CN102581000B - 高碳高合金冷作模具钢大铸锭轧制开坯的生产方法 - Google Patents

Abstract

高碳高合金冷作模具钢大铸锭的热加工开坯的生产方法，包括：1.热送高碳高合金冷作模具钢铸锭；2.均热炉均质化处理，包括第一火铸锭加热和第二火轧件回炉加热工序；第一火铸锭加热，(A)铸锭入炉温度600～800℃，保温100～150分钟；(B)升温至1100-“＜1200”℃；(C)在1100-“＜1200”℃，保温2～5小时；(D)铸锭阴阳面温度差＜50℃；第二火轧件回炉加热，(A)加热升温至1100-＜1200℃，保温2～3小时，(B)轧件阴阳面温度差＜50℃；3.上述二加热工序后分别进行轧制，(A)轧辊预热温度100～200℃；(B)开轧温度1100-＜1200℃，终轧温度＞900℃；(C)轧辊咬入速度10-40转/分。本发明工艺简单；铸锭锭型增大，生产周期大大缩短；能耗大大降低，成坯率提高。

Description

高碳高合金冷作模具钢大铸锭轧制开坯的生产方法

技术领域

本发明涉及冶金领域钢材料热加工的生产方法，具体地，本发明涉及一种冷作模具用钢材料热加工的生产方法，更具体地，本发明涉及一种尤其是高碳高合金冷作模具钢大铸锭的热加工开坯的生产方法。

背景技术

模具钢是一种特殊的合金钢，按用途来分，一般可分为热作模具钢、冷作模具钢、塑料模具钢三大类。冷作模具钢一般又可分为低合金冷作模具钢、高合金冷作模具钢(合金含量大于10％)二种。

高碳(碳含量≥2％)高合金冷作模具钢是一种特殊的高合金冷作模具钢，高碳高合金冷作模具钢能承受较重的载荷，且具有高的耐磨性和强度，被广泛地使用于制造冷冲模、冷镦模、冷挤压模、拉丝模及柴、汽油机油嘴挺拄等材料。

在高碳高合金冷作模具钢中，X210CrW12是一种主要的高碳高合金冷作模具钢，其铸态组织是莱氏体，具有高的碳含量(2.00～2.20％)和合金元素(Cr：11.00～12.00％，W：0.70～0.90％)。X210CrW12这种高碳高合金冷作模具钢的固有特性是：铸态热塑性差、过热较敏感(加热温度＞1190℃，强度极限急剧下降)；温度不均匀或变形温度低于1000℃，塑性显著下降，易于产生严重裂纹。

长期以来，作为X210CrW12这一高碳高合金冷作模具钢的开坯生产，较长期以来是采用“冶炼浇铸≤1.5t铸锭——锻压开坯”的传统生产工艺。近10年发展了所述高碳高合金冷作模具钢的以轧代锻开坯技术“冶炼浇铸1.2t铸锭——初轧机轧制开坯”的生产工艺。

另一方面，众所周知，铸锭锻压开坯的冶金制造成本大大高于轧制开坯的冶金制造成本，因此，冷作模具钢以轧代锻的发展是一种生产技术的进步。

但是，X210CrW12高碳高合金冷作模具钢的开坯生产方法，即“冶炼浇铸1.2t铸锭——初轧机轧制开坯”的生产工艺存在的缺点是：

小锭型的铸锭其冶炼一炉钢必浇铸的锭数多；

冶炼一炉1.2吨锭型的高碳高合金冷作模具钢，其初轧生产需占用多个加热炉加热，产能低；

另外，高碳高合金冷作模具钢的开坯过程的能源消耗高，制造成本较高。

为此，专利申请号为“200410025101.0”、发明名称为“X210CrW12铸锭轧制开坯的生产方法”的发明专利申请提出了“冶炼浇铸1.2t铸锭——轧制开坯”生产工艺，所述工艺具有优点是：生产组织便捷、冶金制造成本比锻压开坯低。然而，其缺点则在于：采用铸锭是小锭型(1.2t铸锭)，这样，该工艺仍未解决开坯过程的能源消耗及制造成本仍较高的问题。

从技术上讲，采用小锭型(≤1.5t铸锭)生产方法是解决含碳＞2％的莱氏体钢的共晶碳化物不均匀(锭型越大、共晶碳化物不均匀越严重)问题及铸态下热加工塑性差，热加工温度范围窄，避免开坯过程表面易出现人字型裂口随着变形温度的下降而扩展的一种有效方法。然而，如上所述，其存在的问题在于：开坯过程的能源消耗及制造成本较高。

发明内容

为解决上述现有技术的问题，本发明的目的在于：提供一种高碳高合金冷作模具钢大铸锭的热加工开坯的生产方法，所述高碳高合金冷作模具钢为X210CrW12高碳高合金冷作模具钢，所述大铸锭重量2-5t，由此解决了高碳(碳含量≥2％)高合金冷作模具钢X210CrW12大铸锭(重量大于2t)不能热加工轧制开坯的技术问题，轧制出合格的X210CrW12钢坯，同时，根据本发明的高碳高合金冷作模具钢大铸锭的热加工开坯的生产方法，可大幅度地降低能源消耗及冶金制造的生产成本。

本发明的高碳高合金冷作模具钢大铸锭的热加工开坯的生产方法，技术方案如下：

一种高碳高合金冷作模具钢大铸锭的热加工开坯的生产方法，所述大铸锭重量2-5t，其特征在于：

所述方法包括下述工序：

1、热送高碳高合金冷作模具钢铸锭，所述铸锭的入炉温度在600～800℃；

2、均热炉热装铸锭加热，进行均质化处理，所述均热炉加热铸锭包括第一火铸锭加热和第二火轧件回炉加热工序；

第一火铸锭加热工序，

(A)所述铸锭的入炉温度在600～800℃，保温100～150分钟；

(B)铸锭以70～100℃/h的速度加热升温至1100-1200℃；

(C)铸锭在(B)的升温温度下保温2小时～5小时；

(D)铸锭阴阳面温度差＜50℃；

第二火轧件回炉加热工序，

(A)加热升温至1050-1200℃，保温2～3小时；

(B)轧件阴阳面温度差＜50℃；

轧制方法：在第一火铸锭加热工序和第二火轧件回炉加热工序后分别进行轧制：

(A)轧辊预热温度100～200℃；

(B)铸锭与轧件的开轧温度1100-1700℃，终轧温度＞900℃；

(C)轧辊咬入速度10-40转/分。

根据本发明的高碳高合金冷作模具钢大铸锭的热加工开坯的生产方法，其特征在于，所述第一火铸锭加热工序的(B)以70～100℃/h的速度升温至1120-1180℃。

根据本发明的高碳高合金冷作模具钢大铸锭的热加工开坯的生产方法，其特征在于，在第二火轧件回炉加热工序中，

(A)加热升温至1100-1170℃，保温2～3小时。

根据本发明的高碳高合金冷作模具钢大铸锭的热加工开坯的生产方法，其特征在于，所述(C)铸锭在1100-1200℃、轧件在1050-1200℃保温期间，将逐支铸锭、回炉轧件进行翻身，减小铸锭、轧件阴阳面温度差。

根据本发明的高碳高合金冷作模具钢大铸锭的热加工开坯的生产方法，其特征在于，所述热加工开坯第一火铸锭加热的轧制要求：

(A)轧辊预热至100～200℃温度；

(B)咬入速度10-40转/分；

(C)第一火压下规程道次10～18道；

(D)铸锭在前10～18道次的初轧机平底孔轧制时，压下量10-20mm；

(E)轧件回炉加热。

根据本发明的高碳高合金冷作模具钢大铸锭的热加工开坯的生产方法，其特征在于，所述热加工开坯第二火轧件回炉加热的轧制要求：

轧件咬入速度10-40转/分，轧件咬入后轧制速度40-80转/分，每次压下量20～40mm。

根据本发明的高碳高合金冷作模具钢大铸锭的热加工开坯的生产方法，其特征在于，所述高碳高合金冷作模具钢为X210CrW12高碳高合金冷作模具钢，钢的成分(重量％)：碳含量(2.00～2.20)、铬含量(11.00～12.00)、钨含量(0.70～0.90)。

根据本发明的高碳高合金冷作模具钢大铸锭的热加工开坯的生产方法，其特征在于，所述大铸锭重量在2-3t。

和现有技术相比，本发明具有下列优点：

1、工艺简单、可操作性强，生产组织便捷；

2、生产周期大大缩短；

3、铸锭锭型增大，方便铸锭热装加热，且实现冶炼浇铸一炉钢初轧生产只需一个加热炉加热，能源消耗大大降低及金属成坯率提高；

4、冶金制造成本大大降低；

附图说明

图1是初轧机第一火轧制的均热炉铸锭加热工艺图。

图2是初轧机第二火轧制的均热炉轧件加热工艺图。

图3是初轧机第一火轧制的均热炉铸锭加热一例工艺图。

图4是初轧机第二火轧制的均热炉轧件加热一例工艺图。

具体实施方式

以下，举具体实施例，详细说明本发明的高碳高合金冷作模具钢大铸锭的热加工开坯的生产方法。

实施例1

采用均热炉热装铸锭加热且均质化处理(锭重2.31吨)+初轧机(800轧机)二火轧制的热加工开坯，生产X210CrW12钢坯(140×140mm)。

锭型：2.3t锭 铸锭边长：

钢种：X210CrW12。初轧坯规格：140×140mm

在初轧机第一火轧制前的第一火铸锭加热工序时，冶炼浇铸2.31吨铸锭热送均热炉加热：

(A)铸锭的入炉温度≤800℃，保温1小时；

(B)升温时，以≤100℃/h的速度升温至1180℃；

(C)在1170～1180℃的温度下，铸锭保温3.0小时(均质化处理)后进行逐支铸锭翻身，翻过身的铸锭再保温1.0小时，减小铸锭阴阳面温度差；

(D)铸锭阴阳面温度差≤30℃，进行热加工开坯，进入初轧机第一火轧制(第一火铸锭加热的轧制)。

在初轧机进行热加工开坯：

(A)轧制前，先关闭轧辊的冷却水，轴瓦的冷却水适当关小，且避免轴瓦的冷却水飞溅到辊身。

(B)初轧机咬入的轧辊速度20转/分，

(C)铸锭的开轧温度＝1120℃，终轧温度≥1050℃。

(D)第一火铸锭大头大截面端朝前上钢轧制(大头帽口进钢)。

(E)第一火铸锭轧制压下规程道次12道；(F)轧件回均热炉再次加热。

在初轧机进行第二火轧制(第二火轧件回炉加热的轧制)，均热炉加热要求：

(A)第一火轧件回炉加热，加热温度1160～1170℃，保温1小时，轧件逐支翻身，再保温1小时。

(B)铸锭阴阳面温度差≤30℃，进行热加工开坯，进入初轧机第二火轧制。

第二火轧制(第二火轧件回炉加热的轧制)要求：

(A)第二火轧制前，关闭轧辊的冷却水，避免轴瓦的冷却水飞溅到辊身。

(B)轧件的开轧温度＝1120℃，终轧温度≥1000℃。

(C)铸锭小头尾部端朝前上钢轧制。

(D)轧件在初轧机平底孔时，轧辊速度＝40转/分。

(E)轧件在初轧机箱型孔轧制时，轧件咬入速度15-20转/分，轧件咬入后轧制速度＝60转/分～80转/分。

(F)每次压下量最大偏差≤5mm(轧件回炉加热后的续轧，铸锭铸态的柱状晶基本破碎，塑性有大提高，压下量逐渐加大，改善碳化物形态和铸态疏松组织)，每次压下量＝20～40mm；第二火铸锭轧制压下规程道次30-33道。

(G)热轧X210CrW12钢坯热装退火炉退火处理。

根据本实施例，对X210CrW12进行热加工开坯，具有工艺简单、生产组织便捷、冶金制造成本低的特点，与传统的“冶炼≤1.5t铸锭——锻压开坯”生产工艺与“冶炼1.2t铸锭——轧制开坯”的生产工艺相比，金属成坯率可以达到84％以上，吨钢能源消耗下降大于35％，冶金制造成本降低500元/吨以上；。X210CrW12其2.3吨铸锭初轧机热加工开坯生产的钢坯表面质量良好，内材质量均满足GB/T1299-2000标准之规定(见表一、表二)，采用φ3.2mm平底孔对钢坯进行逐支超声波探伤，检测结果合格，符合产品质量要求，铸锭开坯合格率100％，经济效益显著。

表一、初轧坯低倍组织

表二、初轧坯高倍金相测试结果

和现有技术相比，本发明具有下列优点：

1、工艺简单、可操作性强，生产组织便捷；

2、生产周期大大缩短；

3、铸锭锭型增大，方便铸锭热装加热，且实现冶炼浇铸一炉钢初轧生产只需一个加热炉加热，能源消耗大大降低及金属成坯率提高；

4、冶金制造成本大大降低。

Claims (8)

1.一种高碳高合金冷作模具钢大铸锭的热加工开坯的生产方法，所述大铸锭重量2-5t，其特征在于：

所述方法包括下述工序：

(1)热送高碳高合金冷作模具钢铸锭，所述铸锭的入炉温度在600～800℃；

(2)均热炉热装铸锭加热，进行均质化处理,所述均热炉加热包括第一火铸锭加热工序和第二火轧件回炉加热工序；

第一火铸锭加热工序，

（A）所述铸锭的入炉温度在600～800℃，保温100～150分钟；

（B）铸锭以70～100℃/h的速度加热升温至1120-1180℃；

（C）铸锭在（B）的升温温度下保温2小时～5小时；

（D）铸锭阴阳面温度差＜50℃；

第二火轧件回炉加热工序，

（A）加热升温至1050-1200℃，保温2～3小时；

（B）轧件阴阳面温度差＜50℃；

(3)轧制方法：在第一火铸锭加热工序和第二火轧件回炉加热工序后分别进行轧制：

（A）轧辊预热温度100～200℃；

（B）铸锭与轧件的开轧温度1100-1700℃，终轧温度＞900℃；

（C）轧辊咬入速度10-40转/分。

2.如权利要求1所述的高碳高合金冷作模具钢大铸锭的热加工开坯的生产方法，其特征在于，在第二火轧件回炉加热工序中，

（A）加热升温至1100-1170℃，保温2～3小时。

3.如权利要求1所述的高碳高合金冷作模具钢大铸锭的热加工开坯的生产方法，其特征在于，在第一火铸锭加热工序的（C）和第二火轧件回炉加热工序（A）的保温期间，将逐支铸锭、轧件回炉进行翻身，减小铸锭、轧件阴阳面温度差。

4.如权利要求1所述的高碳高合金冷作模具钢大铸锭的热加工开坯的生产方法，其特征在于，所述热加工开坯第一火铸锭加热的轧制要求：

（A）轧辊预热至100～200℃温度；

（B）咬入速度10-40转/分；

（C）第一火压下规程道次10～18道；

（D）铸锭在前10～18道次的初轧机平底孔轧制时，每次压下量10-20mm；

（E）轧件回炉加热。

5.如权利要求1所述的高碳高合金冷作模具钢大铸锭的热加工开坯的生产方法，其特征在于，所述热加工开坯第二火轧件回炉加热的轧制要求：

（B）轧件咬入速度10-40转/分，轧件咬入后轧制速度40-80转/分，每次压下量20～40mm。

6.如权利要求1所述的高碳高合金冷作模具钢大铸锭的热加工开坯的生产方法，其特征在于，所述热加工开坯第二火轧件回炉加热的轧制要求：

（C）轧件的开轧温度1100-1170℃，终轧温度＞900℃。

7.如权利要求1所述的高碳高合金冷作模具钢大铸锭的热加工开坯的生产方法，其特征在于，所述高碳高合金冷作模具钢为X210CrW12高碳高合金冷作模具钢，钢的重量百分比成分含量分别为：碳含量2.00～2.20％、铬含量11.00～12.00％、钨含量0.70～0.90％。

8.如权利要求1所述的高碳高合金冷作模具钢大铸锭的热加工开坯的生产方法，其特征在于，所述大铸锭重量在2-3t。

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