一種模具鋼復合鋼板的軋制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于軋鋼工藝技術領域，具體涉及一種大單重中厚板模具鋼復合坯坯料的設計與軋制方法。
【背景技術】
[0002]高合金型模具鋼(除C、S1、Mn、P、S以外合金元素之和大于9%)主要用于高端模具，如作為耐蝕塑料模具的Crl3、Crl7系列。這類鋼合金含量較高，通常采用模鑄的方式生產，成材率低，且多經過多火次鍛造，生產成本高昂，且效率較低。此外，由于模鑄錠普遍存在的內部缺陷問題，對于生產超大單重(30噸以上)產品難度較大。
[0003]公布號102796959 A公開了 “一種耐腐蝕塑料模具鋼及其制造方法”，系采用N的成分設計，一定程度利用了冶煉方式難以消除的氣體，然而生產的100X 100X 100mm規(guī)格模塊有效利用率較低，且為了增加鍛造比，還需采用電渣工藝提高中間坯料規(guī)格，電渣工藝以及后續(xù)的退火處理成本極高。
[0004]公布號CN 10040269 C公開的“新型耐蝕耐磨損塑料模具鋼4Crl6Mo及鏡面大模塊的制備方法”，可以生產規(guī)格200-500mm (厚)X 800_1200_ (寬)X 2500mm以上(長)規(guī)格鋼板，由于生產規(guī)格較大，首先生產出模鑄錠，之后電渣工藝制成Φ900/980πιπι棒材，經多向鍛造成型。這種生產方式主要受到鋼坯冶煉方法制約，大規(guī)格模鑄錠的內部缺陷通過現(xiàn)有的熱加工工藝很難去除，只能采用電渣的方式提高內部質量，細化組織。問題在于，電爐冶煉澆鑄的模鑄錠氣體含量(Η、0、Ν)較高，經電渣工藝后改善有限且也需要長時退火處理消除白點影響，成本極高。
[0005]一種有效的方式顯然是通過致密度好、夾雜低、氣體更易控制的轉爐雙聯(lián)-精煉-連鑄工藝路徑生產母坯，然而通常受連鑄坯規(guī)格限制，一般用于模具鋼的成品厚度不超過100mm。如公布號CN 103397261 A公開的“400mm厚連鑄坯軋制塑料模具用鋼板及其生產方法”，盡管已經采用了目前最大規(guī)格的中厚板連鑄坯規(guī)格，也僅能生產60?100mm厚規(guī)格鋼板。
[0006]復合法是一種生產特厚鋼板的新型方法，相對于傳統(tǒng)的鑄錠，大大提高了軋后產品的內部組織及性能，解決了因連鑄坯厚度限制和壓下比制約，生產特厚鋼板厚度受限的問題，且軋制坯料廣泛，利于大批量生產，可以大大提高成材率。
[0007]公布號CN 102896466 A提供了“一種150-400mm厚塑料模具用鋼板的生產方法”，但是所述的氣體保護焊工藝極易產生表面氧化，影響焊接效果，不僅如一般的復合坯對表面進行處理，還要額外進行兩塊甚至多塊坯料進行坡口加工，對于單塊10-20噸的鋼坯無論是吊運、對齊、加工都是十分困難的。所述的三種焊接組合的方式，工藝復雜，操作困難，且對于同時進行氣保焊、埋弧焊、真空復合焊的三條邊，由于反復焊接，積累焊接應力、組織應力、熱應力等更大，極易開裂。重要的在于，該發(fā)明主要用于0.20?0.40wt%C,0.20?0.50wt%Si, 1.00 ?1.60wt%Mn, 1.40 ?2.00wt%Cr, 0.10 ?0.50wt%Mo，0.01 ?0.04 wt%V,(Nb+Ti+Ni) < 0.2 wt%的鋼種，而對于高合金鋼，高溫抗力較大，物理接觸過程相對中低合金鋼種相對較弱，此外原子擴散速度較慢，而擴散機制恰是復合法制備的重要環(huán)節(jié)，相鄰的金屬界面經短時物理接觸后，通過擴散和再結晶形成完整的晶粒。此外對于生產大單重產品無論是鋼錠還是復合坯料，坯料的幾何中心均是變形較小、較遲的部位，因此如何有效的提高復合坯料心部的變形量，在控制好高合金鋼種復合坯高溫擴散時機，減小心部變形的延遲現(xiàn)象是解決軋制法生產高合金模具鋼的關鍵。
[0008]公布號CN 101590596 B公開的“一種累積疊軋焊工藝制造特厚板坯的方法”，是采用鍛造+軋制的方式生產特厚鋼板，對于高合金復合坯來說，此種方法盡管解決了高溫大壓下以及高溫高壓速的問題，但是由于鍛造變形均勻性、同時性較差，使得高合金鋼較為薄弱的焊口極易裂開，此外鍛造+軋制方式需要多火次進行，生產成本高而效率較低。
[0009]公開號CN 1027996959 A公開的“模具鋼和高速工具鋼的爆炸復合材料及制備方法”，雖然高溫下變形力巨大，且變形均勻，但不適合批量生產，且生產風險極高，更重要的在于此種方法不適合大單重坯料復合。
[0010]公開號CN 101530949 A提供的“系列復合冷作模具鋼的制作方法”，采用高溫壓力焊的方式，同樣不適于大單重坯料生產。

【發(fā)明內容】

[0011]本發(fā)明旨在提供一種可以在保證良好的表面質量及性能的前提下，提高復合界面的結合，進而提高復合界面強度的模具鋼復合鋼板的軋制方法。
[0012]為此，本發(fā)明所采取的解決方案是:
一種模具鋼復合鋼板的乳制方法，其特征在于，對于除c、S1、Μη、P、S以外的合金兀素之和大于9%，且P彡0.02%、S彡0.005%的高合金型模具鋼復合鋼板的軋制方法為:
復合還溶深在60?100mm。
[0013]復合還規(guī)格在200?600mm,且上還厚度Η上厚、下還厚度Η下薄。
[0014]復合坯加熱溫度控制在1270±20°C?1290±20°C，均熱時間Τ=0.35 XΗ分鐘，Η為復合坯厚度，坯料軋制需一火次完成即加熱一次，軋制一次完成，不允許回爐二次加熱，二次軋制。
[0015]粗軋開軋溫度控制在1200?1250°C，粗軋過程需在1000°C以上溫度完成；粗軋過程總變形量最小為30%，采用中速大壓下方式軋制，控制軋輥輥速1.8?2.3m/s，前三道次總壓下量達到20%，后續(xù)道次壓下量10%?40%。
[0016]軋制結束后，進入DQ、ACC等冷卻裝置進行控制冷卻，冷卻裝置上噴淋管和下噴淋管出水比例彡1 ;終冷溫度控制在400?900°C。
[0017]復合鋼板下線后進行堆垛緩冷或低溫去應力退火，堆垛采用“上蓋下鋪”的工藝進行，在復合鋼板上下放置熱鋼板進行堆垛，鋪蓋鋼板溫度200?40(TC，鋪蓋鋼板厚度為復合鋼板的2.5倍以上，堆垛時間彡24h ;去應力退火溫度為200?300°C，退火時間彡12h。
[0018]優(yōu)先推薦的Η上/Η下彡1.5。
[0019]本發(fā)明的有益效果為:
本發(fā)明結合模具鋼鋼種特性及性能要求進行合理的坯料設計，能有效解決鋼坯由于咬入沖擊、乳制過程上下表面溫差大引起的上下坯料變形不均問題，并能將薄弱的復合界面移向近表面位置，使得變形在軋制初期便能更有效的傳遞到復合界面。此外對加熱、火次、軋制工藝、冷卻工藝以及下線處理方式進行了合理的設計，可有效解決長時間加熱條件下表面脫碳以及模具鋼高溫抗力大，界面結合力不佳的問題，確保復合鋼板的表面質量及性倉泛。
【附圖說明】
[0020]圖1是復合鋼板表面金相組織圖；
圖2是復合鋼板復合界面金相組織圖。
【具體實施方式】
[0021]實施例1:
母坯材料4Crl3，采用轉爐雙聯(lián)(或雙渣)+LF精煉+RH (或VD)真空脫氣處理，其成分為:C:0.38wt%, Si:0.45wt%, Μη:0.67wt%, Cr:12.5 wt%, S 0.004，P 0.019。
[0022]復合坯上、下兩塊坯料規(guī)格分別為300謹以及230mm，H上/H下=1.3。復合坯熔深60 ?70mmo
[0023]采用室式爐進行生產，加熱溫度控制在1280±20°C，均熱時間185min。
[0024]開軋溫度控制在1230°C，粗軋終軋溫度1045°C。
[0025]粗軋階段控制輥速2.lm/s,總變形量36%，其中前三道次變形量為21%，終軋鋼板厚度210mm。軋制結束后，隨即進入DQ (直接淬火)進行控制冷卻，上下水比=1:2.3。終冷溫度控制在600°C。
[0026]鋼板下線后進入緩冷坑進行低溫去應力退火，去應力退火溫度選擇為270°C，退火時間12h。
[0027]圖1為熱處理處理后鋼板復合界面表面組織，可見復合界面組織較上下兩板更為細密，結合狀態(tài)良好。說明變形得到了很好的傳遞，原子高溫得以充分擴散。
[0028]實施例2:
母坯材料4Crl3，采用轉爐雙聯(lián)(或雙渣)+LF精煉+RH (或VD)真空脫氣處理，其成分特征為:C:0.18wt%, Si:0.66 wt%, Μη:0.90wt%, Cr:12.2 wt%, S=0.005 wt%, P=0.015 wt%。
[0029]復合坯上、下兩塊坯料規(guī)格分別為300謹以及200mm，H上/HT=1.5。復合坯熔深60 ?70mmo
[0030]采用室式爐進行生產，加熱溫度控制在1270±20°C，均熱時間175min。
[0031]開軋溫度控制在1220°C，粗軋終軋溫度1020°C ；
粗軋階段控制輥速1.8m/s,總變形量31%，其中前三道次變形量為20%,終軋鋼板厚度150mm。軋制結束后，隨即進入DQ冷卻控制，上下水比=1:2。終冷溫度控制在720°C。
[0032]鋼板下線后應該進彳丁堆燥緩冷，鋪蓋鋼板溫度400 C，H_、i=4XHg纟=600mm。見合鋼板復合界面金相組織見圖2。
【主權項】
1.一種模具鋼復合鋼板的軋制方法，其特征在于，對于除C、S1、Mn、P、S以外的合金元素之和大于9%，且P彡0.02%、S彡0.005%的高合金型模具鋼復合鋼板的軋制方法為: 復合還熔深在60?100mm: 復合坯規(guī)格在200?600mm，且上坯厚度HJ?、下坯厚度!^??； 復合坯加熱溫度控制在1270±20°C?1290±20°C，均熱時間T=0.35XΗ分鐘，Η為復合坯厚度，坯料軋制需一火次完成； 粗軋開軋溫度控制在1200?1250°C，粗軋過程需在1000°C以上溫度完成；粗軋過程總變形量最小為30%，采用中速大壓下方式軋制，控制軋輥輥速1.8?2.3m/s，前三道次總壓下量達到20%，后續(xù)道次壓下量10%?40% ； 軋制結束后，進入DQ、ACC等冷卻裝置進行控制冷卻，冷卻裝置上噴淋管和下噴淋管出水比例彡1 ;終冷溫度控制在400?900°C ； 復合鋼板下線后進行堆垛緩冷或低溫去應力退火，堆垛采用“上蓋下鋪”的工藝進行，鋪蓋鋼板溫度200?400°C,鋪蓋鋼板厚度為復合鋼板的2.5倍以上，堆垛時間> 24h ;去應力退火溫度為200?300°C，退火時間彡12h。2.根據(jù)權利要求1所述的模具鋼復合鋼板的軋制方法，其特征在于，所述Η±/Ητ^ 1.5。
【專利摘要】一種模具鋼復合鋼板的軋制方法，坯料采用上坯厚、下坯薄形式；加熱溫度（1270～1290）±20℃，均熱時間T=0.35×復合坯厚度。粗軋開軋溫度1200～1250℃，采用中速大壓下方式，控制輥速1.8～2.3m/s，總變形量≥30%，前三道次總壓下量20%，后續(xù)道次壓下量10～40%。軋后冷卻上下水比≤1，終冷溫度400～900℃。下線后進行堆垛緩冷或低溫去應力退火，堆垛采用上蓋下鋪方式，鋪蓋鋼板溫度200～400℃，鋪蓋鋼板厚度為復合鋼板的2.5倍以上，堆垛時間≥24h；去應力退火溫度為200～300℃，退火時間≥12h。本發(fā)明能有效解決復合坯的上下變形不均問題，使變形在軋制初期便能更有效的傳遞到復合界面，有效解決表面脫碳及高溫抗力大，界面結合力不佳的問題。
【IPC分類】C22C38/18, C21D8/02, B21B1/38, B21B37/74
【公開號】CN105251769
【申請?zhí)枴緾N201410337336
【發(fā)明人】趙坦, 李廣龍, 范劉群, 李文斌, 原思宇, 王長順, 王勇, 王文仲
【申請人】鞍鋼股份有限公司
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2014年7月16日