CN111560563A - 一种电渣型热作模具钢板的生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种电渣型热作模具钢板的生产方法，属于冶金技术领域。其包括冶炼、模铸、电渣重熔、加热、轧制、退火工序；所述冶炼工序，钢水经电炉冶炼、LF炉精炼，当温度达到1650℃时转入VD炉真空处理；钢水的化学成分及质量百分含量为C：0.30～0.43%，Si：0.80～1.20%，Mn：0.30～0.60%，P≤0.025%，S≤0.005%，Cr：4.00～5.50%，Mo：1.20～2.50%，V：0.40～1.10%，Al：0.015～0.045%，余量为Fe和不可避免的杂质；电渣重熔工序采用五元渣系，平均重熔速度16～25kg/min。本发明增加电渣重熔工序，轧后钢板性能具有更好的各向同性。

Description

一种电渣型热作模具钢板的生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种电渣型热作模具钢板的生产方法。
背景技术
热作模具钢是指适宜于制作对金属进行热变形加工的模具用的合金工具钢，主要用于制造冲击载荷大的锻模、热挤压模、精锻模以及铝、铜及其合金压铸模，具有高的淬透性，优良的抗热裂性能，中等耐磨损性能，在较高温度下具有抗软化能力，热处理变形小及良好的加工性能等特点。该钢材而经过电渣重熔工序后，具有更好的使用寿命及抗高疲劳性能，市场应用广泛。
目前国内生产电渣型热作模具钢均采用普通钢锭和圆锭电渣锭，经锻造生产钢板。而本发明采用扁锭电渣锭生产，生产的扁锭电渣锭经轧机轧制成钢板，钢板的最大宽度达2300mm，可实现以轧代锻。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种电渣型热作模具钢板的生产方法。本发明采用如下技术方案：
一种电渣型热作模具钢板的生产方法，其包括冶炼、模铸、电渣重熔、加热、轧制、退火工序。
所述冶炼工序，钢水经电炉冶炼、LF炉精炼，当温度达到1650℃时转入VD炉真空处理，真空度≤66.7Pa，真空保持时间≥25min；真空处理前加入CaSi块≥100kg/炉或直径为0.5～3.0cm的Fe-Ca线50～200m/炉；所述钢水的化学成分及质量百分含量为：C：0.30～0.43%，Si：0.80～1.20%，Mn：0.30～0.60%，P≤0.025%，S≤0.005%，Cr：4.00～5.50%，Mo：1.20～2.50%，V：0.40～1.10%，Al：0.015～0.045%，余量为Fe和不可避免的杂质。
所述模铸工序，采用低碳保护渣，浇铸钢锭模内凝固8h后脱模，装缓冷坑缓冷24h及以上，浇注温度1530～1560℃。
所述电渣重熔工序，采用五元渣系，平均重熔速度16～25kg/min，五元渣系的成分及重量配比为：CaF2：Al2O3：CaO：SiO2：MgO=38～43 : 29～31 : 19～21 : 5～8 : 1～4。
所述加热工序，最高加热温度1280℃，均热温度1100～1260℃，均热时间≥12h，总加热时间30～58h。
所述轧制工序，加热温度1100～1260℃，开轧温度1050～1100℃，奥氏体再结晶区采用低速大压下轧制，终轧温度≥880℃，总压下率≥60%，轧后带温及时缓冷。
所述退火工序，采用两阶段退火工艺，第一阶段退火温度860～890℃，第二阶段退火温度720～760℃，炉冷至≤500℃后出炉，总在炉时间≥24h。
所述钢板的厚度为160～420mm，宽度≤2300mm。
采用上述技术方案产生的有益效果在于：本发明在钢锭模铸成材的基础上增加了电渣重熔工序，从而使钢质更加纯净，组织更加致密，轧后钢板性能具有更好的各向同性，并且钢板厚度规格大具有更广泛的用途。
本发明所得钢板屈服强度≥320MPa，抗拉强度≥610MPa，20℃冲击功≥13.6J，钢板探伤符合锻件超声波探伤标准SEP1921最高级别E/e级，夹杂物评级A、B、C、D各项指标均小于0.5。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例1
本实施例热作模具钢板的钢种为H13，钢板厚度为420mm，宽度为1850mm，生产步骤为：
（1）冶炼工序：钢水先经电炉冶炼，送入LF炉精炼，当钢水温度达到1650℃时转入VD炉真空脱气处理，真空度66.0Pa，真空保持时间25min，真空前加入CaSi块100kg/炉；钢水的化学成分及质量百分含量见表1；
（2）模铸工序：采用低碳保护渣，浇铸钢锭模内，凝固8 h后脱模，然后入缓冷坑缓冷24h，浇注温度1539℃；
（3）电渣重熔工序：采用五元渣系，平均重熔速度22kg/min；五元渣系的成分及重量配比见表2；
（4）加热工序：最高加热温度1280℃，均热温度1260℃，总加热时间48h，均热时间20h；
（5）轧制工序：加热温度1240℃，开轧温度1050℃，奥氏体再结晶区低速大压下轧制，终轧温度905℃，总压下率70%，轧后带温及时缓冷；
（6）退火工序：轧后钢板装炉退火，采用两阶段退火工艺，第一阶段退火温度860℃，第二阶段退火温度730℃，炉冷至500℃出炉，总在炉时间26h。
经检测，本实施例H13成品钢板屈服强度320MPa，抗拉强度610MPa， 20℃冲击功42J、45J、41J，力学性能检测结果显示钢板具有良好的综合机械性能。钢板探伤符合锻件超声波探伤标准SEP1921最高级别E/e级，夹杂物评级A、B、C、D各项指标均小于0.5。
实施例2
本实施例热作模具钢板的钢种为H13，钢板厚度为180mm，宽度为2000mm，生产步骤如下：
（1）冶炼工序：钢水先经电炉冶炼，送入LF炉精炼，当钢水温度达到1650℃时转入VD炉真空脱气处理，真空度66.5Pa，真空保持时间28min，真空前加入直径为0.8cm的Fe-Ca线50m/炉；钢水的化学成分及质量百分含量见表1；
（2）模铸工序：采用低碳保护渣，浇铸钢锭模内，凝固8 h后脱模，然后入缓冷坑缓冷24h，浇注温度1557℃；
（3）电渣重熔工序：采用五元渣系，平均重熔速度23kg/min；五元渣系的成分及重量配比见表2；
（4）加热工序：最高加热温度1280℃，均热温度1240℃，总加热时间50 h，均热时间20h；
（5）轧制工序：加热温度1260℃，开轧温度1060℃，奥氏体再结晶区低速大压下轧制，终轧温度900℃，总压下率90%，轧后带温及时缓冷；
（6）退火工序：轧后钢板装炉退火，采用两阶段退火工艺，第一阶段退火温度880℃，第二阶段退火温度740℃，炉冷至500℃出炉，总在炉时间28h。
经检测，本实施例H13成品钢板屈服强度409MPa，抗拉强度630MPa，20℃冲击功55J、54J、51J，力学性能检测结果显示钢板具有良好的综合机械性能。钢板探伤符合锻件超声波探伤标准SEP1921最高级别E/e级，夹杂物评级A、B、C、D各项指标均小于0.5。
实施例3
本实施例热作模具钢板的钢种为H11，钢板厚度为380mm，宽度为1800mm，生产步骤如下：
（1）冶炼工序：钢水先经电炉冶炼，送入LF炉精炼，当钢水温度达到1650℃时转入VD炉真空脱气处理，真空度65.7Pa，真空保持时间27.5min，真空前加入CaSi块100kg/炉；钢水的化学成分及质量百分含量见表1；
（2）模铸工序：采用低碳保护渣，浇铸钢锭模内，凝固8 h后脱模，然后入缓冷坑缓冷25h，浇注温度1542℃；
（3）电渣重熔工序：采用五元渣系，平均重熔速度19kg/min；五元渣系的成分及重量配比见表2；
（4）加热工序：最高加热温度1280℃，均热温度1253℃，总加热时间40h，均热时间18h；
（5）轧制工序：加热温度1200℃，开轧温度1080℃，奥氏体再结晶区低速大压下轧制，终轧温度890℃，总压下率75%，轧后带温及时缓冷；
（6）退火工序：轧后钢板装炉退火，采用两阶段退火工艺，第一阶段退火温度890℃，第二阶段退火温度760℃，炉冷至500℃出炉，总在炉时间32h。
经检测，本实施例H11成品钢板屈服强度360MPa，抗拉强度591MPa， 20℃冲击功45J、44J、47J，力学性能检测结果显示钢板具有良好的综合机械性能。钢板探伤符合锻件超声波探伤标准SEP1921最高级别E/e级，夹杂物评级A、B、C、D各项指标均小于0.5。
实施例4
本实施例热作模具钢板的钢种为H11，钢板厚度为250mm，宽度为1800mm，生产步骤如下：
（1）冶炼工序：钢水先经电炉冶炼，送入LF炉精炼，当钢水温度达到1650℃时转入VD炉真空脱气处理，真空度66.7Pa，真空保持时间26min，真空前加入直径为0.5cm的Fe-Ca线74m/炉；钢水的化学成分及质量百分含量见表1；
（2）模铸工序：采用低碳保护渣，浇铸钢锭模内，凝固8 h后脱模，然后入缓冷坑缓冷26h，浇注温度1555℃；
（3）电渣重熔工序：采用五元渣系，平均重熔速度25kg/min；五元渣系的成分及重量配比见表2；
（4）加热工序：最高加热温度1280℃，均热温度1260℃，总加热时间40h，均热时间17h；
（5）轧制工序：加热温度1260℃，开轧温度1100℃，奥氏体再结晶区低速大压下轧制，终轧温度953℃，总压下率80%，轧后带温及时缓冷；
（6）退火工序：轧后钢板装炉退火，采用两阶段退火工艺，第一阶段退火温度870℃，第二阶段退火温度750℃，炉冷至500℃出炉，总在炉时间35h。
经检测，本实施例H11成品钢板屈服强度340MPa，抗拉强度625MPa，20℃冲击功50J、48J、51J，力学性能检测结果显示钢板具有良好的综合机械性能。钢板探伤符合锻件超声波探伤标准SEP1921最高级别E/e级，夹杂物评级A、B、C、D各项指标均小于0.5。
实施例5
本实施例热作模具钢板的钢种为H13，钢板厚度为160mm，宽度为2300mm，生产步骤如下：
（1）冶炼工序：钢水先经电炉冶炼，送入LF炉精炼，当钢水温度达到1650℃时转入VD炉真空脱气处理，真空度65.3Pa，真空保持时间27min，真空前加入直径为2.1cm的Fe-Ca线101m/炉；钢水的化学成分及质量百分含量见表1；
（2）模铸工序：采用低碳保护渣，浇铸钢锭模内，凝固8 h后脱模，然后入缓冷坑缓冷24.2h，浇注温度1535℃；
（3）电渣重熔工序：采用五元渣系，平均重熔速度16kg/min；五元渣系的成分及重量配比见表2；
（4）加热工序：最高加热温度1280℃，均热温度1123℃，总加热时间36.1h，均热时间13.3h；
（5）轧制工序：加热温度1145℃，开轧温度1061℃，奥氏体再结晶区低速大压下轧制，终轧温度884℃，总压下率66%，轧后带温及时缓冷；
（6）退火工序：轧后钢板装炉退火，采用两阶段退火工艺，第一阶段退火温度888℃，第二阶段退火温度736℃，炉冷至477℃出炉，总在炉时间24h。
经检测，本实施例成品钢板屈服强度348MPa，抗拉强度702MPa，20℃冲击功42J、43J、45J，力学性能检测结果显示钢板具有良好的综合机械性能。钢板探伤符合锻件超声波探伤标准SEP1921最高级别E/e级，夹杂物评级A、B、C、D各项指标均小于0.5。
实施例6
本实施例热作模具钢板的钢种为DIEVAR，钢板厚度为334mm，宽度为2000mm，生产步骤如下：
（1）冶炼工序：钢水先经电炉冶炼，送入LF炉精炼，当钢水温度达到1650℃时转入VD炉真空脱气处理，真空度66.1Pa，真空保持时间30min，真空前加入CaSi块106kg/炉；钢水的化学成分及质量百分含量见表1；
（2）模铸工序：采用低碳保护渣，浇铸钢锭模内，凝固8 h后脱模，然后入缓冷坑缓冷28.5 h，浇注温度1560℃；
（3）电渣重熔工序：采用五元渣系，平均重熔速度17.1kg/min；五元渣系的成分及重量配比见表2；
（4）加热工序：最高加热温度1280℃，均热温度1167℃，总加热时间31.5h，均热时间17.5h；
（5）轧制工序：加热温度1100℃，开轧温度1087℃，奥氏体再结晶区低速大压下轧制，终轧温度946℃，总压下率71%，轧后带温及时缓冷；
（6）退火工序：轧后钢板装炉退火，采用两阶段退火工艺，第一阶段退火温度868℃，第二阶段退火温度755℃，炉冷至493℃出炉，总在炉时间30.3h。
经检测，本实施例成品钢板屈服强度390MPa，抗拉强度689MPa，20℃冲击功39J、40J、41J，力学性能检测结果显示钢板具有良好的综合机械性能。钢板探伤符合锻件超声波探伤标准SEP1921最高级别E/e级，夹杂物评级A、B、C、D各项指标均小于0.5。
实施例7
本实施例热作模具钢板的钢种为H13，钢板厚度为185mm，宽度为2300mm，生产步骤如下：
（1）冶炼工序：钢水先经电炉冶炼，送入LF炉精炼，当钢水温度达到1650℃时转入VD炉真空脱气处理，真空度65.4Pa，真空保持时间28.5min，真空前加入直径为1.4cm的Fe-Ca线180m/炉；钢水的化学成分及质量百分含量见表1；
（2）模铸工序：采用低碳保护渣，浇铸钢锭模内，凝固8 h后脱模，然后入缓冷坑缓冷25.3h，浇注温度1533℃；
（3）电渣重熔工序：采用五元渣系，平均重熔速度20.2kg/min；五元渣系的成分及重量配比见表2；
（4）加热工序：最高加热温度1280℃，均热温度1100℃，总加热时间43.4h，均热时间15.6h；
（5）轧制工序：加热温度1125℃，开轧温度1095℃，奥氏体再结晶区低速大压下轧制，终轧温度917℃，总压下率83%，轧后带温及时缓冷；
（6）退火工序：轧后钢板装炉退火，采用两阶段退火工艺，第一阶段退火温度885℃，第二阶段退火温度720℃，炉冷至455℃出炉，总在炉时间25.1h。
经检测，本实施例成品钢板屈服强度382MPa，抗拉强度703MPa，20℃冲击功37J、38J、39J，力学性能检测结果显示钢板具有良好的综合机械性能。钢板探伤符合锻件超声波探伤标准SEP1921最高级别E/e级，夹杂物评级A、B、C、D各项指标均小于0.5。
实施例8
本实施例热作模具钢板的钢种为DIEVAR，钢板厚度为268mm，宽度为2200mm，生产步骤如下：
（1）冶炼工序：钢水先经电炉冶炼，送入LF炉精炼，当钢水温度达到1650℃时转入VD炉真空脱气处理，真空度65.5Pa，真空保持时间25.5min，真空前加入直径为3cm的Fe-Ca线185m/炉；钢水的化学成分及质量百分含量见表1；
（2）模铸工序：采用低碳保护渣，浇铸钢锭模内，凝固8 h后脱模，然后入缓冷坑缓冷27h，浇注温度1530℃；
（3）电渣重熔工序：采用五元渣系，平均重熔速度24.4kg/min；五元渣系的成分及重量配比见表2；
（4）加热工序：最高加热温度1280℃，均热温度1144℃，总加热时间54.9h，均热时间12h；
（5）轧制工序：加热温度1152℃，开轧温度1069℃，奥氏体再结晶区低速大压下轧制，终轧温度939℃，总压下率88%，轧后带温及时缓冷；
（6）退火工序：轧后钢板装炉退火，采用两阶段退火工艺，第一阶段退火温度881℃，第二阶段退火温度748℃，炉冷至460℃出炉，总在炉时间29.4h。
经检测，本实施例成品钢板屈服强度393MPa，抗拉强度675MPa，20℃冲击功45J、42J、43J，力学性能检测结果显示钢板具有良好的综合机械性能。钢板探伤符合锻件超声波探伤标准SEP1921最高级别E/e级，夹杂物评级A、B、C、D各项指标均小于0.5。
实施例9
本实施例热作模具钢板的钢种为DIEVAR，钢板厚度为409mm，宽度为1800mm，生产步骤如下：
（1）冶炼工序：钢水先经电炉冶炼，送入LF炉精炼，当钢水温度达到1650℃时转入VD炉真空脱气处理，真空度65.0Pa，真空保持时间25min，真空前加入CaSi块110kg/炉；钢水的化学成分及质量百分含量见表1；
（2）模铸工序：采用低碳保护渣，浇铸钢锭模内，凝固8 h后脱模，然后入缓冷坑缓冷29.4 h，浇注温度1551℃；
（3）电渣重熔工序：采用五元渣系，平均重熔速度18.5kg/min；五元渣系的成分及重量配比见表2；
（4）加热工序：最高加热温度1280℃，均热温度1219℃，总加热时间30h，均热时间22h；
（5）轧制工序：加热温度1193℃，开轧温度1074℃，奥氏体再结晶区低速大压下轧制，终轧温度880℃，总压下率62%，轧后带温及时缓冷；
（6）退火工序：轧后钢板装炉退火，采用两阶段退火工艺，第一阶段退火温度875℃，第二阶段退火温度723℃，炉冷至424℃出炉，总在炉时间27.5h。
经检测，本实施例成品钢板屈服强度390MPa，抗拉强度698MPa，20℃冲击功41J、39J、40J，力学性能检测结果显示钢板具有良好的综合机械性能。钢板探伤符合锻件超声波探伤标准SEP1921最高级别E/e级，夹杂物评级A、B、C、D各项指标均小于0.5。
实施例10
本实施例热作模具钢板的钢种为DIEVAR，钢板厚度为311mm，宽度为 1950mm，生产步骤如下：
（1）冶炼工序：钢水先经电炉冶炼，送入LF炉精炼，当钢水温度达到1650℃时转入VD炉真空脱气处理，真空度64.8Pa，真空保持时间32min，真空前加入直径为2.6cm的Fe-Ca线200m/炉；钢水的化学成分及质量百分含量见表1；
（2）模铸工序：采用低碳保护渣，浇铸钢锭模内，凝固8 h后脱模，然后入缓冷坑缓冷27.8h，浇注温度1546℃；
（3）电渣重熔工序：采用五元渣系，平均重熔速度16.6kg/min；五元渣系的成分及重量配比见表2；
（4）加热工序：最高加热温度1280℃，均热温度1194℃，总加热时间58h，均热时间15h；
（5）轧制工序：加热温度1177℃，开轧温度1054℃，奥氏体再结晶区低速大压下轧制，终轧温度925℃，总压下率60%，轧后带温及时缓冷；
（6）退火工序：轧后钢板装炉退火，采用两阶段退火工艺，第一阶段退火温度862℃，第二阶段退火温度725℃，炉冷至485℃出炉，总在炉时间34.3h。
经检测，本实施例成品钢板屈服强度375MPa，抗拉强度687MPa，20℃冲击功39J、37J、38J，力学性能检测结果显示钢板具有良好的综合机械性能。钢板探伤符合锻件超声波探伤标准SEP1921最高级别E/e级，夹杂物评级A、B、C、D各项指标均小于0.5。
表1. 各实施例冶炼工序钢水化学成分及质量百分含量（%）
Figure DEST_PATH_IMAGE001
表1中，余量为Fe和不可避免的杂质。
表2. 各实施例电渣重熔工序五元渣系的成分及重量配比（%）
Figure 562725DEST_PATH_IMAGE002
。

Claims (9)

1.一种电渣型热作模具钢板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括：冶炼、模铸、电渣重熔、加热、轧制、退火工序；
所述冶炼工序，钢水经电炉冶炼、LF炉精炼，当温度达到1650℃时转入VD炉真空处理，真空处理前加入CaSi块或Fe-Ca线；所述钢水的化学成分及质量百分含量为：C：0.30～0.43%，Si：0.80～1.20%，Mn：0.30～0.60%，P≤0.025%，S≤0.005%，Cr：4.00～5.50%，Mo：1.20～2.50%，V：0.40～1.10%，Al：0.015～0.045%，余量为Fe和不可避免的杂质；
所述电渣重熔工序采用五元渣系，平均重熔速度16～25kg/min。
2.根据权利要求1所述的电渣型热作模具钢板的生产方法，其特征在于，所述VD炉真空处理工序，真空度≤66.7Pa，真空保持时间≥25min。
3.根据权利要求2所述的电渣型热作模具钢板的生产方法，其特征在于，所述VD炉真空处理工序，CaSi块加入量≥100kg/炉；Fe-Ca线直径为0.5～3.0cm，加入量为50～200m/炉。
4.根据权利要求3所述的电渣型热作模具钢板的生产方法，其特征在于，所述模铸工序，采用低碳保护渣，浇铸钢锭模内凝固8h后脱模，装缓冷坑缓冷24h及以上，浇注温度1530～1560℃。
5. 根据权利要求4所述的电渣型热作模具钢板的生产方法，其特征在于，所述电渣重熔工序，五元渣系的成分及重量配比为：CaF2：Al2O3：CaO：SiO2：MgO=38～43 : 29～31 : 19～21 : 5～8 : 1～4。
6.根据权利要求5所述的电渣型热作模具钢板的生产方法，其特征在于，所述加热工序，最高加热温度1280℃，均热温度1100～1260℃，均热时间≥12h，总加热时间30～58h。
7.根据权利要求6任一项所述的电渣型热作模具钢板的生产方法，其特征在于，所述轧制工序，加热温度1100～1260℃，开轧温度1050～1100℃，奥氏体再结晶区采用低速大压下轧制，终轧温度≥880℃，总压下率≥60%，轧后带温及时缓冷。
8.根据权利要求1-7任一项所述的电渣型热作模具钢板的生产方法，其特征在于，所述退火工序，采用两阶段退火工艺，第一阶段退火温度860～890℃，第二阶段退火温度720～760℃，炉冷至≤500℃后出炉，总在炉时间≥24h。
9.根据权利要求1-7任一项所述的电渣型热作模具钢板的生产方法，其特征在于，所述钢板的厚度为160～420mm，宽度≤2300mm。
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