CN108043878A - 一种椭圆连铸坯生产高探伤要求塑料模具钢厚板的方法 - Google Patents

一种椭圆连铸坯生产高探伤要求塑料模具钢厚板的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种椭圆连铸坯生产高探伤要求塑料模具钢厚板的方法，以连铸ф900*1350mm椭圆坯成材，最大厚度达到260mm，通过合理的加热方式、轧制工艺以及热处理制度得到内部探伤质量好的塑料模具厚板，探伤满足SEP 1921/84D/D级要求，钢板有害元素少，夹杂物水平低，性能均匀，加工性能良好。对应的化学成分满足C：0.35～0.45，Si≤0.50，Mn：0.80～1.60，Cr：1.50～3.00，Mo：0.10～0.50，P≤0.020，S≤0.010，其余为Fe和不可避免的杂质。

Description

一种椭圆连铸坯生产高探伤要求塑料模具钢厚板的方法
技术领域
本发明涉及钢坯后处理工艺，具体涉及一种利用椭圆坯成材的高探伤要求塑料模具钢板生产工艺。
背景技术
模具被称作“百业之母”，是因为在现代的工业生产中，60～80％的零部件均需要依靠模具成型，包括电子、汽车、家电、电器和通讯等产品。随着模具市场逐年的发展扩大，生产模具的材料——模具钢的用量也在显著的增涨，特别是塑料模具钢产品占到所有模具钢材的50％以上。
近些年，随着塑料制品的大型化、复杂化、精密化，与之配套的模具材料也越来越大型化、高要求化。大型化体现在对模具钢板的厚度规格上，而高要求化体现在对厚钢板性能的均匀性、有害元素的控制水平、内部的致密性、材料的抛光性等。
目前，模具钢厚板普遍采用钢锭成材工艺，产品质量不高，特别是钢锭帽口区域与钢锭尾部的性能差异大，帽口区域的有害元素水平高于整板的平均水平，且由于帽口处切除量较大，导致钢板成材率只有70～75％的水平，远低于连铸坯90～95％的成材率，如果考虑到钢板表面质量，采用二火成材工艺，实际成材率则只有60～65％的水平。低成材率必然导致成本上升，而最终成本只会转嫁到用户的身上。
性价比的高低是用户采购产品的重要标准，而高探伤要求则是用户对性能要求的重要指标之一。目前国内对于轧制钢板探伤的最高要求为GB/T 2970I级，但是此类要求仍不能满足部分高端用户的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种高探伤要求塑料模具钢板及其生产工艺，设计采用椭圆坯生产的旨在保证钢板板型、力学性能的前提下，获得最大厚度可达260mm的高探伤要求塑料模具钢板。克服现有模铸钢锭成材厚板性能差异大、有害元素多、生产成本高的问题。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种椭圆连铸坯生产高探伤要求塑料模具钢厚板的方法，以连铸ф900*1350mm椭圆坯成材，主要步骤为
(1)坯料下线入缓冷坑缓冷，缓冷12～36h经转运后保证椭圆坯料装炉温度≥150℃。
(2)加热，根据钢种特性分段设定均热炉的升温速度：低温段以≤80℃/h的升温速度升温至850℃，保温3-5h；中温段以≤100℃/h的升温速度升温至1000℃，保温1-3h；高温段不限升温速度，加热至1260±10℃，保温8-10h；该加热方式既有助于坯料中偏析元素的扩散又可以保证加热坯料的奥氏体晶粒度不过分粗大，为最终塑料模具钢厚板的性能均匀性打下基础。
(3)轧制，坯料不进行展宽轧制，采用全纵向低速大压下轧制工艺，即最终钢板宽度为1350mm，设计开轧温度1050～1100℃，采用粗轧机单机架低速大压下工艺轧制，前五道次单道次压下量控制在50-100mm，终轧温度≥900℃，全纵向轧制大变形可确保椭圆坯轧制变形能够渗透到铸坯中心部分，保证成材钢板1/2厚的高探伤要求；
(4)缓冷，轧制完成后，钢板高温下线堆缓冷，堆缓冷时间≥48h；
(5)正火+回火热处理，优选台车炉对钢板进行正火+回火热处理，台车炉采用高炉煤气加热，可降低热处理成本；台车炉空间较连续热处理炉小，内部温度易于调控，便于满足小批量不同温度要求钢板的热处理。设定正火温度850～900℃，保温时间2～4min/mm；回火温度550～600℃，保温时间3.5～4.5min/mm，得到塑料模具钢厚板。正火的目的是对钢板进行均质化处理，减小最终产品同板异处的硬度差异，回火的目的是根据不同用户需求将钢板硬度调节到合理的范围以内。
本申请以直弧连铸机连铸的ф900*1350mm椭圆坯成材，根据合同长度要求在线切割坯料。利用中间包感应加热技术实现低过热度、恒拉速浇铸；利用结晶器钢水搅拌装置，消除结晶器表面钢水凝固结壳的现象；利用二冷区布置雾化水冷却装置，对坯料表面进行雾化水冷却，有利于坯料表面均匀降温，提高表面质量；在钢水凝固末端采用动态轻压下技术，减缓椭圆坯料芯部因钢水凝固收缩产生的孔洞缺陷以及偏析现象，提高坯料内部质量。
优选地，在步骤(3)轧制过程中采用3～5次高压水除鳞。保证钢板表面质量；使用立辊齐边轧制，避免钢板边部突起，提高成材率；轧制过程中适当增加2～3平整道次，确保钢板平直度。
进一步地，钢板正火处理可以两块叠加装炉，中间用垫砖间隔，垫砖高度≥100mm，叠加装炉加热有助于提高生产效率，降低生产成本。
钢板成品的厚度达到260mm。所得塑料模具厚板为中碳合金钢，椭圆坯或钢材成品按质量百分比％计，钢板中C：0.35～0.45，Si≤0.50，Mn：0.80～1.60，Cr：1.50～3.00，Mo：0.10～0.50，P≤0.020，S≤0.010，其余为Fe和不可避免的杂质。
本发明具有如下特点：
本发明所述预硬态塑料模具钢属于中碳合金钢，裂纹敏感，极易产生心部和表面裂纹。为避免连铸ф900*1350mm椭圆坯离线后因冷却速度过快产生组织变化应力，导致坯料内部存在微裂纹，坯料必须做到快速下坑缓冷，并设定特定的缓冷条件以防止裂纹的出现。
本发明采用均热炉对椭圆坯进行加热，保温效果好，炉内温度均匀。
本发明采用全纵向低速大压下轧制工艺，钢板轧制采用低速大压下工艺轧制，确保椭圆坯轧制变形能够渗透到铸坯中心部分，保证成材钢板1/2厚的高探伤要求。
与现有技术相比，本发明的优点在于：所涉及工艺获得的厚塑料模具钢板最大厚度达到260mm，坯料成材率达到88％以上，较模铸钢锭成材率提高15％以上，大幅度降低了生产成本，提高了性价比。
本发明生产的厚塑料模具钢板，生产效率高，生产周期短。
本发明生产的厚塑料模具钢板，内部致密度高，探伤满足SEP 1921/84D/D级要求，高出GB/T 2970I级，钢板性能均匀，有害元素少，夹杂物级别低，钢板加工性能良好。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
本实施例涉及的适于高探伤要求塑料模具钢厚板的厚度为260mm，其化学成分按质量百分比计为：C：0.41％，Si：0.28％，Mn：1.60％，P：0.005％，S：0.002％，Cr：2.0％，Mo：0.28％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
该钢板的制造工艺如下：
生产工艺流程：转炉炼钢→精炼→真空脱气→ф900*1350mm椭圆坯连铸→缓冷→均热炉加热→轧制→热处理→精整→检验→入库。
主要工序的具体操作如下：
精炼以及真空脱气处理，降低钢中五大有害元素；低过热度恒拉速连铸，且采用电磁搅拌以及轻压下技术，保证ф900*1350mm椭圆坯的内部质量。
椭圆坯下线入坑缓冷12小时转运至轧钢厂均热炉加热，低温段以70℃/h速度升温至850℃，保温4小时；中温段以90℃/h速度升温至1000℃，保温2小时；高温段不限制升温速度，升温至1260℃，保温10小时。
轧制工序采用全纵向低速大压下轧制工艺，开轧温度为1060℃，终轧温度为920℃，前五道次压下量分别为：75mm、68mm、60mm、55mm、52mm。钢板下线后堆缓冷60小时。
钢板正火温度870℃，保温时间2.5min/mm，正火后空冷至室温；回火温度580℃，保温时间4.0min/mm，回火后空冷至室温。
经由上述制造工艺制得的260mm厚的钢板外观板型良好，整板硬度均匀，有害元素少，夹杂物水平低，综合性能优异，其主要性能详见表1。
实施例2
本实施例涉及的适于高探伤要求塑料模具钢厚板的厚度为220mm，其化学成分按质量百分比计为：C：0.42％，Si：0.26％，Mn：1.55％，P：0.006％，S：0.003％，Cr：2.5％，Mo：0.25％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
该钢板的制造工艺如下：
生产工艺流程：转炉炼钢→精炼→真空脱气→ф900*1350mm椭圆坯连铸→缓冷→均热炉加热→轧制→热处理→精整→检验→入库。
主要工序的具体操作如下：
精炼以及真空脱气处理，降低钢中五大有害元素；低过热度恒拉速连铸，且采用电磁搅拌以及轻压下技术，保证ф900*1350mm椭圆坯的内部质量。
椭圆坯下线入坑缓冷15小时转运至轧钢厂均热炉加热，低温段以65℃/h速度升温至850℃，保温4.5小时；中温段以100℃/h速度升温至1000℃，保温2.5小时；高温段不限制升温速度，升温至1260℃，保温9小时。
轧制工序采用全纵向低速大压下轧制工艺，开轧温度为1080℃，终轧温度为950℃，前五道次压下量分别为：73mm、65mm、62mm、58mm、55mm。钢板下线后堆缓冷72小时。
钢板正火温度880℃，保温时间2.2min/mm，正火后空冷至室温；回火温度585℃，保温时间4.2min/mm，回火后空冷至室温。
经由上述制造工艺制得的220mm厚的钢板外观板型良好，整板硬度均匀，有害元素少，夹杂物水平低，综合性能优异，其主要性能详见表1。
实施例3
本实施例涉及的适于高探伤要求塑料模具钢厚板的厚度为200mm，其化学成分按质量百分比计为：C：0.40％，Si：0.25％，Mn：1.60％，P：0.005％，S：0.003％，Cr：2.4％，Mo：0.23％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
该钢板的制造工艺如下：
生产工艺流程：转炉炼钢→精炼→真空脱气→ф900*1350mm椭圆坯连铸→缓冷→均热炉加热→轧制→热处理→精整→检验→入库。
主要工序的具体操作如下：
精炼以及真空脱气处理，降低钢中五大有害元素；低过热度恒拉速连铸，且采用电磁搅拌以及轻压下技术，保证ф900*1350mm椭圆坯的内部质量。
椭圆坯下线入坑缓冷15小时转运至轧钢厂均热炉加热，低温段以60℃/h速度升温至850℃，保温4小时；中温段以85℃/h速度升温至1000℃，保温1.5小时；高温段不限制升温速度，升温至1260℃，保温8小时。
轧制工序采用全纵向低速大压下轧制工艺，开轧温度为1050℃，终轧温度为910℃，前五道次压下量分别为：70mm、68mm、62mm、60mm、58mm。钢板下线后堆缓冷50小时。
钢板正火温度850℃，保温时间3.0min/mm，正火后空冷至室温；回火温度590℃，保温时间4.0min/mm，回火后空冷至室温。
经由上述制造工艺制得的200mm厚的钢板外观板型良好，整板硬度均匀，有害元素少，夹杂物水平低，综合性能优异，其主要性能详见表1。
表1各实施例所生产钢板的硬度及探伤情况
本实施例涉及的模具钢厚板，厚度可达260mm，表面和心部硬度差极少，钢材满足高探伤要求，夹杂物种类少，级别低。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种椭圆连铸坯生产高探伤要求塑料模具钢厚板的方法，其特征在于：以连铸ф900*1350mm椭圆坯成材，主要步骤为
(1)坯料下线入缓冷坑缓冷，缓冷12～36h；
(2)加热，根据钢种特性分段设定均热炉的升温速度：低温段以≤80℃/h的升温速度升温至850℃，保温3-5h；中温段以≤100℃/h的升温速度升温至1000℃，保温1-3h；高温段不限升温速度，加热至1260±10℃，保温8-10h；
(3)轧制，坯料不进行展宽轧制，采用全纵向低速大压下轧制工艺，即最终钢板宽度为1350mm，设计开轧温度1050～1100℃，采用粗轧机单机架低速大压下工艺轧制，前五道次单道次压下量控制在50-100mm，终轧温度≥900℃；
(4)缓冷，轧制完成后，钢板高温下线堆缓冷，堆缓冷时间≥48h；
(5)正火+回火热处理，对钢板进行正火+回火热处理，设定正火温度850～900℃，保温时间2～4min/mm；回火温度550～600℃，保温时间3.5～4.5min/mm。
2.根据权利要求1所述的椭圆连铸坯生产高探伤要求塑料模具钢厚板的方法，其特征在于：所述ф900*1350mm椭圆坯采用直弧连铸机进行连铸，采用低过热度浇注恒拉速，二冷区布置雾化水冷却装置对坯料表面进行雾化水冷，在钢水凝固末端采用电磁搅拌以及动态轻压下工艺操作。
3.根据权利要求1所述的椭圆连铸坯生产高探伤要求塑料模具钢厚板的方法，其特征在于：步骤(5)的正火和回火工序是采用台车炉对钢板进行热处理。
4.根据权利要求1所述的椭圆连铸坯生产高探伤要求塑料模具钢厚板的方法，其特征在于：在步骤(3)轧制过程中采用3～5次高压水除鳞。
5.根据权利要求1所述的椭圆连铸坯生产高探伤要求塑料模具钢厚板的方法，其特征在于：步骤(3)轧制过程中使用立辊轧制，避免钢板边部突起，提高成材率。
6.根据权利要求1所述的椭圆连铸坯生产高探伤要求塑料模具钢厚板的方法，其特征在于：步骤(3)轧制过程中适当增加2～3道次平整工艺，确保钢板平直度。
7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的椭圆连铸坯生产高探伤要求塑料模具钢厚板的方法，其特征在于：钢板成品的厚度达到260mm。
8.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的椭圆连铸坯生产高探伤要求塑料模具钢厚板的方法，其特征在于：所得塑料模具厚板为中碳合金钢，椭圆坯或钢材成品按质量百分比％计，钢板中C：0.35～0.45，Si≤0.50，Mn：0.80～1.60，Cr：1.50～3.00，Mo：0.10～0.50，P≤0.020，S≤0.010，其余为Fe和不可避免的杂质。
9.根据权利要求1所述的椭圆连铸坯生产高探伤要求塑料模具钢厚板的方法，其特征在于：所得厚塑料模具钢板内部致密度高，探伤满足SEP 1921/84 D/D级要求，高出GB/T2970 I级，钢板性能均匀，有害元素少，夹杂物级别低，钢板加工性能良好。
10.根据权利要求9所述的椭圆连铸坯生产高探伤要求塑料模具钢厚板的方法，其特征在于：产品探伤级别达到SEP 1921/84 D/D级，夹杂物A+B+C+D+Ds总级别为2.0、2.5。
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