專利名稱：模具鋼電渣重熔渣系及使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬冶金工程精煉技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電洛重熔(Electroslag remelting)是利用電流通過(guò)熔洛時(shí)產(chǎn)生的電阻熱作為熱源進(jìn)行熔煉的方法，把轉(zhuǎn)爐、電弧爐、感應(yīng)爐冶煉的鋼鑄造或鍛壓作為自耗電極，通過(guò)熔渣電阻熱進(jìn)行二次精煉。在精煉過(guò)程中，自耗電極以一定速度上升，在渣溶液的保護(hù)和外部結(jié)晶器的水冷作用下，熔化后的鋼液自下而上不斷結(jié)晶凝固，形成精煉電渣錠。在精煉的過(guò)程中，熔化的爐渣即是電阻發(fā)熱體，又起到了保護(hù)作用，熔化后的渣液懸浮在鋼液的上表面， 把鋼液與大氣隔開，液態(tài)金屬在渣液的覆蓋保護(hù)下，有效地降低鋼中氣體含量，同時(shí)避免了再氧化。同時(shí)，由于渣液的吸附和高溫反應(yīng)，達(dá)到去除或降低硫、磷等非金屬夾渣和鉛、鉍、 錫等有害兀素的目的，從而提聞了材料的熱加工性能。由于電渣重熔的產(chǎn)品組織致密、成分均勻、性能優(yōu)越、出材率高，同時(shí)具備由于生產(chǎn)靈活性、工藝穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，所以電渣重熔技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用與航空航天、軍工、石油鉆探、船板橋板、模具制造等技術(shù)領(lǐng)域，并一直處于穩(wěn)定發(fā)展?fàn)顟B(tài)。目前，常用的電渣重熔渣系大都采用CaF2為基的渣系，一般都采用二元渣、三元渣或多元渣，常用的二元渣如CaF2 + Al2O3 ;三元渣如 CaF2 + Al2O3 + MgOXaF2 + MgO + CaO ;多元渣系如 CaF2 + Al2O3 + MgO + CaO、CaF2 + Al2O3 + MgO + CaO + TiO 等。眾所周知要煉好鋼，需有好渣，渣系是煉鋼工藝的一個(gè)重要的因素，現(xiàn)有的渣系大都是針對(duì)的大多鋼種，不具有專一性，且均為高溫渣系，脫硫的效果較好，但去磷效果不太明顯，其原因是渣系的熔點(diǎn)高，液態(tài)渣溫高不利于脫磷。隨著我國(guó)工業(yè)進(jìn)程的步伐加快，這就對(duì)在工業(yè)制造領(lǐng)域稱為工業(yè)之母的模具材料
提出了更高的要求，而模具材料的良好機(jī)械性能和使用壽命取決于材料的制造工藝，精煉
工藝就是重中之重，因此，目前的國(guó)內(nèi)模具鋼冶煉技術(shù)領(lǐng)域，急需開發(fā)出一種新型的電渣重
熔渣系，它需比現(xiàn)行模具鋼冶煉所采用渣系更好的去除硫、磷、非金屬夾渣等有害元素，從
而為提高模具材料綜合性能何使用壽命的目的，這將在在工業(yè)制造領(lǐng)域、冶金工程精煉技
術(shù)領(lǐng)域及模具制造技術(shù)領(lǐng)域具有十分重要的意義，也將會(huì)帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效 益。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種模具鋼電渣重熔渣系及使用方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)針對(duì)的大多鋼種，不具有專一性，且均為高溫渣系，渣系的熔點(diǎn)高，液態(tài)渣溫高不利于脫磷，去磷效果不太明顯等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)降低電渣鋼錠中的有害元素硫、磷含量，保護(hù)活潑元素不受燒損，提高模具鋼電渣重熔鋼錠的質(zhì)量。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是新型渣系具有以下質(zhì)量百分比成分組分CaF2 :65-70% ；A1203 :20-25% ；Si02 :5-10% ；MgO :5_10%，渣料質(zhì)量按需要精煉的模具鋼電極錠質(zhì)量的4-6%配制。本發(fā)明所述渣系使用方法步驟如下
(I)電渣重熔渣料的準(zhǔn)備及烘烤按照 CaF2 :65-70% ；A1203 :20-25% ；Si02 :5-10 ；MgO 5-10%的配方進(jìn)行配料，配好后將其放入電阻爐，在600-700°C烘烤5-6小時(shí)，烘烤完畢后 200°C保溫，經(jīng)烘烤后的渣料必須隨用隨取，如取出后I小時(shí)因故不能使用，應(yīng)重新烘烤。(2)重熔自耗電極的準(zhǔn)備采用電弧爐或感應(yīng)爐制作模具鋼電極錠，電極錠的合金含量在制作時(shí)保證，電極錠的大小及重量根據(jù)電渣重熔爐的結(jié)晶器而定，澆鑄后的電極錠要進(jìn)行拋丸處理，盡可能的減少模具鋼電極錠的表面雜質(zhì)。拋丸處理好的頂端焊接連接假電極，另一端焊接引弧板。(3)電渣重熔起弧冶煉將裝卡好的模具鋼電極錠引弧板正下方位置的底水箱銅板上放置好引弧劑，將電極緩緩下降使電極錠的引弧板與引弧劑接觸；通電前在結(jié)晶器內(nèi)加入少許渣料，通電合閘后，迅速下降電極，起弧后迅速將所需的其余渣料均勻的加入結(jié)晶器四周，確保電流很快穩(wěn)定，起弧電壓控制在35-45V之間，電流控制在3500-4500A之間，起弧造渣時(shí)間控制在10-15分鐘，并確保電壓、電流的穩(wěn)定，防止突然滅弧。(4)電渣重熔正常冶煉當(dāng)渣料熔化完了，電流升至7500-8000A，電流控制在 45-60V之間，轉(zhuǎn)入正常冶煉，電流、電壓最好控制在上述范圍的下限。(5)冶煉后期補(bǔ)縮填充模具鋼電極錠冶煉終了時(shí)，采用逐漸降流的方式進(jìn)行補(bǔ)縮填充，每次降流控制在500-1000A，確保填充補(bǔ)縮充分，保證填充補(bǔ)縮端面平整無(wú)凹心。(6)電渣鋼錠緩冷保溫補(bǔ)縮填充完畢后斷電，電渣鋼錠在結(jié)晶器內(nèi)保溫30-60分鐘，以免出模過(guò)早導(dǎo)致電渣鋼錠的開裂。(7)電渣重熔鋼錠出模電渣錠保溫完成后，出模即可轉(zhuǎn)入后續(xù)擴(kuò)氫處理或球化退火處理，完成本發(fā)明的工藝步驟。本發(fā)明的積極效果是通過(guò)與現(xiàn)行常規(guī)渣系進(jìn)行精煉的模具鋼電渣鋼錠分別取樣檢驗(yàn)進(jìn)行效果比對(duì)，進(jìn)行精煉的模具鋼中硫、磷的含量得到了進(jìn)一步的降低，而鋼中活潑元素C、Si、Mn的含量基本沒(méi)有燒損，從而提高了模具鋼電渣重熔鋼錠的質(zhì)量。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
本實(shí)施例為采用本發(fā)明用于冷作模具鋼Crl2的精煉實(shí)例，其渣料組分及具體工藝步驟如下
(I)電渣重熔渣料的準(zhǔn)備及烘烤洛料按CaF2=65% ；A1203=20% ；Si02=10% ；Mg0=5%的比例進(jìn)行配料，配制渣料總質(zhì)量為50kg，配好后將其放入電阻爐，設(shè)置溫度650°C烘烤5小時(shí)， 烘烤完畢后200°C保溫，以供試驗(yàn)時(shí)使用。(2)重熔自耗電極的準(zhǔn)備采用中頻感應(yīng)爐制作C12冷作模具鋼0280的電極錠2 支，每支重量為1000kg,分別米用現(xiàn)常規(guī)二兀禮:系(CaF2 + MgO + CaO)和本發(fā)明禮:系進(jìn)行精煉后比較效果，電極錠的元素含量為C :2. 212 ；Si 0. 207 ；Mn :0. 205 ；S :0. 023 ；0. 022 ； Cr 11. 673 ；Cu :0. 103。澆鑄好的電極錠拋丸處理后，頂端焊接連接假電極，另一端焊接引弧板，裝卡完畢準(zhǔn)備精煉。(3)電渣重熔起弧冶煉將裝卡好的Crl2模具鋼電極錠引弧板正下方位置的底水箱銅板上放置好引弧劑，將電極緩緩下降使電極錠的引弧板與引弧劑接觸；通電前在結(jié)晶器內(nèi)加入上述烘干后保溫的渣料，通電合閘后，迅速下降電極，起弧后迅速將所需的其余渣料均勻的加入結(jié)晶器四周，起弧電壓控制在35V，電流控制在3500A，起弧造渣時(shí)間10分鐘。(4)電渣重熔正常冶煉當(dāng)渣料熔化完了，電流升至7500A，電流控制在55V，轉(zhuǎn)入正常冶煉。(5)冶煉后期補(bǔ)縮填充模具鋼電極錠冶煉終了時(shí)，采用逐漸降流的方式進(jìn)行補(bǔ)縮填充，每次降流控制在800A，保證了填充補(bǔ)縮端面平整無(wú)凹心。(6)電渣鋼錠緩冷保溫補(bǔ)縮填充完畢后斷電，電渣鋼錠在結(jié)晶器內(nèi)保溫45分鐘。(7)電渣重熔鋼錠出模電渣錠保溫完成后，出模立即轉(zhuǎn)入后續(xù)擴(kuò)氫處理。效果對(duì)米用本發(fā)明和米用現(xiàn)行常規(guī)二兀禮:系(CaF2 + MgO + CaO)進(jìn)行精煉的 Crl2電渣鋼錠分別取樣檢驗(yàn)進(jìn)行效果比對(duì)，采用本發(fā)明的化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果為C 2. 209 ； Si 0. 197 ；Mn :0. 196 ；S :0. 002 ；P :0. 009 ；Cr :11. 671 ；Cu :0. 102。采用現(xiàn)行常規(guī)三元渣系的化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果為C 2. 192 ；Si 0. 183 ；Mn :0. 174 ；S :0. 009 ；P :0. 015 ；Cr :11. 6667 ； Cu 0. 102。由以上化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果可以看出，采用本發(fā)明進(jìn)行精煉的Crl2模具鋼中硫、 磷的含量得到了進(jìn)一步的降低，而鋼中活潑元素C、Si、Mn的含量基本沒(méi)有燒損。實(shí)施例2
本實(shí)施例為采用本發(fā)明用于熱作模具鋼H13的精煉實(shí)例，其渣料組分及具體工藝步驟如下
(I)電渣重熔渣料的準(zhǔn)備及烘烤洛料按CaF2=70% ；A1203=20% ；Si02=5% ；Mg0=5%的比例進(jìn)行配料，配制渣料總質(zhì)量為42kg，配好后將其放入電阻爐，設(shè)置溫度680°C烘烤6小時(shí)，烘烤完畢后200°C保溫，以供試驗(yàn)時(shí)使用。(2)重熔自耗電極的準(zhǔn)備采用中頻感應(yīng)爐制作H13熱作模具鋼0220的電極錠2 支，每支重量為700kg，分別采用現(xiàn)常規(guī)二元渣系(CaF2 + Al2O3)和本發(fā)明渣系進(jìn)行精煉后比較效果，電極錠的元素含量為C 0. 362 ；Si 0. 913，Mn :0. 365 ；Cr :4. 956 ；Mo :1. 235 ；V
0.912 ；P 0. 025 ；S 0. 022。澆鑄好的電極錠拋丸處理后，頂端焊接連接假電極，另一端焊接引弧板，裝卡完畢準(zhǔn)備精煉。(3)電渣重熔起弧冶煉將裝卡好的H13模具鋼電極錠引弧板正下方位置的底水箱銅板上放置好引弧劑，將電極緩緩下降使電極錠的引弧板與引弧劑接觸；通電前在結(jié)晶器內(nèi)加入上述烘干后保溫的渣料，通電合閘后，迅速下降電極，起弧后迅速將所需的其余渣料均勻的加入結(jié)晶器四周，起弧電壓控制在40V，電流控制在4500A之間，起弧造渣時(shí)間8分鐘。(4)電渣重熔正常冶煉當(dāng)渣料熔化完了，電流升至8000A，電流控制在55V，轉(zhuǎn)入正常冶煉。(5)冶煉后期補(bǔ)縮填充模具鋼電極錠冶煉終了時(shí)，采用逐漸降流的方式進(jìn)行補(bǔ)縮填充，每次降流控制在700A，保證了填充補(bǔ)縮端面平整無(wú)凹心。(6)電渣鋼錠緩冷保溫補(bǔ)縮填充完畢后斷電，電渣鋼錠在結(jié)晶器內(nèi)保溫60分鐘。(7)電渣重熔鋼錠出模電渣錠保溫完成后，出模立即轉(zhuǎn)入后續(xù)球化退火處理。效果對(duì)米用本發(fā)明和米用現(xiàn)行常規(guī)二兀禮:系(CaF2 + Al2O3)進(jìn)行精煉的H13模具鋼電渣鋼錠分別取樣檢驗(yàn)進(jìn)行效果比對(duì)，采用本發(fā)明的化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果為C :0. 360 ；
5Si 0. 909,Mn :0. 359 ；Cr :4. 955 ；Mo :1. 234 ；V :0. 912 ；P :0. 008 ；S :0. 001。采用現(xiàn)行常規(guī)三元渣系的化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果為C 0. 358 ；Si 0. 909，Mn :0. 354 ；Cr :4. 953 ；Mo :1. 230 ；V 0. 912 ；P 0. 016 ；S 0. 013。由以上化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果可以看出，采用本發(fā)明進(jìn)行精煉的H13 模具鋼中硫、磷的含量得到了進(jìn)一步的降低，而鋼中活潑元素C、Si、Mn的含量基本沒(méi)有燒損。
權(quán)利要求
1.一種模具鋼電渣重熔渣系，其特征在于該渣系成分組成質(zhì)量百分比為=CaF2: 65-70% ；A1203 :20-25% ；Si02 :5-10% ；MgO :5_10%，精煉所需渣料質(zhì)量按需要精煉的模具鋼電極錠質(zhì)量的4-6%配制。
2.一種模具鋼電渣重熔渣系使用方法，其特征在于工藝步驟如下(1)電渣重熔渣料的準(zhǔn)備及烘烤按照CaF2 :65-70% ；A1203 :20-25% ；Si02 :5-10 ；MgO 5-10%的配方進(jìn)行配料，配好后將其放入電阻爐，在600-700°C烘烤5-6小時(shí)，烘烤完畢后 200°C保溫，經(jīng)烘烤后的渣料必須隨用隨取，如取出后I小時(shí)因故不能使用，應(yīng)重新烘烤；(2)重熔自耗電極的準(zhǔn)備采用電弧爐或感應(yīng)爐制作模具鋼電極錠，電極錠的合金含量在制作時(shí)保證，電極錠的大小及重量根據(jù)電渣重熔爐的結(jié)晶器而定，澆鑄后的電極錠要進(jìn)行拋丸處理，盡可能的減少模具鋼電極錠的表面雜質(zhì)，拋丸處理好的頂端焊接連接假電極， 另一端焊接引弧板；(3)電渣重熔起弧冶煉將裝卡好的模具鋼電極錠引弧板正下方位置的底水箱銅板上放置好引弧劑，將電極緩緩下降使電極錠的引弧板與引弧劑接觸；通電前在結(jié)晶器內(nèi)加入少許渣料，通電合閘后，迅速下降電極，起弧后迅速將所需的其余渣料均勻的加入結(jié)晶器四周，確保電流很快穩(wěn)定，起弧電壓控制在35-45V之間，電流控制在3500-4500A之間，起弧造渣時(shí)間控制在10-15分鐘，并確保電壓、電流的穩(wěn)定，防止突然滅弧；(4)電渣重熔正常冶煉當(dāng)渣料熔化完了，電流升至7500-8000A，電壓控制在45-60V之間，轉(zhuǎn)入正常冶煉，電流、電壓最好控制在上述范圍的下限；(5)冶煉后期補(bǔ)縮填充模具鋼電極錠冶煉終了時(shí)，采用逐漸降流的方式進(jìn)行補(bǔ)縮填充，每次降流控制在500-1000A，確保填充補(bǔ)縮充分，保證填充補(bǔ)縮端面平整無(wú)凹心；(6)電渣鋼錠緩冷保溫補(bǔ)縮填充完畢后斷電，電渣鋼錠在結(jié)晶器內(nèi)保溫30-60分鐘， 以免出模過(guò)早導(dǎo)致電渣鋼錠的開裂；(7)電渣重熔鋼錠出模電渣錠保溫完成后，出模即可轉(zhuǎn)入后續(xù)擴(kuò)氫處理或球化退火處理，完成本發(fā)明的工藝步驟。
全文摘要
一種模具鋼電渣重熔渣系及使用方法，屬冶金工程精煉技術(shù)領(lǐng)域。該渣系成分組成質(zhì)量百分比為CaF265-70%；Al2O320-25%；SiO25-10%；MgO5-10%。精煉所需渣料質(zhì)量按需要精煉的模具鋼電極錠質(zhì)量的4-6%配制。其使用方法步驟包括電渣重熔渣料的準(zhǔn)備及烘烤、重熔自耗電極的準(zhǔn)備、電渣重熔起弧冶煉、電渣重熔正常冶煉、冶煉后期補(bǔ)縮填充、電渣鋼錠緩冷保溫、電渣重熔鋼錠出模工藝步驟，電渣錠保溫完成后，出模立即轉(zhuǎn)入后續(xù)球化退火處理。采用本發(fā)明進(jìn)行精煉的模具鋼中硫、磷的含量得到了進(jìn)一步的降低，而鋼中活潑元素C、Si、Mn的含量基本沒(méi)有燒損，進(jìn)一步提高了模具鋼電渣重熔鋼錠的質(zhì)量。
文檔編號(hào)C22B9/18GK102605190SQ20121010251
公開日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月10日
發(fā)明者曹衍學(xué), 王波 申請(qǐng)人:山東遠(yuǎn)大模具材料有限公司