CN108165888A

CN108165888A - 一种退火态交货的4140塑料模具钢板及其生产方法

Info

Publication number: CN108165888A
Application number: CN201810032238.0A
Authority: CN
Inventors: 任树洋; 李行; 尹绍江; 秦坤; 王云阁; 石晓伟; 张锦兴; 万焱; 刘志勇
Original assignee: Tangshan Iron and Steel Group Co Ltd; HBIS Co Ltd Tangshan Branch
Current assignee: Tangshan Iron and Steel Group Co Ltd; HBIS Co Ltd Tangshan Branch
Priority date: 2018-01-12
Filing date: 2018-01-12
Publication date: 2018-06-15
Anticipated expiration: 2038-01-12
Also published as: CN108165888B

Abstract

本发明公开了一种退火态交货的4140塑料模具钢板及其生产方法，所述塑料模具钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.38～0.43%，Mn：0.75～1.00%，Si：0.15～0.35%，S≤0.015%，P≤0.020%，Cr：0.80～1.10%，Mo：0.15～0.25%，Al：0.005～0.025%，其余为铁和不可避免的杂质；所述生产方法包括转炉冶炼、LF炉精炼、RH真空精炼、连铸板坯、控轧控冷轧制、高温回火热处理工序。本发明控制Al含量0.005‑0.025%，不添加其它Nb、Ti、V等贵重合金元素，采用高温回火热处理工艺，钢板硬度≤230HB，工艺简单，有效降低了生产成本。

Description

一种退火态交货的4140塑料模具钢板及其生产方法

技术领域

本发明属于塑料模具钢技术领域，具体涉及一种退火态交货的4140塑料模具钢板及其生产方法。

背景技术

塑料模具钢作为制造塑料、橡胶制品的成型模具材料，广泛应用于家用电器、电子通讯设备、生活用具、交通工具等各类行业塑料制品的制造中。

AISI 4140塑料模具钢是一种合金含量低，具备成本优势的塑料模具钢。退火态交货时一般要求硬度≤230HB。传统退火态交货的4140模具钢采用等温退火工艺，工艺时间长，能源消耗大，不适应中厚板产品的生产。

发明内容

本发明提供了一种退火态交货的4140塑料模具钢板及其生产方法；本发明实现生产厚度为10～150mm的中厚板，工艺简单，产品性能优良，该方法可以有效降低工艺时间，降低能源消耗，缩短交货期。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案是：一种退火态交货的4140塑料模具钢板，所述塑料模具钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.38～0.43%，Mn：0.75～1.00%，Si：0.15～0.35%，S≤0.015%，P≤0.020%，Cr：0.80～1.10%，Mo：0.15～0.25%，Al：0.005～0.025%，其余为铁和不可避免的杂质。

本发明Al元素加入量控制在0.005～0.025%，不添加其它Nb、Ti、V等贵重合金元素。

本发明所述塑料模具钢板厚度为10-150mm。

本发明所述塑料模具钢板硬度≤230HB。

本发明还提供了一种退火态交货的4140塑料模具钢板的生产方法，所述生产方法包括转炉冶炼、LF炉精炼、RH真空精炼、板坯连铸、控轧控冷轧制、高温回火热处理工序；所述高温回火热处理工序，采用连续式辊底炉进行高温回火热处理，热处理保温温度为600～660℃，保温时间为60～400min，回火热处理后在空气中冷却。

本发明所述转炉冶炼工序，入转炉铁水：S≤0.050%，当硫含量大于0.050%时采用铁水预处理脱硫后装炉，钼铁按3.5-3.8kg/t钢与废钢一起加入转炉。

本发明所述转炉冶炼工序，控制转炉冶炼终点：C：0.10～0.20%，转炉出钢1/4时开始依次加入钢砂铝0.5-2.0kg/t钢、预熔精炼渣2-5kg/t钢、SiMn合金12-15kg/t钢和高碳铬铁9-12kg/t钢；出钢完毕加入石灰3-6kg/t钢。

本发明所述LF炉精炼工序，采用造高碱度渣系，以去除夹杂物，LF进站取成分样，根据第一个样Al含量喂入铝线或铝线段，控制LF精炼开始时Al含量为0.04-0.06%，对钢包顶渣进行脱氧，加入造渣料石灰3.0-6.0kg/t钢，加入萤石1.0-3.0kg/t钢调渣，控制精炼终渣碱度在4.0～7.0，FeO≤0.5%。LF精炼过程中进行合金化，加入合金至目标要求化学成分。

本发明所述RH真空精炼工序，真空度≤133Pa，真空处理时间≥12min，目的是降低钢水中的气体含量，特别是H含量。

本发明所述连铸板坯工序，连铸坯厚度为220～400mm。

本发明所述控轧控冷轧制工序，轧制前加热温度为1180～1260℃，高压水除鳞，终轧温度为820～900℃；轧制后不采用喷水控制冷却，在冷床上空气中自然冷却，在钢板表面温度300-500℃时下线堆冷。

本发明退火态交货的4140塑料模具钢板产品标准参考ASTM A29M；硬度检测标准参考GB/T 231.1-2009。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明控制Al含量在0.005-0.025%，不添加Nb、Ti、V等其它贵重合金元素，有效地降低了生产成本。2、本发明采用高温回火热处理工艺，获得了硬度≤230HB的退火态塑料模具钢，工艺简单，产品性能优良。3、本发明方法可以有效降低工艺时间，降低能源消耗，缩短交货期。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

本实施例退火态交货的4140塑料模具钢板厚度为10mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.38%，Mn：0.75%，Si：0.15%，S：0.015%，P：0.020%，Cr：0.80%，Mo：0.15%，Al：0.005%，其余为铁和不可避免的杂质。

本实施例退火态交货的4140塑料模具钢板的生产方法包括转炉冶炼、LF炉精炼、RH真空精炼、连铸板坯、控轧控冷轧制、高温回火热处理工序，具体工艺步骤如下所述：

（1）转炉冶炼工序：入转炉的铁水中，硫含量为0.050%，钼铁按3.5kg/t钢与废钢一起加入转炉；转炉冶炼终点碳为0.10%，转炉出钢1/4时开始依次加入钢砂铝2.0kg/t钢、预熔精炼渣2kg/t钢、SiMn合金12kg/t钢和高碳铬铁9kg/t钢；出钢完毕加入石灰6kg/t钢；

（2）LF炉精炼工序：LF进站取成分样，根据第一个样Al含量喂入铝线，LF精炼开始时Al含量为0.040%，加入造渣料石灰3.0kg/t钢，加入萤石1.0kg/t钢调渣，精炼终渣碱度为4.0，FeO：0.5%；

（3）RH真空精炼工序：真空度133Pa，真空处理时间12min；

（4）连铸板坯工序：连铸坯厚度为220mm，连续铸造板坯规格为220×1800×3000mm；

（5）控轧控冷工序：轧制前加热温度为1260℃，高压水除鳞，轧至10mm厚度，终轧温度为820℃；钢板轧制后空冷至300℃后下线堆冷；

（6）高温回火热处理工序：采用连续式辊底炉进行高温回火热处理，热处理保温温度为600℃，保温时间为60min，回火热处理后在空气中冷却。

本实施例退火态交货的4140塑料模具钢板硬度为225HB，符合退火态塑料模具钢的交货要求。

实施例2

本实施例退火态交货的4140塑料模具钢板厚度为150mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.43%，Mn：1.00%，Si：0.35%，S：0.015%，P：0.020%，Cr：1.10%，Mo：0.25%，Al：0.025%，其余为铁和不可避免的杂质。

（1）转炉冶炼工序：入转炉的铁水中，硫含量为0.060%，进行铁水预处理后装炉，钼铁按3.8kg/t钢与废钢一起加入转炉；转炉冶炼终点碳为0.20%，转炉出钢1/4时开始依次加入钢砂铝0.5kg/t钢、预熔精炼渣5kg/t钢、SiMn合金15kg/t钢和高碳铬铁12kg/t钢；出钢完毕加入石灰3kg/t钢；

（2）LF炉精炼工序：LF进站取成分样，根据第一个样Al含量喂入铝线段，LF精炼开始时Al含量为0.060%，加入造渣料石灰6.0kg/t钢，加入萤石3.0kg/t钢调渣，精炼终渣碱度为7.0，FeO：0.45%；

（3）RH真空精炼工序：真空度113Pa，真空处理时间15min；

（4）连铸板坯工序：连铸坯厚度为400mm，连续铸造板坯规格为400×1800×3000mm；

（5）控轧控冷工序：轧制前加热温度为1180℃，高压水除鳞，轧至150mm厚度，终轧温度为900℃；钢板轧制后空冷至500℃后下线堆冷；

（6）高温回火热处理工序：采用连续式辊底炉进行高温回火热处理，热处理保温温度为660℃，保温时间为400min，回火热处理后在空气中冷却。

本实施例退火态交货的4140塑料模具钢板硬度为206HB，符合退火态塑料模具钢的交货要求。

实施例3

本实施例退火态交货的4140塑料模具钢板厚度为100mm，其化学成分组成及质量百分含量为：C：0.41%，Mn：0.90%，Si：0.30%，S：0.015%，P：0.020%，Cr：1.00%，Mo：0.20%，Al：0.020%，其余为铁和不可避免的杂质。

（1）转炉冶炼工序：入转炉的铁水中，硫含量为0.040%，钼铁按3.8kg/t钢与废钢一起加入转炉；转炉冶炼终点碳为0.15%，转炉出钢1/4时开始依次加入钢砂铝1.2kg/t钢、预熔精炼渣4kg/t钢、SiMn合金13kg/t钢和高碳铬铁10kg/t钢；出钢完毕加入石灰4kg/t钢；

（2）LF炉精炼工序：LF进站取成分样，根据第一个样Al含量喂入铝线，LF精炼开始时Al含量为0.050%，加入造渣料石灰5.0kg/t钢，加入萤石2.0kg/t钢调渣，精炼终渣碱度为5.0，FeO：0.35%；

（3）RH真空精炼工序：真空度90Pa，真空处理时间20min；

（4）连铸板坯工序：连铸坯厚度为300mm，连续铸造板坯规格为300×1800×3000mm；

（5）控轧控冷工序：轧制前加热温度为1220℃，高压水除鳞，轧至100mm厚度，终轧温度为840℃；钢板轧制后空冷至400℃后下线堆冷；

（6）高温回火热处理工序：采用连续式辊底炉进行高温回火热处理，热处理保温温度为650℃，保温时间为260min，回火热处理后在空气中冷却。

本实施例退火态交货的4140塑料模具钢板硬度为208HB，符合退火态塑料模具钢的交货要求。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种退火态交货的4140塑料模具钢板，其特征在于，所述塑料模具钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.38～0.43%，Mn：0.75～1.00%，Si：0.15～0.35%，S≤0.015%，P≤0.020%，Cr：0.80～1.10%，Mo：0.15～0.25%，Al：0.005～0.025%，其余为铁和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的一种退火态交货的4140塑料模具钢板，其特征在于，所述塑料模具钢板厚度为10-150mm。

3.根据权利要求1所述的一种退火态交货的4140塑料模具钢板，其特征在于，所述塑料模具钢板硬度≤230HB。

4.基于权利要求1-3任意一项所述的一种退火态交货的4140塑料模具钢板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括转炉冶炼、LF炉精炼、RH真空精炼、连铸板坯、控轧控冷轧制、高温回火热处理工序；所述高温回火热处理工序，采用连续式辊底炉进行高温回火热处理，热处理保温温度为600～660℃，保温时间为60～400min，回火热处理后在空气中冷却。

5.根据权利要求4所述的一种退火态交货的4140塑料模具钢板的生产方法，其特征在于，所述转炉冶炼工序，入转炉铁水：S≤0.050%，当硫含量大于0.050%时采用铁水预处理脱硫后装炉，钼铁按3.5-3.8kg/t钢与废钢一起加入转炉。

6.根据权利要求4所述的一种退火态交货的4140塑料模具钢板的生产方法，其特征在于，所述转炉冶炼工序，控制转炉冶炼终点：C：0.10～0.20%，转炉出钢1/4时开始依次加入钢砂铝0.5-2.0kg/t钢、预熔精炼渣2-5kg/t钢、SiMn合金12-15kg/t钢和高碳铬铁9-12kg/t钢；出钢完毕加入石灰3-6kg/t钢。

7.根据权利要求4-6任意一项所述的一种退火态交货的4140塑料模具钢板的生产方法，其特征在于，所述LF炉精炼工序，采用造高碱度渣系，以去除夹杂物，LF进站取成分样，根据第一个样Al含量喂入铝线或铝线段，控制LF精炼开始时Al含量为0.04-0.06%，对钢包顶渣进行脱氧，加入造渣料石灰3.0-6.0kg/t钢，加入萤石1.0-3.0kg/t钢调渣，控制精炼终渣碱度在4.0～7.0，FeO≤0.5%。

8.根据权利要求4-6任意一项所述的一种退火态交货的4140塑料模具钢板的生产方法，其特征在于，所述RH真空精炼工序，真空度≤133Pa，真空处理时间≥12min。

9.根据权利要求4-6任意一项所述的一种退火态交货的4140塑料模具钢板的生产方法，其特征在于，所述连铸板坯工序，连铸坯厚度为220～400mm。

10.根据权利要求4-6任意一项所述的一种退火态交货的4140塑料模具钢板的生产方法，其特征在于，所述控轧控冷轧制工序，轧制前加热温度为1180～1260℃，高压水除鳞，终轧温度为820～900℃；轧制后不采用喷水控制冷却，在冷床上空气中自然冷却，在钢板表面温度300-500℃时下线堆冷。