CN103233131A - 一种用于冶炼塑料模具钢的电渣重熔渣及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种用于冶炼塑料模具钢的电渣重熔渣，其原料组成及质量百分比为：CaF₂：30～45%，Al₂O₃：20～30%，CaO：20～30%，SiO₂：5～10%；其步骤为：将所加原料混合均匀；烘烤；化渣；待用。本发明不仅能使电渣重熔渣的粘度提高，电渣重熔渣的透气性降低，而且能降低对环境的污染，提高电渣重熔热效率及电效率；经过电炉及电渣炉重熔冶炼的厚度在100～300毫米厚的塑料模具钢，具有纯度高、硫含量低、非金属夹杂物少、钢锭表面光滑、结晶均匀致密、金属组织和化学成分均匀，能完全满足市场的要求。

Description

一种用于冶炼塑料模具钢的电渣重熔渣及其制备方法

技术领域

本发明涉及冶炼用渣及其制备方法，具体地属于用于冶炼塑料模具钢的电渣重熔渣及其制备方法。

背景技术

近年来, 模具产品不断向着大型、精密、复杂的方向发展, 综合技术含量在不断提高, 模具制造周期不断缩短 促使塑料模具工业迅速发展。由于塑料模具钢一般是在相当复杂工作条件下使用的，故对于模具钢材料的性能要求也相当严格。

目前所广泛使用的塑料模具钢是利用转炉冶炼或者锻造生产的。转炉冶炼生产的塑料模具钢由于受到连铸坯压缩比的限制，即只能生产100mm厚度以下的塑料模具钢；而锻造存在效率低下，当生产薄规格的塑料模具钢时，使成本太高，所以一般锻造只生产300mm以上厚度的塑料模具钢。对于100mm～300mm厚的塑料模具钢则不能生产，因而不能满足要求。

电渣重熔冶炼的钢，具有纯度高、硫含量低、非金属夹杂物少、钢锭表面光滑、结晶均匀致密、金属组织和化学成分均匀的优点。但在电渣重熔过程中，电渣渣系则是影响钢锭内部质量的一个关键因素。电渣重熔可提高纯洁度，通常认为很大程度上取决于渣系成分，其次与自耗电极母材的纯洁度有关。不同渣系的化学成分决定了渣系的电导率、粘度、熔点及表面张力。电渣重熔保护渣的粘度不仅影响钢锭的表面质量，也会影响预熔渣的表面张力及界面张力，最终影响非金属夹杂物的吸附能力。

目前生产塑料模具钢常用电渣渣系大多采用CaF₂为基础的渣系，生产中主要采用CaF₂-Al₂O₃、CaF₂-CaO等二元系，CaF₂-Al₂O₃-CaO等三元渣系。其中最主要的是CaF₂-Al₂O₃-CaO（比例为6：2：2）三元渣系。因该渣系中CaO及Al₂O₃高达30%，导致重熔初期钢中氢含量高达6-8ppm、氧含量高达40ppm以上,正常重熔中期氢含量高达5-6ppm、氧含量高达30ppm以上,要求后期进行长期的扩氢退火，这不仅占用生产设备，且产品生产成本较高，且得到的产品纯洁度也不高，使该钢种的性价比得以降低。

发明内容

本发明的目的在于解决现有塑料模具钢使用的电渣重熔渣存在的不足，提供一种粘度高，透气性低，从而提高塑料模具钢的纯洁度的用于冶炼塑料模具钢的电渣重熔保护渣及其制备方法。

实现上述目的的措施：

一种用于冶炼塑料模具钢的电渣重熔渣，其原料组成及质量百分比为：CaF₂：30～45%，Al₂O₃：20～30%，CaO：20～30%，SiO₂：5～10%。

其特征在于：添加有MgO，其加入量不超过5%，包括0。

制备一种用于冶炼塑料模具钢的电渣重熔渣的方法，其步骤为：

1）将上述原料：CaF₂：30～45%，Al₂O₃：20～30%，CaO：20～30%，SiO₂：5～10%，包括添加的加入量不超过5%的MgO混合均匀；

2）将混合后的料在1650～1750℃的温度下烘烤，烘烤时间为180～240分钟；

3）进行化渣，控制化渣时间在90～120分钟；

4）待用。

本发明中各原料的作用及控制理由

CaF₂：能降低预熔渣的熔点、黏度和表面张力。但和其他组元相比，CaF₂的电导率较高，纯CaF₂在1650℃时电导率达4.54S/cm；但是渣中CaF₂含量高时，熔炼中易放出有害气体和烟尘，造成环境污染。因此本发明中CaF₂的含量定在30～45%。

Al₂O₃：能明显降低渣的电导率，减少电耗，提高生产率。而渣中Al₂O₃过多，将使渣的熔化温度和黏度升高，并将降低渣的脱硫效果，另外会使重熔过程难以建立和稳定。因此本发明中Al₂O₃的含量限制为20～30%。

CaO：渣中加入CaO将增大渣的碱度，提高脱硫效果。但CaO吸水性强，易带入氢和氧，造成钢中增氢、增氧。因此本发明中CaO的含量限制为20～30%。

SiO₂：可以降低渣的熔点，提高渣的高温塑性，使铸锭表面光洁，而且也能降低渣的电导率。SiO₂的加入还可以改变钢中夹杂物的形态，由铝酸盐夹杂变为硅酸盐夹杂，使钢材易于加工变形。但是渣中SiO₂含量过多，则有反应2CaF2+ SiO2= 2CaO+SiF4↑发生，造成渣中CaF2挥发损失，另外SiO₂高还将使金属中SiO2含量增加。因此本发明中SiO2的含量限制为5～10%。

MgO：渣中含有适当的MgO将会在渣池表面形成一层半凝固膜，可防止渣池

吸氧及防止渣中变价氧化物向金属熔池传递供氧，从而使铸锭中氧、氢、氮含量降低，同时这层凝固膜可减少渣表面向大气辐射的热损失。但是MgO容易使熔渣的黏度提高，不利于流动性，因此本发明中MgO的含量限制为5～10%。

本发明与现有技术相比，不仅能使电渣重熔渣的粘度提高，电渣重熔渣的透气性降低，而且能降低对环境的污染，提高电渣重熔热效率及电效率；经过电炉及电渣炉重熔冶炼的塑料模具钢，具有纯度高、硫含量低、非金属夹杂物少、钢锭表面光滑、结晶均匀致密、金属组织和化学成分均匀、钢板厚度在100～300毫米厚，能完全满足市场的要求。

附图说明

 附图为采用本发明冶炼的塑料模具钢的金相组织图。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

表1为本发明各实施例及对比例的取值列表；

表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表；

表3为实施本发明各实施例及对比例的塑料模具钢的纯洁度情况列表；

表4为实施本发明各实施例及对比例冶炼的塑料模具钢与的力学性能情况列表。

本发明各实施例按照以下步骤生产：

1）将上述原料：CaF₂：30～45%，Al₂O₃：20～30%，CaO：20～30%，SiO₂：5～10%，包括添加的MgO≤5%混合均匀；

2）将混合后的料在1650～1750℃的温度下烘烤，烘烤时间为180～240分钟；

3）进行化渣，控制化渣时间在90～120分钟；

4）待用。

表1    本发明各实施例及对比例的取值列表

表2   本发明各实施例及对比例的主要工艺取值列表

表3    实施本发明冶炼的塑料模具钢的纯洁度情况列表

表4   实施本发明冶炼的塑料模具钢与的力学性能情况列表

从表3和表4的结果可以看出，采用本发明生产的塑料模具钢纯洁度较高，力学性能完全满足了要求；从附图中可以看出实施本发明所生产的钢的金相组织均匀。

上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。

Claims (3)

1.一种用于冶炼塑料模具钢的电渣重熔渣，其原料组成及质量百分比为：CaF₂：30～45%，Al₂O₃：20～30%，CaO：20～30%，SiO₂：5～10%。

2.如权利要求1所述的一种用于冶炼塑料模具钢的电渣重熔渣，其特征在于：添加有MgO，其加入量不超过5%，包括0。

3.制备一种用于冶炼塑料模具钢的电渣重熔渣的方法，其步骤为：

1）将上述原料即：CaF₂：30～45%，Al₂O₃：20～30%，CaO：20～30%，SiO₂：5～10%，包括添加的加入量不超过5%的MgO混合均匀；

2）将混合后的料在1650～1750℃的温度下烘烤，烘烤时间为180～240分钟；

3）进行化渣，控制化渣时间在90～120分钟；

4）待用。

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