之后将结晶器中的钢坯拉出，拉坯速度为0.7～1.0m/min，在拉坯时采用轻压下技术防止钢坯发生中心偏析，在整个连铸过程中对钢包中钢水采用全程保护浇注技术防止钢水氧化和吸气；所述炼钢连铸工序的缓冷是将连铸完成的钢坯下线后运送至缓冷坑，空冷至500℃以下；所述轧钢工序的加热是将炼钢连铸工序生产出来的钢坯转入加热炉进行加热，当钢坯加热至1280℃～1300℃后出炉；所述轧钢工序的轧制是将加热完毕经高压水除鳞后的钢坯传送至轧制生产 线进行快速轧制，轧制过程分为二辊粗轧和四辊精轧两个阶段，其中二辊粗轧的始轧温度≥950℃，终轧温度为880℃～920℃；四辊精轧时的始轧温度为840℃～880℃，终轧温度为800℃～830℃。...
【技术特征摘要】
1.利用转炉-连铸方式生产模具钢的工艺，包括炼钢连铸工序和轧钢工序，其特征在于:炼钢连铸工序包括转炉熔炼、LF精炼、连铸、缓冷步骤；轧钢工序包括加热、高压水除鳞、轧制、矫直、堆垛缓冷步骤， 所述转炉熔炼是按照配料要求将熔炼好的符合模具钢成分要求的铁水通过用于中转的混铁炉混合均匀后和废钢一起引至转炉，在转炉中加入造渣剂，采用顶底复吹的方式向转炉内吹入纯氧进行初步熔炼，熔炼温度控制在2000°C以上；当钢水中的C、P百分含量符合要求时熔炼结束，为防止钢水中C的在氧化，在熔炼终点时进行脱氧，脱氧的同时根据所需模具钢的成分要求配加合金原料；之后钢水出炉，控制钢水的出炉温度为1680°C 17300C，将钢水经出钢口挡渣后倒入钢包； 所述LF精炼是将经转炉熔炼的钢水放入精炼炉内，根据钢水中各化学成分百分含量与模具钢成分要求的差距添加合金原料，将钢水加热至1600°C 1640°C后再加入造渣剂除渣，并从钢水底部吹入氩气，进行脱气，去除钢水中溶解的气体和夹杂物，将钢水中的C、S1、Mn的化学成分控制稳定在窄成分范围内； 所述连铸是将精炼好的钢水注入连铸机的中间包，控制中间包内钢水的温度在1520°C 1560°C，然后将钢水分配至连铸机的各结晶器使之凝固结晶，之后将结晶器中的钢坯拉出，拉坯速度为0.7 1.0m/min，在拉坯时采用轻压下技术防止钢坯发生中心偏析，在整个连铸过程中对钢包中钢水采用全程保护浇注技术防止钢水氧化和吸气； 所述炼钢连铸工序的缓冷是将连铸完成的钢坯下线后运送至缓冷坑，空冷至500°C以下； 所述轧钢工序的加热是将炼钢连铸工序生产出来的钢坯转入加热炉进行加热，当钢坯加热至1280°C 1300°C后出炉； 所述轧钢工序的轧制是将加热完毕经高压水除鳞后的钢坯传送至轧制生产线进行快速轧制，轧制过程分为二辊粗轧和四辊精轧两个阶段，其中二辊粗轧的始轧温度> 950°C，终轧温度为880°C 920°C ;四辊精轧时的始轧温度为840°C 880°C，终轧温度为800°C 830。。。2.根据权利要求1所述的利用转炉-连铸方式生产模具钢的工艺，其特征在于:所述符合模具钢成分要求的铁水为纯净铁水先由高炉冶炼之后再经过扒渣、脱硫、脱磷过程制得，其中铁水成分中的P < 0.1...
【专利技术属性】
技术研发人员：闫宗根，李海强，李宏洲，张东，
申请(专利权)人：河北文丰钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：
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