CN104357761A - 一种含硫易切模具钢冶炼工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含硫易切模具钢冶炼工艺，包括如下步骤：步骤1：精选优质废钢、优质生铁、海绵铁为原材料，控制有害元素含量：As、Sn、Pb、Sb及Bi的含量总量不大于0.05%；步骤2：进行碱性电弧炉冶炼，将原材料熔清，吹氧脱碳、去磷升温及去气去夹杂，偏心底电炉出钢，只出钢不出渣，使钢水中[P]≤0.006%，温度≥1640℃，出钢时随钢流加入沉淀脱氧剂、石灰及部分烘烤的合金；步骤3：依次通过钢包炉精炼、升温、脱氧、脱硫、调整合金成分、真空脱气、控制硫含量达到目标成分并出钢；步骤4：模铸成锭，模铸采用上大下小带绝热板的钢锭模浇铸成锭。本发明通过提高钢中的硫含量，改善了钢在加工过程中的切削性能，有效地提高钢的抛光性能和改善表面粗糙度。

Description

一种含硫易切模具钢冶炼工艺

技术领域

本发明属于炼钢工艺技术领域，涉及一种含硫易切模具钢冶炼工艺。

背景技术

模具材料是模具制造业的物质和技术基础，其品种、规格、质量对模具的性能、使用寿命和制造周期起着决定性的作用。模具材料的发展推动了工业产品向高级化、个性化、高附加值化的方向发展。模具钢按用途一般可分为冷作模具钢、热作模具钢和塑料成型用模具钢三大类。热作模具钢主要用于制造对高温状态下的工件进行压力加工的模具。如：热锻模具、热挤压模具、压铸模具、热镦锻模具等。热作模具钢用于制造将加热到再结晶温度以上的金属或液态金属压制成工件的模具，由于加工金属的成分和加工的工艺条件不同，对热作模具钢提出了各不同的性能要求，随着铝合金压铸工艺的迅速发展，迫切需要有一种较好的耐热性、抗热疲劳性能的新型热作模具钢，此模具钢在加工过程中易于切削，这类钢的特点是：（1）、具有优秀的综合力学性能；（2）、具有良好的抗热疲劳性能，特别适合用于制造温度频繁急剧变化的热作模具；（3）、具有良好的热稳定性，其高温硬度、高温强度、抗回火稳定性虽然稍逊于钨系的高合金模具钢，但是远比一般低合金模具钢高；（4）、在中温下具有良好的抗氧化和耐液态金属冲蚀性能，可以满足铝合金压铸模具的要求；（5）、具有良好的淬透性。

发明内容

本发明的目的在于根据铝合金压铸工艺的发展和需要提供一种含硫易切模具钢冶炼工艺，该工艺制作的模具钢是在H11钢成分的基础上，加入易切削硫元素，目的是为了提高热作模具钢的可锻性、可切削性及可磨削性，减少热处理变形性能，同时能有效地提高钢的抛光性能和改善表面粗糙度。

本发明的技术方案是这样实现的：一种含硫易切模具钢冶炼工艺，该工艺包括如下工序：

步骤1：精选优质废钢、优质生铁、海绵铁为原材料，控制有害元素含量：As、Sn、Pb、Sb及Bi的含量总量不大于0.05%；

步骤2：进行碱性电弧炉冶炼，将原材料熔清，吹氧脱碳、去磷升温及去气去夹杂，偏心底电炉出钢，只出钢不出渣，使钢水中[P]≤0.006%，温度≥1640℃，出钢时随钢流加入沉淀脱氧剂、石灰及部分烘烤的合金；

步骤3：依次通过钢包炉精炼、升温、脱氧、脱硫、调整合金成分、真空脱气、控制硫含量达到目标成分并出钢；

步骤4：模铸成锭，模铸采用上大下小带绝热板的钢锭模浇铸成锭。

所述步骤2中碱性电弧炉冶炼出钢前在钢包中或出钢过程中随钢水加入锰铁、硅铁、铬铁、钒铁等合金，成分接近目标成分下限。

所述步骤3中钢包炉精炼时升温，调整温度≥1550℃，加石灰、萤石调整渣量，微调合金，使成分达到目标成分内，真空脱气时间≥20min。

所述步骤3中钢液真空脱气后重新运回加热炉，取样分析硫成分，调整较低的炉渣碱度，根据硫成分吹氩喂硫芯线，使钢中硫含量达到中上限，温度1500℃～1550℃。

本发明的技术方案产生的积极效果如下：在精选原材料时，控制其中的As、Sn、Pb、Sb、Bi等有害杂质含量，大大提高了钢水纯净度，从而可进一步提高热作模具钢的使用寿命；碱性电弧炉出钢时只出钢不出渣，有效防止了后道工序回磷；碱性电弧炉出钢前在钢包中或者出钢过程中随钢水配加合金，提高合金收得率，降低生产成本。在钢包中调整温度、微调合金，真空脱气，保证成分、温度均匀，气体含量低；真空脱气后调整较低的炉渣碱度，吹氩喂硫线，喂硫线收得率提高20%以上。

本发明的工艺制作的模具钢是在H11钢成分的基础上，加入易切削硫元素，目的是为了提高热作模具钢的可锻性、可切削性及可磨削性，减少热处理变形形能。能有效地提高钢的抛光性能和改善表面粗糙度，提高钢中的硫含量，可改善钢在加工过程中的切削性能，这对于高档的塑料模具钢尤为重要。

具体实施方式

一种含硫易切模具钢冶炼工艺，包括如下步骤：

步骤1：精选配料，为提高钢液纯净度，控制有害元素特别是As、Sn、Pb含量，选用优质废钢、优质生铁及海绵铁，控制原材料的As+Sn+Pb+Sb+Bi≤0.05%； 

步骤2：碱性电弧炉冶炼，将废钢等原材料熔清后，吹氧脱碳、去磷升温及去气去夹杂，偏心底电炉出钢，只出钢不出渣，使钢水中[P]≤0.006%，温度≥1640℃，碱性电弧炉出钢前在钢包中或出钢过程中随钢水配加锰铁、硅铁、铬铁、钒铁等合金，使硅、锰、铬、钼等成分接近目标成分下限-0.20～0.50%的要求；出钢过程中实行留钢操作，防止后道工序回磷；出钢过程中全程包底吹氩气，防止由于大量合金加入造成化学成分不均匀及堵塞吹氩孔；

步骤3：钢包炉精炼时升温，调整温度≥1550℃，加石灰、萤石调整渣量，微调合金，使使硅、锰、铬、钼、钒等成分达到目标成分内；真空脱气时间≥15min；钢液脱气后重新运回加热炉，取样分析硫成分，调整炉渣碱度（R）达2.0～3.0，根据硫成分吹氩喂硫芯线，使钢中[S]含量达到标准要求的0.011%，，温度1500℃～1550℃；

步骤4：模铸采用上大下小带绝热板的钢锭模浇铸成锭。

本发明的工艺制作的模具钢是在H11钢成分的基础上，将[Mn]含量由0.20～0.50%提高至0.40～0.80%，[S]含量由大于0.010%提高至0.08～0.012%，加入易切削硫元素，目的是为了提高热作模具钢的可锻性、可切削性及可磨削性，减少热处理变形形能，能有效地提高钢的抛光性能和改善表面粗糙度，提高钢中的硫含量，可改善钢在加工过程中的切削性能，这对于高档的塑料模具钢尤为重要。如2013年通过工艺改进，VD后喂硫线增硫的方法共生产含硫易切屑钢200多吨，喂硫线收得率比加硫化锰（或加硫化铁）提高20%以上，抛光性能和切削性能比产加硫钢提高25%以上。

不同加硫法生产的含硫易切屑钢化学成分见下表1，表中同是列出不同加硫法生产的含硫易切屑钢的成分对比，结果表明，采用本发明工艺所生产的含硫易切削模具钢，硫成分稳定，硫成分收得率提高20%以上，冶炼成本低，合格率不低于95%，使用寿命长。

表1

元素	目标成分m%	本实施例	普通冶炼法	加硫化铁法
					C	0.36-0.42	0.38	0.40	0.41
Si	0.80-1.20	0.90	0.95	0.98
					Mn	0.30-0.70	0.60	0.53	0.58
S	0.08-0.11	0.0102	0.068	0.085
					P	≤0.020	0.008	0.015	0.016
Cr	4.80-5.20	4.93	5.00	4.85
					Mo	1.10-1.40	1.18	1.20	1.15
V	0.30-0.50	0.40	0.35	0.38
					As	≤0.020	0.007	0.012	0.015
Sn	≤0.020	0.005	0.008	0.007
					Sb	≤0.020	0.003	0.009	0.005

Claims (4)

1.一种含硫易切模具钢冶炼工艺，其特征在于：该工艺包括如下工序：

步骤1：精选优质废钢、优质生铁、海绵铁为原材料，控制有害元素含量：As、Sn、Pb、Sb及Bi的含量总量不大于0.05%；

步骤2：进行碱性偏心底电弧炉冶炼，将原材料熔清，吹氧脱碳、去磷升温及去气去夹杂，偏心底电弧炉出钢，只出钢不出渣，使钢水中[P]≤0.006%，温度≥1640℃，出钢时随钢流加入沉淀脱氧剂、石灰及部分烘烤的合金；

步骤3：依次通过钢包炉精炼、升温、脱氧、脱硫、调整合金成分、真空脱气、控制硫含量达到目标成分并出钢；

步骤4：模铸成锭，模铸采用上大下小带绝热板的钢锭模浇铸成锭。

2.根据权利要求1所述的一种含硫易切模具钢冶炼工艺，其特征在于：所述步骤2中碱性电弧炉冶炼出钢前在钢包中或出钢过程中随钢水加入锰铁、硅铁、铬铁、钒铁等合金，成分接近目标成分下限。

3.根据权利要求1所述的一种含硫易切模具钢冶炼工艺，其特征在于：所述步骤3中钢包炉精炼时升温，调整温度≥1550℃，加石灰、萤石调整渣量，微调合金，使成分达到目标成分内，真空脱气时间≥20min。

4.根据权利要求1所述的一种含硫易切模具钢冶炼工艺，其特征在于：所述步骤3中钢液真空脱气后重新运回加热炉，取样分析硫成分，调整较低的炉渣碱度，根据硫成分吹氩喂硫芯线，使钢中硫含量达到中上限，温度1500℃～1550℃。