H13熱作模具鋼生產(chǎn)工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種H13熱作模具鋼生產(chǎn)工藝，目的在于解決目前H13熱作模具鋼普遍存在的“熱強性好而韌性差，韌性好熱強性又差”的問題，通過對4Cr5MoSiV1(H13)熱作模具鋼化學成份的合理設(shè)計、調(diào)整，控制Cr、Mo、V、Si等合金元素的含量，充分發(fā)揮其交互作用，使晶粒細化、分布均勻，同時通過優(yōu)化電渣重熔工藝、鍛造工藝和熱處理工藝，提高鋼的純凈度、致密度、減少偏析，進一步改善鋼的機械性能和各向同性，確保鍛件熱均勻性，并且獲得尺寸穩(wěn)定、分布均勻的碳化物球物組織，從而提高產(chǎn)品的機械性能和使用壽命。
【專利說明】H13熱作模具鋼生產(chǎn)工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冶金【技術(shù)領(lǐng)域】，具體說是一種H13熱作模具鋼生產(chǎn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]4Cr5MoSiVl (H13)熱作模具鋼是我國根據(jù)美國H13熱作模具鋼生產(chǎn)標準研發(fā)的鋼種，國產(chǎn)的產(chǎn)品同進口同鋼種產(chǎn)品比高溫強度和熱疲勞性能都低，目前國內(nèi)產(chǎn)品普遍存在“熱強性好而韌性差，韌性好熱強性又差”的問題，故國內(nèi)該產(chǎn)品常以進口為主。目前生產(chǎn)H13熱作模具鋼僅通過合金成分的控制，通過傳統(tǒng)的電渣重熔來生產(chǎn)，產(chǎn)品存在純凈度低、不致密、成分偏析、夾雜物多、晶粒粗等缺陷，導(dǎo)致產(chǎn)品的性能差，制作的模具使用壽命低，模具在使用過程中會發(fā)生早期開裂等失效現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種可有效提高產(chǎn)品的機械性能和使用壽命的H13熱作模具鋼生產(chǎn)工藝。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0005]一種H13熱作模具鋼生產(chǎn)工藝，包括以下步驟:
[0006]步驟1、按照以下化學成分要求進行配料和冶煉:
[0007]C:0.38 ~0.44wt%;S1:0.90 ~1.20wt%；Mn:0.35 ~0.50wt%；P 0.020wt%；S 0.020wt% ；Cr:4.95 ~5.45wt% ；Mo:1.35 ~1.60wt% ；V:0.90 ~1.20wt% ；
[0008]步驟2、將冶煉好的鋼水直接澆注雙實錠用作電渣重熔電極；
[0009]步驟3、采用二元渣型Al2O3-CaF2進行電渣重熔，其中，Al2O3的含量要大于或等于98wt%, CaF2的含量要大于或等于97wt%，渣料在電渣重熔前經(jīng)400~700°C烘烤至干燥，渣料的重量比例為Al2O3: CaF2 = 3:7，電渣重熔溫度為1450~1470°C，上結(jié)晶器的出水溫度控制在45~65°C，上、下結(jié)晶器的進水壓力大于0.15MPa，熔速控制在450~500kg/h ；
[0010]步驟4、將電渣重熔后得到的電渣錠依次進行模冷、緩冷和退火；
[0011]步驟5、按照鍛造后成品的尺寸要求選擇錠型，確定鍛造比，保證鍛造比大于3，將坯料加熱至1100~1200°C，經(jīng)保溫使其內(nèi)外溫度一致后，出爐鍛造，鍛造方法為先用輕、快捶捶打四面，再用重錘鍛打，上鐵量要均勻，進鐵量控制在下砧寬的1/2~1/3，終鍛溫度≥850 0C ； [0012]步驟6、將鍛后成品放入退火爐中隨爐升溫至840~860°C，保溫12~15h后隨爐降溫冷卻。
[0013]本發(fā)明的有益效果在于:采用上述H13熱作模具鋼生產(chǎn)工藝，可有效提高產(chǎn)品的純凈度、致密度，減少偏析，提高產(chǎn)品的等向性、沖擊韌性、熱疲勞抗力從而改善產(chǎn)品的機械性能，并取得提高模具的使用壽命，節(jié)能降耗、提高勞動生產(chǎn)率的效果?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0014]圖1所示為本發(fā)明實施例的鋼錠退火曲線。
【具體實施方式】
[0015]為詳細說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實施方式并配合附圖詳予說明。
[0016]本發(fā)明最關(guān)鍵的構(gòu)思在于:通過對4Cr5MoSiVl (H13)熱作模具鋼化學成份的合理設(shè)計、調(diào)整，控制Cr、Mo、V、Si等合金元素的含量，充分發(fā)揮其交互作用，使晶粒細化、分布均勻，同時通過優(yōu)化電渣重熔工藝、鍛造工藝和熱處理工藝，提高鋼的純凈度、致密度、減少偏析，進一步改善鋼的機械性能和各向同性，確保鍛件熱均勻性，并且獲得尺寸穩(wěn)定、分布均勻的碳化物球物組織，從而提高產(chǎn)品的機械性能和使用壽命。
[0017]實施例
[0018]1、配料、冶煉
[0019]按照以下化學成分要求進行配料和電爐冶煉:
[0020]C:0.38 ~0.44wt%;S1:0.90 ~1.20wt%；Mn:0.35 ~0.50wt%；P 0.020wt%；S 0.020wt% ；Cr:4.95 ~5.45wt% ；Mo:1.35 ~1.60wt% ；V:0.90 ~1.20wt%。
[0021]具體的，電爐冶煉工藝規(guī)程如下:
[0022]1.1、裝料前檢查爐體侵蝕狀況，需補爐時，可用0-1#鎂砂加適量玻璃水調(diào)和均勻，補爐時打緊抹平。
[0023]1.2、為了保持煉鋼材料的清潔干燥，鋼屑等廢料、合金、石灰、螢石，F(xiàn)e-Si粉等造渣，脫氧材料使用前必須烘烤干燥，否則不得使用。
[0024]1.3、爐底加I %料重的石灰，然后將烘烤好的大小料均勻加入爐中，爐料加入爐體1/3左右時開始送電熔化。凡含鋁的廢模塊不得加入爐中，待將鋁清除干凈后再作廢料使用。
[0025]1.4、熔化開始時送小電流6~8分鐘，待電流穩(wěn)定后送最大功率電流進行化料。
[0026]1.5、鋼水化至爐體2/3時，用鐵桿進行攪拌，確認鋼料化清后停電測溫，溫度>1540°C時取一樣做光譜化學分析。
[0027]1.6、取完爐中樣后送電繼續(xù)裝料熔化，待爐中樣結(jié)果回來后，根據(jù)成品成分要求計算補加合金。
[0028]1.7、停吹氧后及時扒除全部氧化渣，再在鋼液面上覆蓋石灰和螢石造還原渣。凡吹氧、扒渣、取樣操作必須在停電狀態(tài)下進行。
[0029]1.8、滿爐鋼水化完后，進行全熔擴散脫氧，加Fe-Si粉0.5kg/t或鋁粉適量，5分鐘后攪拌測溫，待鋼水溫度>1580°C時停電扒全部渣，氧化渣必須扒除干凈，加新渣料造還原渣，渣量要適中，并在渣面上加適量脫氧劑進行脫氧，送電保溫，如單煉鋼需扒渣兩次，第一次換渣后進行預(yù)脫氧。
[0030]1.9、加脫氧劑次數(shù)不得小于四次，第一次加入后，>5分鐘打渣攪拌，攪拌時若爐渣粘度大，可加適量螢石造稀薄渣，薄渣形成后再充分攪拌，這時可根據(jù)合金加入量的多少或化合金的時間，確認合金化好后，可停電取爐中二樣進行全分析，隨后每間隔3~5分鐘加擴散脫氧劑，共3~4批，每批脫氧劑不得少于0.5~0.8kg/t，白渣保持時間>15分鐘?；瘜W成分按成品成分要求的中限調(diào)整，C和Cr必須在成品成分要求范圍內(nèi)按同高同低進行控制。
[0031]1.10、出鋼前必須測量鋼水溫度，為保證吹氬效果，出鋼溫度應(yīng)控制在1650°C~1670°C，出鋼前將先磅好的0.3~0.5kg/t鋁塊(粒)加入包中，以便終脫氧。出鋼時必須保持白渣狀態(tài)，鋼水翻至包中1/3時可開氬氣進行吹氬，吹氬壓力不得過大，以鋼水在渣層內(nèi)小翻即可，吹氬1-2分鐘后，進行包中測溫，停吹氬的溫度可控制在1560°C~1580°C，停吹氬后，包中取成品樣，并迅速將碳化稻殼丟入包中并打渣扒平。若遇氬氣設(shè)備發(fā)生故障不能吹氬時，可鎮(zhèn)靜3~5分鐘，鋼包吊至澆注臺對包澆注。
[0032]1.11、爐中二樣回來后，各種成分符合要求可提高電流升溫，但要防止后期升溫過快，如還需追加合金，必須待合金化好后再提電流升溫。
[0033]1.12、出鋼時做到先出渣后出鋼或鋼渣混出，以便夾雜物相互碰撞上浮和進一步脫S。
[0034]2、澆注
[0035]將冶煉好的鋼水直接澆注雙實錠用作電渣重熔電極。
[0036]具體的，該步驟工藝規(guī)程如下:
[0037]2.1、模子的準備
[0038]2.1.1、冷鋼錠模、冷底板使用前必須預(yù)熱>100°C，如久置未用生銹的模子必須進行清刷，模底磚用石棉布或廢報紙包緊捶平。
[0039]2.1.2、底板和中柱管在砌制前必須將磚孔內(nèi)以及公母口的毛刺，飛邊清理干凈，各種耐火材料使用前必須進窯烘烤。
[0040]2.1.3、底板和中柱管的砌制必須符合“選、平、正、直、勻、緊、凈”的七字要求，防止
底板跑鋼。
[0041]2.1.4、底板、澆口砌制完后，必須用大風進行吹掃，直至將中柱管和湯道磚內(nèi)的渣砂吹掃干凈，再進行擺模操作。
[0042]2.1.5、鋼錠模擺好后，再進行一次徹底的吹掃抽風，然后安裝絕熱板帽口，用搗模棍將模底磚搗打齊平。
[0043]2.1.6、絕熱板帽口必須烘烤干燥，帽口裝好后，用黃砂或耐火砂加玻璃水調(diào)和將四周糊勻、糊緊并壓好壓鐵，防止帽口跑鋼或帽口內(nèi)鋼水沸騰。
[0044]2.1.7、模子準備工作完成后將按要求裁好的馬糞紙丟入模內(nèi)蓋好上升眼，將烘烤好的保護渣適量加入模內(nèi)，加入量見下表1。
[0045]表1、保護渣的加入量單位:kg
[0046]
【權(quán)利要求】
1.H13熱作模具鋼生產(chǎn)工藝，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1、按照以下化學成分要求進行配料和冶煉:
C:0.38 ~0.44wt% ；S1:0.90 ~1.20wt% ；Mn:0.35 ~0.50wt% ;P 0.020wt% ；S:(0.020wt% ；Cr:4.95 ~5.45wt% ；Mo:1.35 ~1.60wt% ；V:0.90 ~1.20wt% ； 步驟2、將冶煉好的鋼水直接澆注雙實錠用作電渣重熔電極； 步驟3、采用二元渣型Al2O3-CaF2進行電渣重熔，其中，Al2O3的含量要大于或等于98wt%, CaF2的含量要大于或等于97wt%，渣料在電渣重熔前經(jīng)400~700°C烘烤至干燥，渣料的重量比例為Al2O3: CaF2 = 3:7，電渣重熔溫度為1450~1470°C，上結(jié)晶器的出水溫度控制在45~65°C，上、下結(jié)晶器的進水壓力大于0.15MPa，熔速控制在450~500kg/h ； 步驟4、將電渣重熔后得到的電渣錠依次進行模冷、緩冷和退火； 步驟5、按照鍛造后成品的尺寸要求選擇錠型，確定鍛造比，保證鍛造比大于3，將坯料加熱至1100~1200°C，經(jīng)保溫使其內(nèi)外溫度一致后，出爐鍛造，鍛造方法為先用輕、快捶捶打四面，再用重錘鍛打，上鐵量要均勻，進鐵量控制在下砧寬的1/2~1/3，終鍛溫度≥ 850 0C ； 步驟6、將鍛后成品放入退火爐中隨爐升溫至840~860°C，保溫12~15h后隨爐降溫冷卻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的H13熱作模具鋼生產(chǎn)工藝，其特征在于:在步驟3中，采用計算機自動控制與人工干預(yù)相結(jié)合的方式對電渣重熔過程進行控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的H13熱作模具鋼生產(chǎn)工藝，其特征在于:在步驟3中，所述渣料的加入順序為先加入部分CaF2形成渣池后再將Al2O3和CaF2混勻緩慢加入，加入時間為5~10分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的H13熱作模具鋼生產(chǎn)工藝，其特征在于:在步驟4中，模冷時間為35~60分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的H13熱作模具鋼生產(chǎn)工藝，其特征在于:在步驟4中，所述緩冷方式為砂冷，電渣錠從脫模至進沙坑時間為It ( 6分鐘，1.5t以上者< 9分鐘，沙坑深度大于電渣錠的直徑，電渣錠表面蓋沙的高度大于200_，緩冷時間為60~96小時。
【文檔編號】C22B9/18GK103981445SQ201410224856
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】沈金森 申請人:南平市雙友金屬有限公司