CN108085617A - 环境友好型模具用p20钢及其生产方法 - Google Patents

环境友好型模具用p20钢及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于钢板制造领域，具体涉及一种环境友好型模具用P20钢及其生产方法。P20钢由下述质量份组份组成：C：0.26％～0.31％，Si：0.43％～0.55％，Mn：1.5％～1.65％，P：≤0.018％，S：≤0.010％，Cr：1.35％～1.5％，Ni：0.05％～0.12％，V：0.015％～0.035％，Ti：0.01％～0.02％，B：0.001％～0.003％，余Fe。本发明通过成分优化和新的生产方式达到预硬化处理效果，可以直接用于模具钢生产，提高生产效率，降低了生产成本。

Description

环境友好型模具用P20钢及其生产方法
技术领域
本发明属于钢板制造领域，具体涉及一种环境友好型模具用P20钢及其生产方法。
背景技术
P20是一种预硬型塑料模具钢，对应于国内牌号3Cr2Mo，用于大型、精密、复杂的注塑型塑料模具，因添加大量的Cr、Mo等合金元素，模具制造过程中易产生变形和裂纹，传统的P20模具钢大多数采用模铸-锻造-预硬化处理的方式生产，存在合金添加量大、生产周期长、成本高等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种环境友好型模具用P20钢及其生产方法。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：
一种环境友好型模具用P20钢，由下述质量份组份组成：C：0.26％～0.31％，Si：0.43％～0.55％，Mn：1.5％～1.65％，P：≤0.018％，S：≤0.010％，Cr：1.35％～1.5％，Ni：0.05％～0.12％，V：0.015％～0.035％，Ti：0.01％～0.02％，B：0.001％～0.003％，余Fe。
所述的P20钢的成品厚度为20mm-40mm，宽度为2200mm-2500mm，P20钢板组织均匀细小，钢板硬度范围28-32HRC，同一钢板硬度偏差在2HRC以内，探伤合格率达100％。
本发明还包括一种生产所述的环境友好型模具用P20钢的方法，包括下述步骤：
1)转炉冶炼；要求碳含量≥0.10％，防止钢水过氧化；为保证脱氧完全，要求钢中Alt≥0.02％，减少钢中硬质夹杂总量；
2)LF精炼、RH处理；白渣精炼时间≥20min，软吹时间≥8min；减少夹杂物来源并保证夹杂物充分上浮、排出，减少夹杂的有害影响，钢中O+N+H≤80ppm；
3)连铸；采用低过热度、过热度控制在25±10℃；恒拉速、常用拉速为0.8～1.2m/min；及全程保护浇注；采用二冷电磁搅拌和凝固末端轻压下，在减少钢水二次氧化的同时较小铸坯中心偏析和疏松，保证铸坯内部质量；其中，电磁搅拌电流为350A，频率为5Hz，凝固末端轻压下区间fs0.45-0.9，压下量4.5mm；
4)堆垛缓冷；坯料进行堆冷，堆冷时间≥48h；
5)铸坯检验与修磨、加热；采用步进式双蓄热式加热炉加热，入炉前将坯料预热到350℃以上，然后入炉，加热介质为高炉和转炉混合煤气，加热时间控制在180-240min，出钢温度要求1130-1180℃，三段加热温度控制：预热段：780-950℃，加热段：1020-1200℃，均热段：1180-1250℃；
6)高压水除鳞；高压水除鳞压力18-23MPa；
7)轧制；采用两阶段控轧，为保证厚板内部质量，有效消除偏析和裂纹，粗轧和精轧工艺严格按如下执行：粗轧开轧温度≥1060℃，避免展宽轧制，要求道次压下量在≥23mm，轧速控制在≤1.2m/s，其中有一道轧制变形区形状比在0.6以上，轧速控制在1.1m/s以内；中间坯厚度控制在1.5倍成品厚度以上，精轧温度900-950℃，轧制道次≤7道，要求第1道压下量≥15mm，压下率≥10％，在加工硬化不太严重情况下在温度较高时增加变形力的渗透，进一步强化粗轧效果；
8)ACC冷却；采用ACC层流方式，冷速控制在8-12℃/s，终冷温度控制在700-750℃；
9)热矫直、堆垛缓冷；冷却后钢板进行在线矫直，采用二级模型自动矫直，仅矫直1道，矫直后返红温度在550～580℃；钢板下线堆冷，堆冷温度≥350℃，堆冷时间≥48h；
10)表面检验、精整；
11)回火；为进一步消除内应力，提高组织均匀性，进行回火处理，回火工艺为：回火温度560±10℃，回火时间：2h；
12)性能检测、成品入库。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明通过成分优化和新的生产方式达到预硬化处理效果，可以直接用于模具钢生产，提高生产效率，降低了生产成本。成品厚度20mm-40mm，宽度2200mm-2500mm，P20钢板组织均匀细小，钢板硬度范围28-32HRC，同一钢板硬度偏差在2HRC以内，探伤合格率达100％。
附图说明：
图1示出实施例1中P20的组织形貌；
图2示出实施例2中P20的组织形貌；
图3示出实施例3中P20的组织形貌。
具体实施方式
为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合最佳实施例和附图对本发明作进一步的详细说明。
一种环境友好型模具用P20钢，由下述质量份组份组成：C：0.26％～0.31％，Si：0.43％～0.55％，Mn：1.5％～1.65％，P：≤0.018％，S：≤0.010％，Cr：1.35％～1.5％，Ni：0.05％～0.12％，V：0.015％～0.035％，Ti：0.01％～0.02％，B：0.001％～0.003％，余Fe。
所述的P20钢的成品厚度为20mm-40mm，宽度为2200mm-2500mm，P20钢板组织均匀细小，钢板硬度范围28-32HRC，同一钢板硬度偏差在2HRC以内，探伤合格率达100％。
本发明还包括一种生产所述的环境友好型模具用P20钢的方法，包括下述步骤：
1)转炉冶炼；要求碳含量≥0.10％，防止钢水过氧化；为保证脱氧完全，要求钢中Alt≥0.02％，减少钢中硬质夹杂总量；
2)LF精炼、RH处理；白渣精炼时间≥20min，软吹时间≥8min；减少夹杂物来源并保证夹杂物充分上浮、排出，减少夹杂的有害影响，钢中O+N+H≤80ppm；
3)连铸；采用低过热度、过热度控制在25±10℃；恒拉速、常用拉速为0.8～1.2m/min；及全程保护浇注；采用二冷电磁搅拌和凝固末端轻压下，在减少钢水二次氧化的同时较小铸坯中心偏析和疏松，保证铸坯内部质量；其中，电磁搅拌电流为350A，频率为5Hz，凝固末端轻压下区间fs0.45-0.9，压下量4.5mm；
4)堆垛缓冷；坯料进行堆冷，堆冷时间≥48h；
5)铸坯检验与修磨、加热；采用步进式双蓄热式加热炉加热，入炉前将坯料预热到350℃以上，然后入炉，加热介质为高炉和转炉混合煤气，加热时间控制在180-240min，出钢温度要求1130-1180℃，三段加热温度控制：预热段：
780-950℃，加热段：1020-1200℃，均热段：1180-1250℃；
6)高压水除鳞；高压水除鳞压力18-23MPa；
7)轧制；采用两阶段控轧，为保证厚板内部质量，有效消除偏析和裂纹，粗轧和精轧工艺严格按如下执行：粗轧开轧温度≥1060℃，避免展宽轧制，要求道次压下量在≥23mm，轧速控制在≤1.2m/s，其中有一道轧制变形区形状比在0.6以上，轧速控制在1.1m/s以内(采用高温、低速、大压下工艺保证轧制力的渗透，使心部偏析减轻，裂纹焊合)；中间坯厚度控制在1.5倍成品厚度以上，精轧温度900-950℃，轧制道次≤7道，要求第1道压下量≥15mm，压下率≥10％，在加工硬化不太严重情况下在温度较高时增加变形力的渗透，进一步强化粗轧效果；
8)ACC冷却；采用ACC层流方式，冷速控制在8-12℃/s，终冷温度控制在700-750℃；
9)热矫直、堆垛缓冷；冷却后钢板进行在线矫直，采用二级模型自动矫直，仅矫直1道，矫直后返红温度在550～580℃；钢板下线堆冷，堆冷温度≥350℃，堆冷时间≥48h；
10)表面检验、精整；
11)回火；为进一步消除内应力，提高组织均匀性，进行回火处理，回火工艺为：回火温度560±10℃，回火时间：2h；
12)性能检测、成品入库。
实施例1：规格20mm厚钢板，共60t
1、熔炼成分：C＝0.30％，Si＝0.45％，Mn＝1.55％，P＝0.016％，S＝0.007％，Cr：1.5％，Ni：0.07％，V：0.016％，Ti:0.012％，B：0.001％，余Fe。白渣精炼21min，软吹10min，钢中O+N+H：65ppm。过热度控制在25±10℃、拉速为0.85m/min，结晶器电磁搅拌，电流为,350A，频率为5Hz，板坯堆冷时间：50h。
2、坯料预热温度400℃，加热时间：210min,出钢温度1160℃，开轧温度：1100℃；粗轧轧速1.0m/s；中间坯厚度75mm，精轧温度910℃，精轧7道，第1道压下量16mm，压下率21％。ACC层流冷速：10℃/s，终冷温度：720℃，钢板下线堆冷，堆冷温度400℃，堆冷时间50h。回火温度560±10℃，回火时间：2h。
3、成品性能：图1示出实施例1的P20的组织形貌(×100)，由图1看出，采用此工艺生产的P20组织均匀细小，无明显偏析和裂纹，经探伤全部合格，合格率为100％。此次硬度实验对钢板的全厚度进行了检测。在厚度方向距钢板上表面2mm处、厚度中心线、距钢板下表面2mm处各进行三次测试，共9点。回火后硬度值如表1所示。
表1
钢板硬度29-32HRC，同一钢板硬度偏差在2HRC以内。
实施例2：规格30mm厚钢板，共100t
1、熔炼成分：C＝0.28％，Si＝0.47％，Mn＝1.59％，P＝0.014％，S＝0.009％，Cr：1.45％，Ni：0.08％，V：0.018％，Ti:0.011％，B：0.001％，余Fe。白渣精炼22min，软吹10min，钢中O+N+H：75ppm。过热度控制在25±10℃、拉速为0.9m/min，结晶器电磁搅拌，电流为，350A，频率为5Hz，板坯堆冷时间：52h。
2、坯料预热温度380℃，加热时间：225min,出钢温度1170℃，开轧温度：1105℃；粗轧轧速1.0m/s；中间坯厚度100mm，精轧温度930℃，精轧7道，第1道压下量18mm，压下率18％。ACC层流冷速：12℃/s，终冷温度：710℃，钢板下线堆冷，堆冷温度400℃，堆冷时间48h。回火温度560±10℃，回火时间：2h。
3、成品性能：图2示出实施例2的P20的组织形貌(×100)，由图2看出，采用此工艺生产的P20组织均匀细小，无明显偏析和裂纹，经探伤全部合格，合格率为100％。
此次硬度实验对钢板的全厚度进行了检测。在厚度方向距钢板上表面2mm处、厚度中心线、距钢板下表面2mm处各进行三次测试，共9点。回火后硬度值如表2所示。
表2
钢板硬度28-31HRC，同一钢板硬度偏差在2HRC以内。
实施例3：规格40mm厚钢板，共120t
1、熔炼成分：C＝0.30％，Si＝0.51％，Mn＝1.54％，P＝0.013％，S＝0.007％，Cr：1.39％，Ni：0.10％，V：0.016％，Ti:0.013％，B：0.001％，余Fe。白渣精炼21min，软吹11min，钢中O+N+H：70ppm。过热度控制在25±10℃、拉速为0.8m/min，结晶器电磁搅拌，电流为，350A，频率为5Hz，板坯堆冷时间：48h。
2、坯料预热温度390℃，加热时间：205min,出钢温度1170℃，开轧温度：1090℃；粗轧轧速1.0m/s；中间坯厚度130mm，精轧温度930℃，精轧7道，第1道压下量26mm，压下率20％。ACC层流冷速：13℃/s，终冷温度：740℃，钢板下线堆冷，堆冷温度400℃，堆冷时间51h。回火温度560±10℃，回火时间：2h。
3、成品性能：图3示出实施例3的P20的组织形貌(×100)，由图3看出，采用此工艺生产的P20组织均匀细小，无明显偏析和裂纹，经探伤全部合格，合格率为100％。
此次硬度实验对钢板的全厚度进行了检测。在厚度方向距钢板上表面2mm处、厚度中心线、距钢板下表面2mm处各进行三次测试，共9点。回火后硬度值如表3所示。
表3
钢板硬度27-30HRC，同一钢板硬度偏差在2HRC以内。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种环境友好型模具用P20钢，其特征在于，由下述质量份组份组成：C：0.26％～0.31％，Si：0.43％～0.55％，Mn：1.5％～1.65％，P：≤0.018％，S：≤0.010％，Cr：1.35％～1.5％，Ni：0.05％～0.12％，V：0.015％～0.035％，Ti：0.01％～0.02％，B：0.001％～0.003％，余Fe。
2.根据权利要求1所述的环境友好型模具用P20钢，其特征在于，所述的P20钢的成品厚度为20mm-40mm，宽度为2200mm-2500mm，P20钢板组织均匀细小，钢板硬度范围28-32HRC，同一钢板硬度偏差在2HRC以内，探伤合格率达100％。
3.一种生产权利要求1-2所述的环境友好型模具用P20钢的方法，其特征在于，包括下述步骤：
1)转炉冶炼；要求碳含量≥0.10％，防止钢水过氧化；为保证脱氧完全，要求钢中Alt≥0.02％，减少钢中硬质夹杂总量；
2)LF精炼、RH处理；白渣精炼时间≥20min，软吹时间≥8min；减少夹杂物来源并保证夹杂物充分上浮、排出，减少夹杂的有害影响，钢中O+N+H≤80ppm；
3)连铸；采用低过热度、过热度控制在25±10℃；恒拉速、常用拉速为0.8～1.2m/min；及全程保护浇注；采用二冷电磁搅拌和凝固末端轻压下，在减少钢水二次氧化的同时较小铸坯中心偏析和疏松，保证铸坯内部质量；其中，电磁搅拌电流为350A，频率为5Hz，凝固末端轻压下区间fs0.45-0.9，压下量4.5mm；
4)堆垛缓冷；坯料进行堆冷，堆冷时间≥48h；
5)铸坯检验与修磨、加热；采用步进式双蓄热式加热炉加热，入炉前将坯料预热到350℃以上，然后入炉，加热介质为高炉和转炉混合煤气，加热时间控制在180-240min，出钢温度要求1130-1180℃，三段加热温度控制：预热段：780-950℃，加热段：1020-1200℃，均热段：1180-1250℃；
6)高压水除鳞；高压水除鳞压力18-23MPa；
7)轧制；采用两阶段控轧，为保证厚板内部质量，有效消除偏析和裂纹，粗轧和精轧工艺严格按如下执行：粗轧开轧温度≥1060℃，避免展宽轧制，要求道次压下量在≥23mm，轧速控制在≤1.2m/s，其中有一道轧制变形区形状比在0.6以上，轧速控制在1.1m/s以内；中间坯厚度控制在1.5倍成品厚度以上，精轧温度900-950℃，轧制道次≤7道，要求第1道压下量≥15mm，压下率≥10％，在加工硬化不太严重情况下在温度较高时增加变形力的渗透，进一步强化粗轧效果；
8)ACC冷却；采用ACC层流方式，冷速控制在8-12℃/s，终冷温度控制在700-750℃；
9)热矫直、堆垛缓冷；冷却后钢板进行在线矫直，采用二级模型自动矫直，仅矫直1道，矫直后返红温度在550～580℃；钢板下线堆冷，堆冷温度≥350℃，堆冷时间≥48h；
10)表面检验、精整；
11)回火；为进一步消除内应力，提高组织均匀性，进行回火处理，回火工艺为：回火温度560±10℃，回火时间：2h；
12)性能检测、成品入库。
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