CN101403071A

CN101403071A - 高合金热作钢及其生产方法

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Publication number: CN101403071A
Application number: CNA2008102350428A
Authority: CN
Inventors: 徐宏亮
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-11-06
Filing date: 2008-11-06
Publication date: 2009-04-08
Anticipated expiration: 2028-11-06
Also published as: CN101403071B

Abstract

高合金热作钢及其生产方法，涉及一种金属部件的加工工艺，特别是其配方和冶炼技术领域。将金属料、扩散脱氧剂和造渣材料混合熔化、精炼、浇注、铸件清整，最后进行包括退火、淬火和回火的热处理，经高合金热作钢形成的产品具有超强的硬度保持能力，尤其适用于抗高温磨损及熔融金属侵蚀的工作环境，可用于制造铜、铜合金、钢质包括特殊模具的挤压工具，适用于各种黄铜、鹅颈管和镁压铸件内腔制造的压铸工具，无需水冷。

Description

高合金热作钢及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种金属部件的加工工艺，特别是其配方和冶炼技术领域。

背景技术

鹅颈是铝、镁、铜等热式压铸机的一种导料系统，现行内国大都依赖进口。进口的GS-20 Co Cr W Mo109鹅颈由高合金材料热作制成，成份中C和Si含量较高，而Mo、Co和W含量较低，且，成份中还含杂质Ni，这种产品的缺陷是：在使用过程中，产品内壁易产生细微裂纹，从而影响使用效果，缩短产品的使用寿命，从而提高了生产成本。

发明内容

本发明目的在于发明一种能克服以上缺陷的高合金热作钢。

本发明各质量份分别为C：0.17～0.23％、Si：0.15～0.30％、Mn：0.40～0.60％、P≤0.035％、S≤0.035％、Cr：9.00～10.00％、Mo：1.80～2.20％、Co：9.50～10.50％、W5.00～6.00％。

由以上配方，经高合金热作钢形成的产品具有超强的硬度保持能力，尤其适用于抗高温磨损及熔融金属侵蚀的工作环境，可用于制造铜、铜合金、钢质包括特殊模具的挤压工具，适用于各种黄铜、鹅颈管和镁压铸件内腔制造的压铸工具，无需水冷。

本发明另一目的在于发明上述高合金热作钢的生产方法。

本发明方法包括将金属料、扩散脱氧剂和造渣材料混合熔化、精炼、浇注、铸件清整，最后进行包括退火、淬火和回火的热处理，其特征在于熔化具有采用碱性炉衬的中频感应炉，装料完毕后，水压系统的水压为2～3kg/cm³，通电的前6～8分钟采用较低功率输入直到电流波动较小即可换用最大功率熔化，待炉料熔化到70～80％时盖渣，加入的造渣材料由石灰和荧石组成，用量为金属料重的3～3.5％；精炼时，采用Fe-Mn预脱氧，采用Ca-Si粉及Al粉扩散脱氧，钢水温度为1650～1680℃时出钢，并向钢水中插铝进行终脱氧；钢水在包中镇静3～4分钟后浇注；所述热处理的退火温度为780～840℃，退火时间4～6小时，随炉缓冷；淬火温度1100～1150℃，淬火盐溶540℃；回火温度600～750℃，回火2～3次。

熔化时，造渣材料中，石灰和荧石的重量比为2∶1。

造渣材料中，石灰为新熔烧的石灰，化学成分如下：

CaO＞88％，SiO₂＜2％，S≤0.15％，Fe₂O₃+Al₂O₃＜3，灼减＜2％。

石灰粒度为10～20mm，使用前经800℃，4小时烘烤。

荧石中化学成分如下：

CaF₂＞90％，SiO₂＜5％，S＜0.1％，荧石粒度为粗粉状，经烘烤后使用。

熔化前，先将扩散脱氧剂烘烤至200～300℃。

本发明所述熔化用碱性炉衬的原材料为二级电熔镁砂，其中各成份的质量含量分别为MgO＞94％、CaO＜2％、SiO₂＜2％，镁砂粒度：1^#5～8mm，2^#3～5mm，3^#2～3mm，4^#0.5～2mm，5^#＜0.5mm，粘结剂由粉末状一级工业硼酸和水玻璃，水玻璃的模数为2.2～2.4，比重为1.33～1.55，波美度为50～51Be′。

钢包在盛钢水前在800℃温度下烘烤2小时以上。

本发明工艺易于控制，产品具有低碳、硅、高钼、钴、钨，且无镍的特点，形成的鹅颈具有超强的硬度保持能力，尤其适用于抗高温、磨损及熔融金属侵蚀的工作环境要求。

具体实施方式

一、GS-20 Co Cr W Mo10 9熔炼工艺过程

熔炼设备：GGW-0.75中频感应炉。

1、碱性炉衬制备：

原材料，二级电熔镁砂，MgO＞94％，CaO＜2％，SiO₂＜2％。

镁砂粒度，1#5～8mm，2#3～5mm，3#2～3mm，4#0.5～2mm，5#＜0.5mm。

粘结剂：硼酸，一级工业硼酸，使用前粒度为粉末状。

水玻璃，模数为2.2～2.4，比重1.33～1.55，波美度50～51Be。

炉衬的打结、烘烤，洗炉按基本操作规程进行。

2、金属原材料准备

所有金属原材料必须符合所炼钢号成分要求，并经精确配料计算、过称。各种金属原材料必须清洁、干燥、无油污。废钢、返回料、纯铁使用前要经滚筒除锈，除砂、除杂质。

块度要求，对角线小于100mm，经烘烤后使用。

3、造渣材料

石灰，要求用新熔烧的石灰，化学成分如下：

石灰粒度为10～20mm，不能夹生夹杂，使用前经800℃，4小时烘烤，在红热状态使用。

荧石，要求透明，翠绿色，化学成分如下：CaF₂＞90％，SiO₂＜5％，S＜0.1％。粒度：粗粉状，在烘烤保温使用。

渣料配比：Cao∶CaF₂＝2∶1

4、扩散脱氧剂准备

选用Al-CaO粉或Ca-Si粉、Al粉等作为扩散脱氧剂，并经200～300℃烘烤后保温使用。

5、设计目标成分(％)

C	Si	Mn	P≤	S≤	Cr	Mo	Co	W
C	Si	Mn	P≤	S≤	Cr	Mo	Co	W	0.20	0.20	0.50	0.030	0.030	9.50	2.00	10.00	5.50

6、据目标成分配料举例：(铸件重184Kg，余下浇冒口)

电介钴38Kg，钼铁13Kg，钨铁27.5Kg，低碳铬铁60Kg，纯铁43Kg，废钢(碳素)198Kg，增碳剂0.32Kg，合计379.82Kg。

7、装料前要扒净炉内残渣余钢，装料工作应根据坩埚中的温度区域分布来进行，先铺小料后大块料，难熔料优先装入炉内，在坩埚边缘四周放更大的料，并在大料的缝隙填塞小料。

8、熔化

装料完毕后，水压系统水压为2～3Kg/cm³，一切设备正常方可开始通电。开始6～8分钟可用较低功率输入直到电流波动较小即可换用最大功率熔化。随时捣料，严防搭桥，并及时补加余下的新料，待炉料熔化到70～80％时盖渣，加入的选渣材料为石灰和荧石，两者重量比为2∶1，用量为金属料重的3～3.5％，炉料熔化到95％时，取样分析化学成分C，Cr等。

9、精炼

预脱氧和扩散脱氧，炉料熔清，炉渣形成，拨渣，插入预脱氧剂Fe-Mn，尔后随即扩散脱氧。扩散脱氧剂为Ca-Si粉及Al粉。脱氧过程中调正炉渣的粘度，使炉渣具有良好的流动性。脱氧三批进行充分搅拌，待渣白后取样分析化学成分。分析Cr，W，MO和CO。

测温和调整成分，白渣保持大于15分钟，取脱氧杯试验。试样明显收缩下凹，温度达到1650～1680℃(插入式)符合出钢要求即作出钢准备，向钢液中插铝进行终脱氧。

10、出钢

出钢前须打扫炉台。渣钢齐出，出钢后在钢包内加一锹稻草灰。

二、浇注

钢水在包中镇静3～4分钟后浇注。

热钢包在盛钢水前须在800℃温度下烘烤2小时以上。新砌包须烘烤8小时以上。浇钢后应及时清理包内残渣余钢，调钢号时尤其要严格做到这一点。

三、铸件清整

四、热处理

退火，退火温度780～840℃，耗时4～6小时，随炉缓冷。

淬火温度1100～1150℃，淬火盐溶浴540℃。

回火温度600～750℃，可回火2～3次。以增加韧性。实测铸件鹅颈硬度RC36～38。

五、使用效果

使用前在250～350℃温度下预热。

在650℃温度下压铸铝镁件，鹅颈可使用350000次以上。

Claims

1、高合金热作钢，其特征在于各质量份分别为C：0.17～0.23％、Si：0.15～0.30％、Mn：0.40～0.60％、P≤0.035％、S≤0.035％、Cr：9.00～10.00％、Mo：1.80～2.20％、Co：9.50～10.50％、W：5.00～6.00％。

2、一种如权利要求1所述高合金热作钢的生产方法，包括将金属料、扩散脱氧剂和造渣材料混合熔化、精炼、浇注、铸件清整，最后进行包括退火、淬火和回火的热处理，其特征在于熔化具有采用碱性炉衬的中频感应炉，装料完毕后，水压系统的水压为2～3kg/cm³，通电的前6～8分钟采用较低功率输入直到电流波动较小即可换用最大功率熔化，待炉料熔化到70～80％时盖渣，加入的造渣材料由石灰和荧石组成，用量为金属料重的3～3.5％；精炼时，采用Fe-Mn预脱氧，采用Ca-Si粉及Al粉扩散脱氧，钢水温度为1650～1680℃时出钢，并向钢水中插铝进行终脱氧；钢水在包中镇定3～4分钟后浇注；所述热处理的退火温度为780～840℃，退火时间4～6小时，随炉缓冷；淬火温度1100～1150℃，淬火盐溶540℃；回火温度600～750℃，回火2～3次。

3、根据权利要求2所述高合金热作钢的生产方法，其特征在于熔化时，造渣材料中，石灰和荧石的重量比为2∶1。

4、根据权利要求2或3所述高合金热作钢的生产方法，其特征在于熔化时，造渣材料中，石灰为新熔烧的石灰，化学成分如下：

CaO＞88％，SiO₂＜2％，S≤0.15％，Fe₂O₃+Al₂O₃＜3，灼减＜2％；

石灰粒度为10～20mm，使用前经800℃，4小时烘烤；

荧石中化学成分如下：

5、根据权利要求2所述高合金热作钢的生产方法，其特征在于熔化前，先将扩散脱氧剂烘烤至200～300℃。

6、根据权利要求2所述高合金热作钢的生产方法，其特征在于所述熔化用碱性炉衬的原材料为二级电熔镁砂，其中各成份的质量含量分别为MgO＞94％、CaO＜2％、SiO₂＜2％，镁砂粒度：1^#5～8mm，2^#3～5mm，3^#2～3mm，4^#0.5～2mm，5^#＜0.5mm，粘结剂由粉末状一级工业硼酸和水玻璃，水玻璃的模数为2.2～2.4，比重为1.33～1.55，波美度为50～51Be。

7、根据权利要求2所述高合金热作钢的生产方法，其特征在于钢包在盛钢水前在800℃温度下烘烤2小时以上。