CN105312843B - 一种高碳特厚模具复合坯的制备方法 - Google Patents
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- Heat Treatment Of Steel (AREA)
Abstract
一种高碳特厚模具复合坯的制备方法，对出弯矫段的连铸坯表层进行弱冷却，下线连铸坯空冷至300～700℃后进行热装，采用快速加热，加热段和均热段温度均控制在AC3温度以上50～150℃，加热时间0.2～1h；出炉快冷速度控制在1～10℃/s；堆垛缓冷垛位温度150～300℃，时间≥8h；采用铣床对钢坯六面进行铣磨，待复合界面磨出金属基体后，精铣1～2mm；组坯水平叠放送入真空室抽真空，真空度＜1×10‑2Pa，抽真空时间20～30min；焊接电压20～100KV，焊接电流50～200mA，焊接速度200～300mm/min，复合坯熔深控制在60～100mm。本发明在保证坯料良好表面质量的前提下，有效提高模架用钢生产效率，减少焊接过程的变形开裂，提高复合钢坯成材率有显著效果。
Description
技术领域
本发明属于冶金工业坯制备工艺领域，尤其涉及一种含C 0.42～0.60wt％,Mn0.20～0.80wt％，厚度100～1000mm的高碳特厚复合模具用钢板坯母坯的制备方法。
背景技术
模具钢是用来制造各种锻造、冲压或压铸成型工件模具的钢种，现已成为世界工业生产中用量较大、影响面较广的重要产品。受模具使用特点影响，这类钢对钢质的纯净度、钢的界面组织性能均匀性均有较高的要求。以含C:0.42～0.60wt％,Mn:0.20～0.80wt％为主要成分特征的模架用钢是用量较大的一种模具钢，具有规格覆盖大(主要集中在50～300mm组距)，成本低廉的特点。主要采用模铸钢锭、连铸坯两种方式生产。
采用钢锭生产存在的问题是包括冒口、轧制楔形等问题产生的成材率普遍不高，且由于模铸锭内部缺陷问题，对于生产超大单重(30吨以上)产品难度较大。而采用连铸坯生产，尽管成材率较高，受连铸坯规格显著及压下比制约，生产特厚钢板厚度受到限制，如公布号CN101352724A的提供的“一种含B非调质塑料模具钢的制造方法”，又如公布号CN103397261A公开的“400mm厚连铸坯轧制塑料模具用钢板及其生产方法”，尽管已经采用了目前最大规格的中厚板连铸坯规格，也仅能生产60～100mm厚规格钢板。
此外，也有通过成分调整的方式，通过提高钢的淬透性及终态组织的方式生产该类模架用钢。如公开号CN101230442A公开的“一种用于塑料模具模架钢的低合金非调质钢及其制造方法”以及公开号CN100340691C公开的“一种贝氏体大截面塑料模具钢及其制造方法”，一个添加了较为昂贵的Cr、Ni、Mo等合金元素，一个加入了Ni、Cr、Mo、V、To，均成本较高，且从成分看，已经属于模芯用钢范畴。
轧制复合法是一种生产特厚钢板的新方法，相对于传统的铸锭，大大提高了轧后产品的内部组织及性能，解决了因连铸坯厚度限制和压下比制约，生产特厚钢板厚度受限的问题，且轧制坯料广泛，利于大批量生产，可以大大提高成材率。
公布号CN102896466A介绍了“一种150-400mm厚塑料模具用钢板的生产方法”，但是所述的气体保护焊工艺极易产生表面氧化，影响焊接效果，不仅象一般的复合坯需要对表面进行处理，还要额外对两块甚至多块坯料进行坡口加工，对于单块10～20吨的钢坯来说，无论是吊运、对齐、加工都是十分困难的。所述的三种焊接组合的方式，工艺复杂，操作困难，且对于同时进行气保焊、埋弧焊、真空复合焊的三条边，由于反复焊接，积累焊接应力、组织应力、热应力等更大，极易开裂。即使目的是为了提高生产效率也是得不偿失的。
对于上述提及的模架用钢，由于室温组织为铁素体+珠光体，而焊接融合区组织由于具有较高的碳元素特性，碳当量较高，淬硬性较强，焊接融合区空淬便得到马氏体，由于相转变过程带来的体积膨胀导致该区域同周边未相变组织间产生应力，当应力超过材料强度极限就会产生变形开裂，经验表明这种开裂裂纹在焊后肉眼极难发现，又难以通过探伤等方式进行检测，在焊后静置以及后续的加热、轧制过程一旦穿透融合区，将造成漏气，直接导致废品。
发明内容
本发明提供一种高碳特厚模具复合坯的制备方法，旨在保证坯料良好表面质量和提高复合钢板生产效率的前提下，有效提高模架用钢生产效率，解决组织变化带来的变形开裂倾向，提高钢种成材率。
为此，本发明所采取的解决方案是：
一种高碳特厚模具复合坯的制备方法，其特征在于，对于含C 0.42～0.60wt％,Mn0.20～0.80wt％，厚度100～1000mm的复合模具用钢板坯母坯的制备方法为：
连铸坯出连铸弯矫段后，对连铸坯表层组织进行弱冷却，冷却速度控制在1～5℃/s，目的在于细化表层晶粒，提高模具钢坯料表面尤其是边角部高温强韧性。减少边角部裂纹出现，该方案用于后续表面组织控制，过低则细化效果降低，过快则容易产生表面裂纹。
连铸坯下线后选取距连铸坯头、尾部6m以上连铸坯作为钢板坯母坯原料，目的在于提高终态内部组织质量，提高钢板探伤合格率。
连铸坯下线后表面温度空冷至300～700℃，立即进行热装，采用快速加热方式，即采用连续加热炉或台车加热时，加热段和均热段温度均控制在AC3温度以上50～150℃，加热时间0.2～1h，使连铸坯表面温度迅速达到AC3温度以上20～100℃，钢坯整体呈现“皮热心冷”状态。
之后加热钢坯进行出炉快冷，并根据钢种特性，利用轧机辊道快速摆动以及借助自动化控制的ACC冷却装置进行，冷却速度控制在1～10℃/s，使表面形成10～50mm厚的马氏体组织，而内部组织为回火马氏体、贝氏体组织。
高温下热装入炉有利于避免热应力影响，上述两点综合作用可有效提高模具钢材料在快速加热过程中的综合强韧性，避免开裂，另一方面使得表面形成同焊接融合区组织接近的马氏体组织，减小焊接热影响区同基体组织间由于体积变化带来的相变应力，进而最大程度的减小组织变化带来的变形开裂倾向。
快冷后钢坯周围围热坯，进行堆垛缓冷，垛位温度150～300℃，堆垛时间不少于8h。
缓冷后钢坯采用铣床进行表面加工，铣磨过程分为粗铣和精铣两部分，刀具材料选择高速钢或硬质合金，对钢坯六面均进行铣磨，对于复合界面，粗铣磨出金属基体后，继续精铣1～2mm，去除表面超细化的组织。
清理后组坯水平叠放送入真空室抽真空，其中沿每条长边间隔铺垫2～3条、5～10mm宽、0.5～1.5mm厚同质冷轧板，真空室真空度＜1×10-2Pa，整个抽真空时间在20～30min内完成。
真空处理后进行焊接，焊接电压20～100KV，焊接电流50～200mA，焊接速度200～300mm/min。
复合坯熔深控制在60～100mm。
焊接后根据坯厚选择台车炉进行加热，并根据用户需求性能进行锻造、轧制以及热处理。
本发明的有益效果为：
1、本发明针对以高碳为特点的模具钢复合坯特性，提出复合坯焊前预处理方案，在保证坯料良好表面质量的前提下，对于改善和解决模具钢复合坯焊接过程焊接融合区组织变化带来的变形开裂倾向有显著效果。
2、本发明针对模具钢生产中的一些问题，结合高碳模架用钢特点，提出一种以“焊前预处理+四边连续真空焊接”为特点的模具钢复合坯生产方式，可有效提高模架用钢生产效率，在保证坯料良好表面质量的前提下，对于改善和解决模具钢复合坯焊接过程焊接融合区组织变化带来的变形开裂倾向，提高复合钢坯成材率有显著效果。
具体实施方式
实施例所采用钢种为含C 0.42～0.60wt％,Mn 0.20～0.80wt％的高碳，生产厚度100～1000mm的特厚复合模具用钢板坯母坯。
实施例1
选取钢种为C45N，连铸坯出弯矫段后弱冷速度选择为2℃/s，采用距坯头部8m，规格为250×1950×4000mm的连铸坯料在连续炉内进行处理，连铸坯热装温度600℃，加热段温度850±20℃，均热段温度830±20℃，在炉时间0.5h。之后出炉快冷，冷却速度2℃/s。钢坯冷却至500℃进行堆垛缓冷，垛位温度300℃，保温12h。
进行六面铣磨，采用连续焊的方式进行焊接，30min调控真空室真空度2.5×10- 3Pa。沿两长边每间隔1000mm放置一条宽10mm，厚1.2mm同质冷轧板条，焊接电压100KV，焊接电流200mA，所述焊接速度250mm/min，熔深80mm，包括组坯在内的整个焊接生产周期小于2h，采用“焊前预处理+四边连续真空焊接”方式生产的C45N综合成材率见表1。
实施例2
选取钢种为S50C，连铸坯出弯矫段后弱冷速度选择为1.2℃/s，采用距坯头部15m后规格为300×1950×4000mm的连铸坯料在台车炉内进行处理，连铸坯热装温度550℃，装炉炉膛温度900±20℃。在炉时间1h。之后出炉快冷，冷却速度2℃/s。钢坯冷却至400℃进行堆垛缓冷，垛位温度300℃，保温8h。
进行六面铣磨，采用连续焊的方式进行焊接，20min调控真空室真空度8×10-3Pa。沿两长边每间隔800mm放置一条宽10mm，厚1mm同质冷轧板条，焊接电压60KV，焊接电流150mA，所述焊接速度200mm/min，熔深60mm，包括组坯在内的整个焊接生产周期小于2h。
实施例与对比例钢种综合成材率见表1。
表1实施例与对比例钢种综合成坯率对比
Claims (1)
1.一种高碳特厚模具复合坯的制备方法，其特征在于，对于含C 0.42～0.60wt％,Mn0.20～0.80wt％，厚度100～1000mm的复合模具用钢板坯母坯的制备方法为：
连铸坯出连铸弯矫段后，对连铸坯表层组织进行弱冷却，冷却速度控制在1～5℃/s；
连铸坯下线后选取距连铸坯头、尾部6m以上连铸坯作为钢板坯母坯原料；
连铸坯下线后表面温度空冷至300～700℃，立即进行热装，采用快速加热方式，即采用连续加热炉或台车加热时，加热段和均热段温度均控制在AC3温度以上50～150℃，加热时间0.2～1h，使连铸坯表面温度迅速达到AC3温度以上20～100℃，钢坯整体呈现“皮热心冷”状态；
之后加热钢坯进行出炉快冷，并根据钢种特性，利用轧机辊道快速摆动以及借助自动化控制的ACC冷却装置进行，冷却速度控制在1～10℃/s，使表面形成10～50mm厚的马氏体组织，而内部组织为回火马氏体、贝氏体组织；
快冷后钢坯周围围热坯，进行堆垛缓冷，垛位温度150～300℃，堆垛时间不少于8h；
缓冷后钢坯采用铣床进行表面加工，铣磨过程分为粗铣和精铣两部分，刀具材料选择高速钢或硬质合金，对钢坯六面均进行铣磨，对于复合界面，粗铣磨出金属基体后，继续精铣1～2mm，去除表面超细化的组织；
清理后组坯水平叠放送入真空室抽真空，其中沿每条长边间隔铺垫2～3条、5～10mm宽、0.5～1.5mm厚同质冷轧板，真空室真空度＜1×10-2Pa，整个抽真空时间在20～30min内完成；
真空处理后进行焊接，焊接电压20～100KV，焊接电流50～200mA，焊接速度200～300mm/min；
复合坯熔深控制在60～100mm。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3729805A (en) * | 1971-11-08 | 1973-05-01 | Gen Motors Corp | Method of producing stainless steel-low carbon steel composites |
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| CN102009332A (zh) * | 2010-09-15 | 2011-04-13 | 北京科技大学 | 一种叠轧焊工艺生产特厚板的方法 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3729805A (en) * | 1971-11-08 | 1973-05-01 | Gen Motors Corp | Method of producing stainless steel-low carbon steel composites |
| CN101760701A (zh) * | 2009-12-25 | 2010-06-30 | 舞阳钢铁有限责任公司 | 一种合金塑料模具钢板及其生产方法 |
| CN101773931A (zh) * | 2009-12-30 | 2010-07-14 | 东北大学 | 一种真空复合轧制特厚板的方法 |
| CN102009332A (zh) * | 2010-09-15 | 2011-04-13 | 北京科技大学 | 一种叠轧焊工艺生产特厚板的方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |