CN110184547B - 含氮塑料模具宽厚扁钢及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于钢板生产技术领域，具体涉及一种含氮塑料模具宽厚扁钢的制备方法，包括以下步骤：铁水预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、连铸，得连铸坯，连铸坯经过加热、除磷、定宽和轧制后，球化退火处理得到塑料模具宽厚扁钢。本发明通过设计连铸坯断面形状并配合轧制过程中温度、每道次压下量以及轧制速度的控制，定宽过程中宽度的控制，生产厚度为40～80mm、宽度为1200～1400mm的大宽幅厚扁钢，既能解决边部质量问题，又能保证力学性能和显微组织的均匀性，具有极高的推广应用价值。
Description
技术领域
本发明属于钢板生产技术领域，具体涉及一种含氮塑料模具宽厚扁钢及其制备方法。
背景技术
塑料制品业近年来发展非常迅速，在塑料成型加工中，模具的质量对产品的保证作用是不言而喻的；而塑料成型模具由于结构复杂、尺寸精度较高、加工难度大、价格相对比较昂贵，适当的选用模具材料对于保证加工质量和模具使用寿命有重要的意义。国内外资料表明，模具钢材的性能水平，材质的优劣和热处理工艺的选用是影响模具寿命的主要因素；随着塑料工业的发展，对塑料模具钢提出了大型化，高精度、多功能、复合型的发展要求。
CN201710605750.5公开了一种塑料模具用宽厚扁钢及其制备方法，具体公开了一种厚度为100～200mm，宽度为310～710mm的模具钢。由于模具钢锭疏松、偏析严重以及受锭型限制，导致最终宽度规格受到限制；并且在生产过程中必须进行中间坯均匀化退火，生产成本较高。
CN201811208625.1公开了一种含氮塑料模具扁钢及其生产方法，所述模具钢的化学成分为：按重量百分比计，C 0.35～0.45％、Si 0.3～0.5％、Mn 0.3～0.6％、Cr 13.0～14.0％、N 0.06～0.08％，其余为Fe和不可避免的杂质；厚度为180mm或130mm。
CN201811433208.7公开了一种高氮高铬塑料模具钢及其冶炼和热处理方法，所述模具钢，按重量百分比计，其化学成分为：C 0.25～0.35％、Si 0.45～0.8％、Mn 0.4～0.7％、Cr 16.5～17.5％、Ni 0.1～0.3％、Mo 0.1～0.5％、N 0.06～0.10％，其余为Fe及不可避免的杂质元素。
由于生产氮含量较高，同时厚度为40～80mm、宽度为1200～1400mm的塑料模具钢的难度较大，不仅难满足良好的平直度和表面质量要求，而且对于宽度和长度方向力学性能和显微组织的均匀性也难以保证。
发明内容
本发明的目的在于一种氮含量较高，同时厚度为40～80mm、宽度为1200～1400mm的塑料模具钢及其制备方法。
本发明首先提供了一种含氮塑料模具宽厚扁钢的制备方法，包括以下步骤：铁水预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、连铸，得连铸坯，连铸坯经过加热、除磷、定宽和轧制后，退火处理得到塑料模具宽厚扁钢；
其中，所述连铸坯的化学成分为：按重量百分比计，C 0.35～0.45％、Si 0.8～1.5％、Mn 0.3～0.6％、Cr 13.0～14.0％、Mo 0.05～0.08％、N 0.06～0.15％，Ni 0.05～0.8％，其余为Fe和不可避免的杂质；
所述连铸坯的断面尺寸为：总宽度为1600mm，倒角角度为20度，倒角后宽度为1400mm，铸坯厚度为240mm。
其中，上述含氮塑料模具宽厚扁钢的制备方法，所述杂质中Ni≤0.2％，Al≤0.02％，P≤0.022％，S≤0.005％，O≤0.003％，H≤0.0002％。
其中，上述含氮塑料模具宽厚扁钢的制备方法，所述连铸满足以下至少一项：
中间包钢水过热度为30～50℃；
连铸坯拉速为0.9～1.2m/min；
连铸坯定尺长度为7～10m。
其中，上述含氮塑料模具宽厚扁钢的制备方法，所述加热分为3段：①预热段，温度550±10℃，加热时间为4～5h；②加热段，温度830±10℃，加热时间为5～6h；③均热段，温度1210±10℃，加热时间为8～10h。
其中，上述含氮塑料模具宽厚扁钢的制备方法，所述除磷满足以下至少一项：
连铸坯以1～1.5m/s的速度送至高压除磷箱的入口；
除磷过程中连铸坯的运行速度为0.4～0.7m/s；
除磷后，连铸坯的温度为1000～1100℃。
其中，上述含氮塑料模具宽厚扁钢的制备方法，所述定宽满足以下至少一项：
连铸坯的运行速度为300～400mm/步；
减宽量为150～200mm。
其中，上述含氮塑料模具宽厚扁钢的制备方法，所述轧制的次数为4～5道次，每道次的压下量为25～45mm，轧制速度为0.3～1.0m/s。
其中，上述含氮塑料模具宽厚扁钢的制备方法，所述轧制时，第1轧制道次的压下量为25～30mm，轧制速度为0.3～0.5m/s，第2轧制道次的压下量为35～40mm，轧制速度为0.4～0.7m/s，第3轧制道次的压下量为40～45mm，轧制速度为0.5～0.8m/s，第4轧制道次的压下量为40～45mm，轧制速度为0.6～0.9m/s，第5轧制道次的压下量为35～40mm，轧制速度为0.7～1.0m/s。
其中，上述含氮塑料模具宽厚扁钢的制备方法，所述球化退火为：轧制后扁钢温度为845±10℃，装入退火炉，以85～110℃/h的速度升温至930±10℃，保温3h，之后随炉冷却到730±10℃，保温5h，再随炉冷却至500℃，出炉空冷至室温。
本发明还提供了上述含氮塑料模具宽厚扁钢的制备方法制备的含氮塑料模具宽厚扁钢。
其中，上述的含氮塑料模具宽厚扁钢，厚度为40～80mm，宽度为1200～1400mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过设计连铸坯断面形状，可以有效控制连铸坯边部质量，大量减轻或消除边角裂纹的产生；并且在定宽压力机定宽后，减轻连铸坯横截面狗骨高度，进而控制平辊轧制过程中的宽展，保证板型平直度。
本发明通过设计连铸坯断面形状并配合轧制过程中温度、每道次压下量以及轧制速度的控制，定宽过程中宽度的控制，生产厚度为40～80mm、宽度为1200～1400mm的大宽幅厚扁钢，既能解决边部质量问题，又能保证力学性能和显微组织的均匀性，具有极高的推广应用价值。
附图说明
图1为连铸坯的断面形貌；
图2为实施例1制备的塑料模具宽厚扁钢边部的退火组织；
图3为实施例1制备的塑料模具宽厚扁钢心部的退火组织；
图4为实施例2制备的塑料模具宽厚扁钢边部的退火组织；
图5为实施例2制备的塑料模具宽厚扁钢心部的退火组织。
具体实施方式
具体的，一种含氮塑料模具宽厚扁钢的制备方法，包括以下步骤：铁水预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、连铸，得连铸坯，连铸坯经过加热、除磷、定宽和轧制后，退火处理得到塑料模具宽厚扁钢；
其中，所述连铸坯的化学成分为：按重量百分比计，C 0.35～0.45％、Si 0.8～1.5％、Mn 0.3～0.6％、Cr 13.0～14.0％、Mo 0.05～0.08％、N 0.06～0.15％，Ni 0.05～0.8％，其余为Fe和不可避免的杂质；
所述连铸坯的断面尺寸为：总宽度为1600mm，倒角角度为20度，倒角后宽度为1400mm，铸坯厚度为240mm。
其中，上述含氮塑料模具宽厚扁钢的制备方法，所述杂质中Ni≤0.2％，Al≤0.02％，P≤0.022％，S≤0.005％，O≤0.003％，H≤0.0002％。
本发明通过设计连铸坯的断面，可以控制连铸坯边部质量，大量减轻或消除边角裂纹的产生；同时在定宽压力机定宽后，减轻连铸坯横截面狗骨高度，进而控制平辊轧制过程中的宽展，保证板型平直度。
为了保证连铸坯心部的变形量，需在除磷后将连铸坯的温度控制在1000～1100℃。如果连铸坯在除磷的时候运行速度过快，那么除磷后连铸坯的温度就达不到1000～1100℃，因此，连铸坯在除磷前以1～1.5m/s的速度送至高压除磷箱的入口；除磷过程中连铸坯的运行速度为0.4～0.7m/s。
本发明方法中，所述定宽时，连铸坯按照“-走-停-走-停-”的方式送进，一个“走-停”为一步，运行速度为300～400mm/步。定宽过程中，两侧锤头对称运动，保证连铸坯中心线与轧线重合。
本发明方法中，轧制的次数为4～5道次，如果轧制4道次就达到成品规格，那么第5轧制道次空过。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
一种含氮塑料模具宽厚扁钢的轧制方法，按质量百分比其化学组成如下：
C 0.35％、Si 1.1％、Mn 0.55％、Cr 13.8％、Ni 0.2％、Mo 0.08％、N 0.1％、P0.020％、S 0.004％，其余为Fe和其他不可避免的杂质。
上述成分钢水按以下流程获得图1所示断面的连铸坯：
铁水预处理→转炉→LF炉→中间包浇注。其中，中间包开浇钢水温度为1465℃，连铸坯拉速保持在1m/min，定尺长度为10m。
连铸坯通过加热、除磷、定宽和轧制制备得到厚度为60mm，宽度为1375mm的塑料模具宽厚扁钢。
连铸坯加热过程如下：
(1)冷坯入炉；
(2)预热段，炉温540℃，停留时间4.5h；
(3)加热段，炉温820℃，停留时间5.8h；
(4)均热段，炉温1210℃，停留时间9.5h。
除磷过程如下：
(1)连铸坯出炉，通过运输辊道以1.5m/s的速度送往高压水除磷箱入口。
(2)将辊道速度降至0.4m/s通过高压水除磷箱。
(3)连铸坯出炉后，表面温度为1020℃。
定宽过程如下：
(1)减宽量为200mm，两侧锤头对称运动，保证连铸坯中心线与轧线重合。
(2)连铸坯按走-停-走-停的方式送进，速度按400mm/步控制，一步即一个走-停。
轧制过程如下：
(1)轧机出入口除磷测温，连铸坯表面温度保持在1050℃。
(2)按表1工艺轧制至成品规格为60mm×1375mm，轧后通长无明显弯曲，无表面裂纹、左右两侧厚度差最大为1.5mm。
表1实施例1轧制工艺
将轧制完得到的厚度为50mm，宽度为1400mm塑料模具宽厚扁钢直接进行球化退火处理：轧后扁钢表面温度为845±10℃，装入退火炉，以95±10℃/h的速度升温至930±10℃，保温3h，之后随炉冷却到730±10℃，保温5h，再随炉冷却至500℃，出炉空冷至室温。
退火处理后塑料模具宽厚扁钢的边部组织如图2所示，心部组织如图3所示。从图2和图3中可以看出，本发明制备的塑料模具宽厚扁钢的显微组织中无粗大共析碳化物存在，球化后的碳化物弥散均匀的分布在铁素体基体上。
实施例2
一种含氮塑料模具宽厚扁钢的轧制方法，按质量百分比其化学组成如下：
C 0.42％、Si 0.9％、Mn 0.52％、Cr 13.5％、Ni 0.4％、Mo 0.05％、N 0.08％、P0.021％、S 0.005％，其余为Fe和其他不可避免的杂质。
上述成分钢水按以下流程获得图1所示断面的连铸坯：
铁水预处理→转炉→LF炉→中间包浇注，其中，中间包开浇钢水温度为1465℃，连铸坯拉速保持在1.2m/min，定尺长度为8m。
连铸坯通过加热、除磷、定宽和轧制制备得到厚度为50mm，宽度为1400mm的塑料模具宽厚扁钢。
连铸坯加热过程如下：
(1)冷坯入炉.
(2)预热段，炉温560℃，停留时间4h。
(3)加热段，炉温830℃，停留时间6h。
(4)均热段，炉温1220℃，停留时间10h。
除磷过程如下：
(1)连铸坯出炉，通过运输辊道以1.2m/s的速度送往高压水除磷箱入口。
(2)将辊道速度降至0.6m/s通过高压水除磷箱。
(3)连铸坯出炉后，表面温度为1080℃。
定宽过程如下：
(1)减宽量为150mm，两侧锤头对称运动，保证连铸坯中心线与轧线重合。
(2)连铸坯按走-停-走-停的方式送进，速度按350mm/步控制。
轧制过程如下：
(1)轧机出入口除磷测温，连铸坯表面温度保持在1020℃。
(2)按表2工艺轧制至成品规格为50mm×1400mm，轧后通长无明显弯曲，无表面裂纹、左右两侧厚度差最大为1.43mm。
表2实施例2轧制工艺
将轧制完得到的厚度为50mm，宽度为1400mm塑料模具宽厚扁钢直接进行球化退火处理：轧后扁钢表面温度为845±10℃，装入退火炉，以90±10℃/h的速度升温至930±10℃，保温3h，之后随炉冷却到730±10℃，保温5h，再随炉冷却至500℃，出炉空冷至室温。
退火处理后的塑料模具宽厚扁钢的边部组织如图4所示，心部组织如图5所示。从图4和图5中可以看出，本发明制备的塑料模具宽厚扁钢的显微组织中无粗大共析碳化物存在，球化后的碳化物弥散均匀的分布在铁素体基体上。
Claims (9)
1.含氮塑料模具宽厚扁钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：铁水预处理、转炉冶炼、LF炉精炼、连铸，得连铸坯，连铸坯经过加热、除磷、定宽和轧制后，球化退火处理得到塑料模具宽厚扁钢；
其中，所述连铸坯的化学成分为：按重量百分比计，C 0.35～0.45％、Si 0.8～1.5％、Mn 0.3～0.6％、Cr 13.0～14.0％、Mo 0.05～0.08％、N 0.06～0.15％，Ni 0.05～0.8％，其余为Fe和不可避免的杂质；
所述连铸坯的断面尺寸为：总宽度为1600mm，倒角角度为20度，倒角后宽度为1400mm，铸坯厚度为240mm；
除磷后，连铸坯的温度为1000～1100℃；
定宽时，减宽量为150～200mm；
所述轧制的次数为4～5道次，每道次的压下量为25～45mm，轧制速度为0.3～1.0m/s；
所述塑料模具宽厚扁钢的厚度为40～80mm，宽度为1200～1400mm。
2.根据权利要求1所述含氮塑料模具宽厚扁钢的制备方法，其特征在于，所述杂质中Ni≤0.2％，Al≤0.02％，P≤0.022％，S≤0.005％，O≤0.003％，H≤0.0002％。
3.根据权利要求1所述含氮塑料模具宽厚扁钢的制备方法，其特征在于，所述连铸满足以下至少一项：
中间包钢水过热度为30～50℃；
连铸坯拉速为0.9～1.2m/min；
连铸坯定尺长度为7～10m。
4.根据权利要求1所述含氮塑料模具宽厚扁钢的制备方法，其特征在于，所述加热分为3段：①预热段，温度550±10℃，加热时间为4～5h；②加热段，温度830±10℃，加热时间为5～6h；③均热段，温度1210±10℃，加热时间为8～10h。
5.根据权利要求1所述含氮塑料模具宽厚扁钢的制备方法，其特征在于，所述除磷满足以下至少一项：
连铸坯以1～1.5m/s的速度送至高压除磷箱的入口；
除磷过程中连铸坯的运行速度为0.4～0.7m/s。
6.根据权利要求1所述含氮塑料模具宽厚扁钢的制备方法，其特征在于，所述定宽时连铸坯的运行速度为300～400mm/步。
7.根据权利要求1所述含氮塑料模具宽厚扁钢的制备方法，其特征在于，所述轧制时，第1轧制道次的压下量为25～30mm，轧制速度为0.3～0.5m/s，第2轧制道次的压下量为35～40mm，轧制速度为0.4～0.7m/s，第3轧制道次的压下量为40～45mm，轧制速度为0.5～0.8m/s，第4轧制道次的压下量为40～45mm，轧制速度为0.6～0.9m/s，第5轧制道次的压下量为35～40mm，轧制速度为0.7～1.0m/s。
8.根据权利要求1所述含氮塑料模具宽厚扁钢的制备方法，其特征在于，所述球化退火为：轧制后扁钢温度为845±10℃，装入退火炉，以85～110℃/h的速度升温至930±10℃，保温3h，之后随炉冷却到730±10℃，保温5h，再随炉冷却至500℃，出炉空冷至室温。
9.权利要求1～8任一项所述含氮塑料模具宽厚扁钢的制备方法制备的含氮塑料模具宽厚扁钢。
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