一種易切削塑料模具鋼板的生產方法
【專利摘要】一種易切削塑料模具鋼板的生產方法，其工藝步驟為鐵水預處理→120噸轉爐煉鋼→爐外精煉LF→真空處理RH→連鑄→加熱→軋制→正火→回火→精整→性能檢驗→超聲波探傷。其特征在于鋼的化學組成百分含量為：C=0.35~0.45，Si=0.25～0.35，Mn=1.50～1.60，P≤0.008，S=0.05～0.10，Als=0.010～0.045，Cr=1.80～2.00，Mo=0.15～0.20，余量為Fe和不可避免的雜質。生產厚度小于120mm易切削塑料模具鋼板硬度為30～36HRC且差值小于±0.5HRC、超聲波探傷一級合格，滿足了易切削塑料模具鋼板的要求。
【專利說明】一種易切削塑料模具鋼板的生產方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于鋼鐵冶煉技術，特別是一種易切削塑料模具鋼板的生產方法。
【背景技術】
[0002]易切削塑料模具鋼板廣泛應用于家電制品制造業(yè)，電腦外殼模具等大型長壽命塑膠注塑模、熱塑性塑膠的擠壓模具、吹塑模具、成型工具、結構零件等領域，具有硬度均勻，良好的拋光性能，良好的機加工性能和較好的耐磨性等優(yōu)點。目前易切削塑料模具鋼多采用提高鋼中的硫含量來提高其切削性能，其原理是利用鋼中的MnS軟性夾雜物特點，避免刀具在切削加工過程中與Al2O3等超硬質點直接接觸，從而減輕超硬夾雜物質點對刀具的磨損，使鋼的切削性得以改善。
[0003]目前生產高硫塑料模具鋼板的冶煉方法主要是通過LF精煉過程中造酸性渣或者弱堿性渣來減少冶煉過程中硫含量的損失。但這種冶煉方法的缺點在于:堿度低，鋼水脫氧困難，爐渣吸附夾雜物能力較差，難以保證鋼板對探傷的高標準要求。
[0004]另一種生產高硫塑料模具鋼板的冶煉方法為:在LF造堿性渣，精煉過程利用Al線沉淀脫氧，再喂入鈣線使夾雜物變性，然后通過真空處理和軟吹去除夾雜物。這種冶煉方法缺點有:精煉過程產生大量氧化鋁夾雜，必須用鈣線進行夾雜物變性，而喂入鈣線會降低硫線的收得率，同時產生新的鈣鋁酸鹽夾雜和CaS夾雜物。
[0005]易切削塑料|旲具鋼板成分體系有聞碳聞絡聞硫等特點，鑄還易廣生偏析以及裂紋，對連鑄工藝提出較高的要求。
[0006]中國專利200810141497.3公布了一種“加硫易切削塑料模具鋼的冶煉方法”，其中真空處理方式為VD，硫鐵線喂入時機為VD真空處理后，喂完硫鐵線之后再次進行真空處理，該方法處理的硫線喂入鋼水后未能將鋼水中的硫充分均勻，易造成硫的偏析，再次真空處理硫易被堿性渣吸附，控制硫含量困難，二次真空處理能耗高，生產節(jié)奏緊張。中國專利CN200910062748.3公布了一種“低碳高硫易切削鋼的生產工藝方法”，主要生產小方坯產品，其中真空處理為RH，煉鋼采用電爐煉鋼，無LF精煉過程，因此鋼中夾雜物多，不能滿足大寬厚比的板坯生產要求。
[0007]目前生產高硫塑料模具鋼板有許多缺陷:(1)鋼中夾雜物多；(2)硫的收得率低；
(3)鋼水可澆性差；(4)連鑄坯易產生嚴重的偏析和裂紋等；(5)鋼板厚度方向硬度均勻性差。

【發(fā)明內容】

[0008]本專利旨在提供一種克服上述已有技術不足之處的易切削塑料模具鋼板的生產方法，生產厚度小于120mm易切削塑料模具鋼板硬度為30~36HRC且差值小于±0.5HRC，超聲波探傷一級合格，滿足易切削塑料模具鋼板的要求。
[0009]本發(fā)明的技術方案:
一種易切削塑料模具鋼板的生產方法，工藝步驟為鐵水預處理一轉爐煉鋼一爐外精煉LF —真空處理RH —連鑄一加熱一軋制一正火一回火一精整一性能檢驗一超聲波探傷，其特征在于:
鋼的化學組成質量百分比為:C=0.35~0.45，Si=0.25~0.35，Mn=L 50~1.60，P ≤ 0.008，S=0.05 ~0.10，Als=0.010 ~0.045，Cr=L 80 ~2.00，Mo=0.15 ~0.20，余量
為Fe和不可避免的雜質；
關鍵工藝步驟為:
(1)120噸轉爐煉鋼:冶煉過程控制爐渣堿度、流動性和冶煉溫度，出鋼P控制在0.008%以下，出鋼溫度1600~1620°C，出鋼過程加入合金，加入一定量的鋁合金脫氧和適量的合成渣，合金、脫氧劑和合成渣料在出鋼1/4時開始加入，出鋼到3/4加完；出鋼后喂入Al線，使鋼水中Als含量在0.01%~0.03% ；
(2)爐外精煉LF:鋼水進LF爐冶煉，按6~7kg/t渣量加入石灰和合成渣，并加入CaC2和Al粒進行擴散脫氧，冶煉后期喂入Al線；鋼水中Als含量控制在0.04%~0.06% ；LF冶煉末期軟吹階段喂入硫線900~1000m，鋼水中硫含量控制在0.08%~0.10% ；
(3)真空處理RH:鋼水進RH進行真空處理過程中全程吹氬氣，在50Pa~70Pa壓力下保持15~20min，鋼水中氫含量控制在2ppm以下；破真空后保持軟吹狀態(tài)15~30min ；
(4)連鑄:連鑄澆注過程中，過熱度控制在10~20°C，降低澆注拉速，保證通鋼量
2.8~3.0t/min ;連鑄保護渣采用專用模具鋼保護渣，配水采用弱冷，減小二冷配水，比水量控制在0.45~0.47 L/kg ；
(5)軋制:板坯熱裝，加熱溫度控制在1180~1220°C，開軋溫度>1070°C，軋制過程采用高溫大壓下慢速軋制，粗軋有三道次壓下率大于20%，精軋后不打水，空冷至室溫；
(6)正火:正火溫度875~885°C，時間為板厚_X(2.0~2.3)min/mm,然后空冷；
(7)回火:正火后鋼板250~350°C裝爐回火；575~585°C回火，回火時間為板厚mmX (3.0 ~4.0)min/mm,然后空冷；
(8)硬度性能檢驗；
(9)超聲波探傷。
[0010]本發(fā)明通過對轉爐冶煉、脫氧方式、爐外精煉、硫線喂入時機、真空處理等工藝調整，保證低磷鋼水純凈，成分均勻；連鑄低過熱度、弱冷卻工藝調整、合理輕壓下等輔以合理的電磁攪拌生產出高質量的板坯；熱板坯的直裝、高溫大壓下慢速軋制為鋼板厚度方向性能均勻提供了前提；正火后鋼板帶溫回火保證了鋼板整體性能一致。生產厚度小于120mm易切削塑料模具鋼板硬度為30~36HRC且差值小于±0.5HRC，超聲波探傷一級合格，滿足易切削塑料模具鋼板的要求。因此，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
a.調整脫氧方式，減少鋼水中夾雜物生成；
b.調整硫線喂入時機，提高硫的收得率,鋼水中的硫元素均勻性好；
c.調整澆注工藝，減輕鑄坯偏析，提高鑄坯質量；
d.合適的軋制和熱處理工藝，生產的鋼板硬度性能及厚度方向性能均勻性良好；
e.成品鋼板硬度為30~36HRC且差值小于±0.5HRC，超聲波探傷一級合格。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為板坯低倍照片。[0012]圖2為鋼板金相組織照片。
[0013]圖3為120mm厚鋼板厚度方向硬度分布圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合實施例進一步說明本發(fā)明的內容。
[0015]實施例一:煉制60mm易切削塑料模具鋼板。
[0016]鋼的化學組成質量百分比為:C=0.38，Si=0.29，Mn=L 54，P=0.007，S=0.07，Als=0.015，Cr=L 92，Mo=0.18，余量為Fe和不可避免的雜質。
[0017]鋼的生產工藝步驟與參數(shù)為:
(I)轉爐裝入量146噸，冶煉過程控制爐渣堿度、流動性和冶煉溫度，出鋼P =0.006%,出鋼溫度1612°C，出鋼過程加入192kg鋁鐵脫氧、400kg石灰、IOOkg合成渣，脫氧劑和合成渣料在出鋼1/4開始加入，出鋼到3/4加完。出鋼后喂入200m的Al線，Als含量在0.015%。
[0018](2)鋼水進LF爐冶煉，按照6.5kg/t渣量加入石灰和合成渣，并加入CaC2和Al粒進行擴散脫氧，冶煉前期不喂Al線，冶煉后期喂入300m長度Al線，鋼水中Als含量0.048%。LF冶煉末期軟吹lOmin，喂入硫線950m，鋼水中硫含量0.085%。
[0019](3)鋼水進RH進行真空處理，處理過程中全程吹氬氣，在65Pa壓力下保持18min，鋼水中H含量1.8ppm ;破真空后保持軟吹狀態(tài)20min。
[0020](4)連鑄澆注過熱度18°C`，拉速0.85m/min，通鋼量3.0t/min ;連鑄保護渣采用專用模具鋼保護渣，配水采用高碳鋼模式弱冷，減小二冷配水，保證比水量控制在0.47 L/kg,燒注成300mmX 2280mm斷面板還。
[0021](5)軋制:板坯熱裝，加熱溫度1210°C，開軋溫度1080°C，軋制過程采用高溫大壓下慢速軋制，粗軋連續(xù)有三道次壓下率20.1%、20.2%, 22.1%，軋制成60mm鋼板，精軋后空冷
至室溫。
[0022](6)正火:880°C溫度下120min，然后空冷。
[0023](7)回火:正火后鋼板300°C左右裝爐回火；回火溫度570°C時間180min，然后空冷。
[0024](8)硬度性能檢驗結果如表1。
[0025]表1 實施例一硬度性能檢驗結果
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(9)鋼板按照GB/T2970標準探傷I級合格。
[0026]實施例二:煉制120mm易切削塑料模具鋼板。
[0027]鋼的化學組成質量百分比為:C=0.40，Si=0.30，Mn=L 57，P=0.008，S=0.08，Als=0.016，Cr=L 91，Mo=0.19，余量為Fe和不可避免的雜質。
[0028]鋼的生產工藝步驟與參數(shù)為:
(I)轉爐裝入量145噸，冶煉過程控制爐渣堿度、流動性和冶煉溫度，出鋼P =0.006%,出鋼溫度1612°C，出鋼過程加入210kg鋁鐵脫氧、420kg石灰、130kg合成洛，脫氧劑和合成渣料在出鋼1/4開始加入，出鋼到3/4加完。出鋼后喂入300m的Al線，Als含量在0.018%。[0029](2)鋼水進LF爐冶煉，按照6.5kg/t渣量加入石灰和合成渣，并加入CaC2和Al粒進行擴散脫氧，冶煉前期不喂Al線，冶煉后期喂入320m長度Al線，鋼水中Als含量0.048%。LF冶煉末期軟吹12min，喂入硫線980m，鋼水中硫含量0.088%。
[0030](3)鋼水進RH進行真空處理，處理過程中全程吹氬氣，在65Pa壓力下保持17min，鋼水中H含量1.6ppm ;破真空后保持軟吹狀態(tài)19min。
[0031](4)連鑄澆注過熱度19°C，拉速0.80m/min，通鋼量2.8t/min;連鑄保護渣采用專用模具鋼保護渣，配水采用高碳鋼模式弱冷，減小二冷配水，保證比水量控制在0.45 L/kg,燒注成300mmX 2280mm斷面板還。
[0032](5)軋制:板坯熱裝，加熱溫度1218°C，開軋溫度1083°C，軋制過程采用高溫大壓下慢速軋制，粗軋連續(xù)有三道次壓下率20.0%、20.0%、22.2%，軋制成120mm鋼板，精軋后空
冷至室溫。
[0033](6)正火:880°C溫度下250min，然后空冷。
[0034](7)回火:正火后鋼板289°C左右裝爐回火；575°C溫度下400min，然后空冷。
[0035](8)硬度性能檢驗結果如表2。
[0036]表2實施例二硬度性能檢驗結果.......S1...........SSSS麗中 SSSMl
【權利要求】
1.一種易切削塑料模具鋼板的生產方法，工藝步驟為鐵水預處理一轉爐煉鋼一爐外精煉LF —真空處理RH —連鑄一加熱一軋制一正火一回火一精整一性能檢驗一超聲波探傷，其特征在于: 鋼的化學組成質量百分比為:C=0.35~0.45，Si=0.25~0.35，Mn=L 50~1.60，P ≤ 0.008，S=0.05 ~0.10，Als=0.010 ~0.045，Cr=L 80 ~2.00，Mo=0.15 ~0.20，余量為Fe和不可避免的雜質； 關鍵工藝步驟為: (1)120噸轉爐煉鋼:冶煉過程控制爐渣堿度、流動性和冶煉溫度，出鋼P控制在0.008%以下，出鋼溫度1600~1620°C，出鋼過程加入合金，加入一定量的鋁合金脫氧和適量的合成渣，合金、脫氧劑和合成渣料在出鋼1/4時開始加入，出鋼到3/4加完；出鋼后喂入Al線，使鋼水中Als含量在0.01%~0.03% ； (2)爐外精煉LF:鋼水進LF爐冶煉，按6~7kg/t渣量加入石灰和合成渣，并加入CaC2和Al粒進行擴散脫氧，冶煉后期喂入Al線；鋼水中Als含量控制在`0.04%~0.06% ；LF冶煉末期軟吹階段喂入硫線900~1000m，鋼水中硫含量控制在0.08%~0.10% ； (3)真空處理RH:鋼水進RH進行真空處理過程中全程吹氬氣，在50Pa~70Pa壓力下保持15~20min，鋼水中氫含量控制在2ppm以下；破真空后保持軟吹狀態(tài)15~30min ； (4)連鑄:連鑄澆注過程中，過熱度控制在10~20°C，降低澆注拉速，保證通鋼量`2.8~3.0t/min ;連鑄保護渣采用專用模具鋼保護渣，配水采用弱冷，減小二冷配水，比水量控制在0.45~0.47 L/kg ； (5)軋制:板坯熱裝，加熱溫度控制在1180~1220°C，開軋溫度>1070°C，軋制過程采用高溫大壓下慢速軋制，粗軋有三道次壓下率大于20%，精軋后不打水，空冷至室溫； (6)正火:正火溫度875~885°C，時間為板厚_X(2.0~2.3)min/mm，然后空冷； (7)回火:正火后鋼板250~350°C裝爐回火；575~585°C回火，回火時間為板厚mm X (3.0 ~4.0) mi n/mm,然后空冷; (8)硬度性能檢驗； (9)超聲波探傷。
【文檔編號】C21D8/02GK103556065SQ201310569068
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月15日 優(yōu)先權日:2013年11月15日
【發(fā)明者】楊云清, 張青學, 杜江, 蔣凌楓, 高擎, 李玉路, 張勇偉, 唐治宇, 聞國院, 唐利民 申請人:湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司