CN106694549B - 一种特厚碳素模具钢板的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种特厚碳素模具钢板的生产方法，母坯待复合表面的粗糙度大于7.0μm；采用真空电子束焊机，真空室真空度＞2×10^‑2Pa；先点焊、再短边、后长边的顺序进行焊接，焊接电流100～800mA，速度6～10mm/min，熔深20～60mm；复合坯加热，700℃以下以5～10℃/min的速度升温；700℃以上以10～30℃/min的速度升温，加热至1180～1220℃保温4～7h；复合坯开轧温度1130～1150℃，辊速16～20r/min，前三道次的压下量＞40mm，终轧温度＞900℃；钢板缓冷采用“下铺上盖”热钢板的堆垛形式，缓冷温度400～500℃，时间＞24h。本发明可将连铸坯生产碳素模具钢板的厚度规格提高至400mm以上，提高钢板的探伤合格率和成材率。

Description

一种特厚碳素模具钢板的生产方法

技术领域

本发明属于金属材料加工领域，特别涉及一种厚度＞400mm的碳素模具钢板的生产方法。

背景技术

以45#、50#钢为代表的碳素模具钢可以用来制造生产尺寸精度及表面粗糙度要求不高的塑料成形模具、模架、顶柱及一些其它的零件，随着市场对碳素模具钢的要求越来越苛刻，对厚度200mm以上规格的需求量越来越大。

生产特厚钢板的方法主要有连铸坯直接轧制、铸锭法、单向凝固法。目前，碳素模具钢板的生产主要采用连铸坯直接轧制的方法进行。但由于受连铸坯原始厚度以及压缩比的限制，生产的最大厚度仅为300mm，且其探伤合格率级成材率很低。因此，近年来主要在利用真空复合叠轧生产钢板方面进行了一些探索。

公开号CN 101439348A提供的“一种生产特厚板的工艺方法”，采用坯块切割定尺、机械整坯、清洁、真空焊接、加热、轧制等过程生产特厚钢板，其生产的特厚板厚度也仅为120mm。“一种累积叠轧焊工艺制造特厚板坯的方法”(CN101590596B)，则将同种材料同样尺寸的连铸坯叠合在一起，四周缝隙在真空下焊接封闭，而后经加热、锻造、轧制等工序制得厚度最大到200mm的特厚板。但其工艺复杂，厚度规格也不能满足对特厚钢板需求。公开号CN102240894A公开了“一种特厚钢板的复合制造方法”，采用“高温氢气还原+热轧”方法生产特厚钢板，因其高温氢气还原工序操作复杂，具有一定危险性，降低了工艺过程的可操作性，并且会增加特厚钢板的制造成本。

综上所述，采用复合坯生产特厚钢板方面尚存在以下不足：一是产品厚度规格小，不能满足对更厚规格特厚钢板的需求，尤其碳素模具钢板，其需求厚度最厚可以达到500mm以上。二是生产工艺复杂，可操作性差，且生产成本较高。

发明内容

本发明旨在克服已有技术的缺陷，提供一种可操作性强，生产成本较低，能够生产厚度在400mm以上、探伤性能合格的碳素模具钢板的方法。

为达此目的，本发明所采取的技术解决方案是：

一种特厚碳素模具钢板的生产方法，采用母坯选择加工、母坯复合、复合坯加热、复合坯轧制、钢板缓冷工艺，生产厚度＞400mm的碳素模具钢板的具体生产方法是：

母坯选择与加工：

母坯选择长度、宽度、厚度尺寸相同的连铸坯；将母坯的待复合表面以及四个侧面的氧化铁皮进行清理，清理后各母坯之间长度方向、宽度方向的尺寸差均小于4mm，待复合表面的粗糙度大于7.0μm；

母坯复合：

将加工完成的母坯叠放在一起，组齐对正后，采用真空电子束焊机进行焊接，控制真空室的真空度高于2×10^-2Pa；焊接时，首先对各边进行点焊，然后采用先两个短边、后两个长边的顺序对各边进行连续焊接，焊接电流100～800mA，焊接速度6～10mm/min，熔缝深度20～60mm，使母坯复合面之间的区域密封为真空状态；坯料最后一条边焊接完成后，将坯料在真空室内静置2h以上，然后出真空室；

复合坯加热：

入炉前，将焊接后的复合坯表面加盖一层钢板；采用常温装炉、分段升温，在700℃以下，以5～10℃/min的速度进行升温；700℃以上，采用10～30℃/min的速度进行升温，加热温度1180～1220℃，加热到目标温度后，保温4～7h；

复合坯轧制：

轧制前将复合坯表面加盖的钢板除净；开轧温度1130～1150℃，采用低速大压下量轧制，辊速控制在16～20r/min，前三道次的压下量均大于40mm，终轧温度控制在900℃以上；同时，对钢板下表面进行喷水冷却；

钢板缓冷：

钢板轧制完成后，迅即下线进行缓冷，缓冷方式采用下面铺设、上面覆盖热钢板的堆垛形式进行，缓冷温度400～500℃，缓冷时间大于24h。

与已有技术相比，本发明的积极效果为：

本发明可操作性强，生产成本较低，可将连铸坯生产碳素模具钢板的厚度提高至400mm以上，并极大提高钢板的探伤合格率和钢板的成材率，增加企业的经济收益。

具体实施方式

实施例1：

1、采用三块300mm厚碳素模具钢连铸坯，生产420mm厚碳素模具钢板，其熔炼成分为重量百分比为：C：0.46％，Si：0.23％，Mn：0.73％，P：0.011，S：0.005％，Als：0.022％。

2、将上述连铸坯的待复合表面以及四个侧面的氧化铁皮进行清理，清理完成后三块连铸坯长度差为3.5mm、宽度差为2mm，待复合面的粗糙度为7.5μm。

3、将加工完成的母坯叠放在一起，组齐对正，然后采用真空电子束焊机对母坯的待复合面进行焊接，焊接时真空室的真空度为5×10^-3Pa，焊接电流200mA，焊接速度7mm/min，从而使母坯复合面之间的区域密封为真空状态，将焊接完成的复合坯料在真空室内静置3h，得到待轧复合坯。

4、将待轧复合坯利用加热炉进行加热，在入炉之前，在复合坯表面加盖一层钢板，以防止其过度氧化。采用常温装炉，分段升温，先以6℃/min的升温速度升至700℃，尔后以15℃/min的速度升温至目标温度1200℃，保温5h。

5、将加热后的复合坯进行轧制，轧制之前确保复合坯表面加盖的钢板完全除掉。开轧温度1140℃，辊速为17r/min。前三道次的压下量分别为41mm、45mm、42mm，终轧温度950℃，经12道次轧制得目标厚度钢板。

6、将轧制完成的钢板采用“下铺上盖”热钢板的堆垛形式进行，缓冷温度450℃，缓冷时间36h。

对缓冷完成的钢板进行探伤检验，探伤结果满足GB/T2970Ⅰ级标准。

实施例2：

1、采用三块300mm厚碳素模具钢连铸坯，生产500mm厚碳素模具钢板，其熔炼成分重量百分比为：C：0.48％，Si：0.23％，Mn：0.73％，P：0.012％，S：0.007％，Als：0.022％。

2、将上述连铸坯的待复合表面以及四个侧面的氧化铁皮进行清理，清理完成后三块连铸坯长度最大差别为4mm、宽度最大差别为2.5mm，待复合面的粗糙度为7.9μm。

3、将上述加工完成的母坯叠放在一起，组齐对正，然后采用真空电子束焊机对母坯的待复合面进行焊接，焊接时真空室的真空度为4.5×10^-3Pa，焊接电流400mA，焊接速度8mm/min，从而使母坯复合面之间的区域密封为真空状态，将焊接完成的复合坯料在真空室内静置3h，得到待轧复合坯。

4、将待轧复合坯利用加热炉进行加热，在入炉之前，在其表面加盖一层钢板防止其过度氧化；采用常温装炉，分段升温，以5℃/min的升温速度升至700℃，尔后以13℃/min的速度升温至目标温度1210℃，保温7h。

5、将加热完成的复合坯进行轧制，轧制之前确保复合坯表面加盖的钢板完全除掉。开轧温度1155℃，辊速为18r/min。前三道次的压下量分别为45mm、42mm、43mm，终轧温度970℃，经10道次轧制得目标厚度钢板。

6、将轧制完成的钢板采用“下铺上盖”热钢板的堆垛形式进行，缓冷温度430℃，缓冷时间40h。

对缓冷完成的钢板进行探伤检验，探伤结果满足GB/T2970Ⅰ级标准。

Claims (1)

1.一种特厚碳素模具钢板的生产方法，采用母坯选择加工、母坯复合、复合坯加热、复合坯轧制、钢板缓冷工艺，其特征在于，对于厚度＞400mm的碳素模具钢板的具体生产方法是：

母坯选择与加工：

母坯选择长度、宽度、厚度尺寸相同的连铸坯；将母坯的待复合表面以及四个侧面的氧化铁皮进行清理，清理后各母坯之间长度方向、宽度方向的尺寸差均小于4mm，待复合表面的粗糙度大于7.0μm；

母坯复合：

将加工完成的母坯叠放在一起，组齐对正后，采用真空电子束焊机进行焊接，控制真空室的真空度高于2×10^-2Pa；焊接时，首先对各边进行点焊，然后采用先两个短边、后两个长边的顺序对各边进行连续焊接，焊接电流100～800mA，焊接速度6～10mm/min，熔缝深度20～60mm，使母坯复合面之间的区域密封为真空状态；坯料最后一条边焊接完成后，将坯料在真空室内静置2h以上，然后出真空室；

复合坯加热：

入炉前，将焊接后的复合坯表面加盖一层钢板；采用常温装炉、分段升温，在700℃以下，以5～10℃/min的速度进行升温；700℃以上，采用10～30℃/min的速度进行升温，加热温度1180～1220℃，加热到目标温度后，保温4～7h；

复合坯轧制：

轧制前将复合坯表面加盖的钢板除净；开轧温度1130～1150℃，采用低速大压下量轧制，辊速控制在16～20r/min，前三道次的压下量均大于40mm，终轧温度控制在900℃以上；同时，对钢板下表面进行喷水冷却；

钢板缓冷：

钢板轧制完成后，迅即下线进行缓冷，缓冷方式采用下面铺设、上面覆盖热钢板的堆垛形式进行，缓冷温度400～500℃，缓冷时间大于24h。