发明内容
发明目的:本发明的目的在于提供一种高塑性的高速钢的生产方法。
技术方案:本发明提供的一种高塑性高速钢的生产方法,包括以下步骤:
(1)选料:按待制备高速钢的各元素重量份选料,同时控制原料中的有害元素含量,其中:S含量≤0.008%,P含量≤0.025%,Ni含量≤0.25%,Cu含量≤0.25%;
(2)采用真空感应熔炼炉冶炼,得自耗电极棒;采用真空感应炉冶炼代替传统的中频炉冶炼或电弧炉冶炼,避免了冶炼时大气中氧、氮、氢气体溶入钢水导致气体含量升高的问题;
(3)采用真空自耗重熔炉对自耗电极棒重熔,得到高速钢重熔锭,真空自耗过程中,在自耗电极棒上绑缚钙铁线;采用真空自耗重熔生产高速钢重熔锭代替传统的电渣重熔生产高速钢重熔锭,避免重熔时钢水与大气接触,进一步降低了气体和夹杂含量;加入微量钙元素进行微合金化处理,能够达到控制碳化物分布和形态的目的;
(4)对高速钢重熔锭开坯、锻打、热轧,得高速钢盘条,对盘条退火处理,即得高塑性高速钢。
其中,步骤(3)中,钙加入量为0.4-0.8%;制得的高速钢重熔锭的氧含量≤12ppm、氮含量≤50ppm、氢含量≤5ppm。
其中,步骤(4)中,退火处理工艺为860-920℃保温1-4h,降温至700-760℃保温3-7h,再迅速浸入水中瀑水处理。
有益效果:本发明提供的高速钢的生产方法工艺简单、易于操控,制得的高速钢塑性高。
具体而言,本发明相对于现有技术,具有以下突出的优势:
(1)传统工艺流程中,采用电渣重熔或稀土元素处理的方法,使碳化物的分布均匀性得到改善,但在细化碳化物尺寸方面效果不理想。而本发明采用真空自耗与钙微合金化处理结合,不仅改善了碳化物分布,同时细化了碳化物颗粒尺寸,提高了高速钢塑性。
(2)传统工艺流程中,采用LF、VD、电渣重熔等方法,提高钢水纯净度,降低夹杂物含量,但由于该过程中空气和钢水没有隔离开,气体含量仍旧偏高。本发明综合采用真空感应熔炼和真空自耗重熔对高速钢精炼,避免熔炼和重熔过程中钢水与空气接触,显著降低了气体含量,降低夹杂物等级,进一步提高了高速钢塑性。
(3)相比于现有工艺,本发明对高速钢原料选材严格,有害元素含量控制在极低的水平,从源头上保证了高速钢纯净度要求,避免了有害元素对高速钢塑性的不利影响。
具体实施方式
下面分别以三种典型牌号的高速钢为例(低合金高速钢W4Mo2Cr4V,通用性高速钢W6Mo5Cr4V2,高性能超硬高速钢W2Mo9Cr4V2Co8),对本发明作出进一步说明。
实施例1高塑性的低合金高速钢W4Mo2Cr4V的制备
(1)对W4Mo2Cr4V高速钢炼钢原料进行严格选材,原料中S含量为0.007%,P含量为0.022%,Ni含量为0.21%,Cu含量为0.18%。
(2)采用真空感应熔炼炉冶炼W4Mo2Cr4V高速钢,待成分达到要求后,浇铸得到自耗电极棒,缓冷至室温;
(3)采用真空自耗重熔炉对自耗电极棒进行重熔,从而降低钢中气体和杂质含量;真空自耗过程中,通过在自耗电极棒上绑缚钙铁线的形式,进行钙微合金化处理,钙加入量为总质量的0.5%;制得高速钢重熔锭,高速钢重熔锭中氧含量为12ppm,氮含量为50ppm,氢含量为3ppm;
(4)对W4Mo2Cr4V高速钢重熔锭进行开坯、锻打、热轧等热加工,得到W4Mo2Cr4V高速钢盘条;对盘条进行退火处理,即先在860℃保温3h,而后降到720℃保温4h,随后浸入水中进行瀑水处理,即得。
对制得的高塑性的低合金高速钢W4Mo2Cr4V盘条(直径11mm)进行室温拉伸试验,拉伸速率1mm/min,延伸率为41%,而现有W4Mo2Cr4V高速钢盘条延伸率通常不足30%,可见本发明使得W4Mo2Cr4V高速钢塑性明显提升。
实施例2高塑性的低合金高速钢W4Mo2Cr4V的制备
(1)对W4Mo2Cr4V高速钢炼钢原料进行严格选材,原料中S含量为0.005%,P含量为0.020%,Ni含量为0.19%,Cu含量为0.25%。
(2)采用真空感应熔炼炉冶炼W4Mo2Cr4V高速钢,待成分达到要求后,浇铸得到自耗电极棒,缓冷至室温;
(3)采用真空自耗重熔炉对自耗电极棒进行重熔,从而降低钢中气体和杂质含量;真空自耗过程中,通过在自耗电极棒上绑缚钙铁线的形式,进行钙微合金化处理,钙加入量为总质量的0.7%;制得高速钢重熔锭,高速钢重熔锭中氧含量为9ppm,氮含量为41ppm,氢含量为5ppm。
(4)对W4Mo2Cr4V高速钢重熔锭进行开坯、锻打、热轧等热加工,得到W4Mo2Cr4V高速钢盘条;对盘条进行退火处理,先在880℃保温1.5h,而后降到730℃保温3h,随后浸入水中进行瀑水处理,即得。
对制得的高塑性的低合金高速钢W4Mo2Cr4V盘条(直径11mm)进行室温拉伸试验,拉伸速率1mm/min,延伸率为39%,,而现有W4Mo2Cr4V高速钢盘条延伸率通常不足30%,可见本发明使得W4Mo2Cr4V高速钢塑性明显提升。
实施例3高塑性的通用性高速钢W6Mo5Cr4V2
(1)对W6Mo5Cr4V2高速钢炼钢原料进行严格选材,原料中S含量为0.008%,P含量为0.020%,Ni含量为0.25%,Cu含量为0.18%。
(2)采用真空感应熔炼炉冶炼W6Mo5Cr4V2高速钢,待成分达到要求后,浇铸得到自耗电极棒,缓冷至室温;
(3)采用真空自耗重熔炉对自耗电极棒进行重熔,从而降低钢中气体和杂质含量;真空自耗过程中,通过在自耗电极棒上绑缚钙铁线的形式,进行钙微合金化处理,钙加入量为总质量的0.6%;制得高速钢重熔锭,高速钢重熔锭中氧含量为8ppm,氮含量为37ppm,氢含量为2ppm。
(4)对W6Mo5Cr4V2高速钢重熔锭进行开坯、锻打、热轧等热加工,得到W6Mo5Cr4V2高速钢盘条;对盘条进行退火处理,先在880℃保温2h,而后降到760℃保温2h,随后浸入水中进行瀑水处理,即得。
对制得的高塑性的通用性高速钢W6Mo5Cr4V2盘条(直径10mm)进行室温拉伸试验,拉伸速率1mm/min,延伸率为33%,而W6Mo5Cr4V2高速钢盘条延伸率通常不足25%,可见本发明使得W6Mo5Cr4V2高速钢塑性明显提升。
实施例4高塑性的通用性高速钢W6Mo5Cr4V2
(1)对W6Mo5Cr4V2高速钢炼钢原料进行严格选材,原料中S含量为0.004%,P含量为0.025%,Ni含量为0.15%,Cu含量为0.18%。
(2)采用真空感应熔炼炉冶炼W6Mo5Cr4V2高速钢,待成分达到要求后,浇铸得到自耗电极棒,缓冷至室温;
(3)采用真空自耗重熔炉对自耗电极棒进行重熔,从而降低钢中气体和杂质含量;真空自耗过程中,通过在自耗电极棒上绑缚钙铁线的形式,进行钙微合金化处理,钙加入量为总质量的0.8%;制得高速钢重熔锭,高速钢重熔锭中氧含量为12ppm,氮含量为41ppm,氢含量为1.5ppm。
(4)对W6Mo5Cr4V2高速钢重熔锭进行开坯、锻打、热轧等热加工,得到W6Mo5Cr4V2高速钢盘条;对盘条进行退火处理,先在860℃保温4h,而后降到730℃保温5h,随后浸入水中进行瀑水处理,即得。
对制得的高塑性的通用性高速钢W6Mo5Cr4V2盘条(直径10mm)进行室温拉伸试验,拉伸速率1mm/min,延伸率为34%,而W6Mo5Cr4V2高速钢盘条延伸率通常不足25%,可见本发明使得W6Mo5Cr4V2高速钢塑性明显提升。
实施例5高塑性的高性能超硬高速钢W2Mo9Cr4V2Co8
(1)对W2Mo9Cr4V2Co8高速钢炼钢原料进行严格选材,原料中S含量为0.005%,P含量为0.016%,Ni含量为0.18%,Cu含量为0.15%。
(2)采用真空感应熔炼炉冶炼W2Mo9Cr4V2Co8高速钢,待成分达到要求后,浇铸得到自耗电极棒,缓冷至室温;
(3)采用真空自耗重熔炉对自耗电极棒进行重熔,从而降低钢中气体和杂质含量;真空自耗过程中,通过在自耗电极棒上绑缚钙铁线的形式,进行钙微合金化处理,钙加入量为总质量的0.4%;制得高速钢重熔锭,高速钢重熔锭中氧含量为6ppm,氮含量为35ppm,氢含量为2ppm。
(4)对W2Mo9Cr4V2Co8高速钢重熔锭进行开坯、锻打、热轧等热加工,得到W2Mo9Cr4V2Co8高速钢盘条;对盘条进行退火处理,先在875℃保温3h,而后降到710℃保温4h,随后浸入水中进行瀑水处理,即得。
对制得的高塑性的高性能超硬高速钢W2Mo9Cr4V2Co8盘条(直径10mm)进行室温拉伸试验,拉伸速率1mm/min,延伸率为26%,而W2Mo9Cr4V2Co8高速钢盘条延伸率通常不足15%,可见本发明使得W2Mo9Cr4V2Co8高速钢塑性明显提升。
实施例6高塑性的高性能超硬高速钢W2Mo9Cr4V2Co8
(1)对W2Mo9Cr4V2Co8高速钢炼钢原料进行严格选材,原料中S含量为0.006%,P含量为0.021%,Ni含量为0.20%,Cu含量为0.18%。
(2)采用真空感应熔炼炉冶炼W2Mo9Cr4V2Co8高速钢,待成分达到要求后,浇铸得到自耗电极棒,缓冷至室温;
(3)采用真空自耗重熔炉对自耗电极棒进行重熔,从而降低钢中气体和杂质含量;真空自耗过程中,通过在自耗电极棒上绑缚钙铁线的形式,进行钙微合金化处理,钙加入量为总质量的0.6%;制得高速钢重熔锭,高速钢重熔锭中氧含量为8ppm,氮含量为42ppm,氢含量为1.5ppm。
(4)对W2Mo9Cr4V2Co8高速钢重熔锭进行开坯、锻打、热轧等热加工,得到W2Mo9Cr4V2Co8高速钢盘条。对盘条进行退火处理,先在920℃保温1h,而后降到700℃保温7h,随后浸入水中进行瀑水处理。
对制得的高塑性的高性能超硬高速钢W2Mo9Cr4V2Co8盘条(直径10mm)进行室温拉伸试验,拉伸速率1mm/min,延伸率为23%,而W2Mo9Cr4V2Co8高速钢盘条延伸率通常不足15%,可见本发明使得W2Mo9Cr4V2Co8高速钢塑性明显提升。