CN108467989B - 一种易焊接预硬化塑料模具钢板及其生产方法 - Google Patents

一种易焊接预硬化塑料模具钢板及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种易焊接预硬化塑料模具钢板及其生产方法，属于钢铁生产技术领域。所述钢板的成分重量百分比组成：C：0.20～0.30%，Mn：0.20～0.40%，Si：0.20～0.40%，S≤0.015%，P≤0.020%，Cr：1.00～1.60%，Mo：0.15～0.25%，Ni：0.80～1.10%，Al：0.005～0.030%，余量为Fe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炉真空精炼、连铸、加热、控轧控冷轧制和高温回火热处理工序。本发明所得钢板的硬度为28～36HRC，同一块钢板硬度偏差≤3HRC，焊接敏感性指数Pcm≤0.40，易于焊接。

Description

一种易焊接预硬化塑料模具钢板及其生产方法
技术领域
本发明属于钢铁生产技术领域，具体涉及一种易焊接预硬化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、橡胶制品的原材料，应用于交通工具、电子通讯设备、家用电器等各类行业。塑料模具在使用后不可避免的会遇到模具局部损坏需要修补的情况，而现有的塑料模具钢碳含量普遍在0.35～0.45%之间，焊接性较差，不易修补。如冶金部塑料模具钢板标准YB/T 107中一般都是采用高C、Cr、Mo成分，如SM3Cr2Mo，SM3Cr2Ni1Mo钢板等，该类模具钢焊接裂纹敏感性指数Pcm（计算公式Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B）在0.50左右，数值较高，不易焊接；而此类钢板一般都以预硬化态交货，硬度控制在28～36HRC之间。
因此，为了改善塑料模具钢的可焊接性能，在降低C含量时还应充分考虑到化学成分的淬透性，否则难以达到塑料模具钢的预硬化使用要求。
发明内容
为了改善现有塑料模具钢的焊接性能，本发明提供一种低碳的易焊接预硬化塑料模具钢板，同时还提供了一种易焊接预硬化塑料模具钢板的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：
一种易焊接预硬化塑料模具钢板，其化学成分组成及重量百分为：C：0.20～0.30%，Mn：0.20～0.40%，Si：0.20～0.40%，S≤0.015%，P≤0.020%，Cr：1.00～1.60%，Mo：0.15～0.25%，Ni：0.80～1.10%，Al：0.005～0.030%，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明所述钢板厚度为15～200mm。
本发明所述钢板硬度为28～36HRC，同一块钢板硬度偏差≤3HRC；焊接裂纹敏感性指数Pcm≤0.40。
一种易焊接预硬化塑料模具钢板的生产方法，其包括转炉冶炼、LF炉精炼、RH炉真空精炼、连铸、加热、控轧控冷轧制和高温回火热处理工序。
本发明方法所述转炉冶炼工序入转炉铁水中S≤0.050%。
本发明方法所述加热工序加热温度1150～1260℃。
本发明方法所述控轧控冷轧制工序终轧温度820～900℃。
本发明方法所述控轧控冷轧制工序轧制后采用水冷方式冷却，冷却后钢板返红温度为700～800℃。
本发明方法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540～620℃，保温时间为100～400min。
本发明易焊接预硬化塑料模具钢板产品硬度检测标准参考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C加入量控制在0.20～0.30%之间，通过低碳含量的成分设计，保证了钢板的焊接性能，并采用较低的Cr、Ni、Mo成分，不添加其它Nb、Ti等贵重合金元素，有效地降低了生产成本。2、采用控轧控冷轧制和高温回火热处理工序，可以获得硬度均匀的预硬化塑料模具钢，硬度范围在28～36HRC之间，同一块钢板硬度偏差≤3HRC，符合预硬化塑料模具钢的使用要求。所得钢板的焊接敏感性指数Pcm≤0.40，易于焊接。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
本实施例易焊接预硬化塑料模具钢板的厚度规格为15mm，其化学成分及质量百分含量为：C：0.20%，Mn：0.20%，Si：0.27%，S：0.015%，P：0.020%，Cr：1.00%，Mo：0.15%，Ni：0.80%，Al：0.005%，其余为铁和不可避免的杂质。
其生产工艺包括转炉冶炼、LF炉精炼、RH炉真空精炼、连铸、加热、控轧控冷轧制和高温回火热处理工序。各工序具体步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：入转炉的铁水中，S含量为0.050%；
（2）LF炉精炼、RH炉真空精炼工序：经过LF炉精炼、RH真空炉精炼得合格钢水，C元素含量为0.20%；
（3）连铸工序：连铸坯厚度为220mm，连铸板坯规格为220×1800×3000mm；
（4）加热工序：加热温度为1260℃；
（5）控轧控冷工序：高压水除鳞，轧至15mm厚度，终轧温度为900℃，轧制后采用水冷，冷却后钢板返红温度为800℃；
（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620℃，保温时间为100min，回火热处理后在空气中冷却。
经检验钢板硬度为28～32HRC，同一块钢板硬度偏差为2HRC，符合预硬化塑料模具钢的要求；焊接裂纹敏感性指数Pcm=0.292。
实施例2
本实施例易焊接预硬化塑料模具钢板的厚度规格为200mm，其化学成分及质量百分含量为：C：0.24%，Mn：0.25%，Si：0.40%，S：0.005%，P：0.015%，Cr：1.60%，Mo：0.23%，Ni：1.05%，Al：0.030%，其余为铁和不可避免的杂质。
其生产工艺包括转炉冶炼、LF炉精炼、RH炉真空精炼、连铸、加热、控轧控冷轧制和高温回火热处理工序。各工序具体步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：入转炉的铁水中，S含量为0.050%；
（2）LF炉精炼、RH炉真空精炼工序：经过LF炉精炼、RH真空炉精炼得合格钢水，C元素含量为0.30%；
（3）连铸工序：连铸坯厚度为400mm，连铸板坯规格为400×1800×3000mm；
（4）加热工序：加热温度为1160℃；
（5）控轧控冷工序：高压水除鳞，轧至200mm厚度，终轧温度为820℃；轧制后采用水冷，冷却后钢板返红温度为700℃；
（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540℃，保温时间为400min，回火热处理后在空气中冷却。
经检验钢板硬度为30～34HRC，同一块钢板硬度偏差为2HRC，符合预硬化塑料模具钢的要求；焊接裂纹敏感性指数Pcm=0.379。
实施例3
本实施例易焊接预硬化塑料模具钢板的厚度规格为100mm，其化学成分及质量百分含量为：C：0.25%，Mn：0.30%，Si：0.30%，S：0.005%，P：0.015%，Cr：1.30%，Mo：0.22%，Ni：1.00%，Al：0.020%，其余为铁和不可避免的杂质。
其生产工艺包括转炉冶炼、LF炉精炼、RH炉真空精炼、连铸、加热、控轧控冷轧制和高温回火热处理工序。各工序具体步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：入转炉的铁水中，S含量为0.050%；
（2）LF炉精炼、RH炉真空精炼工序：经过LF炉精炼、RH真空炉精炼得合格钢水，C元素含量为0.25%；
（3）连铸工序：连铸坯厚度为280mm，连铸板坯规格为280×1800×3000mm；
（4）加热工序：加热温度为1200℃；
（5）控轧控冷工序：高压水除鳞，轧至100mm厚度，终轧温度为840℃；轧制后采用水冷，冷却后钢板返红温度为750℃；
（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560℃，保温时间为280min，回火热处理后在空气中冷却。
经检验钢板硬度为30～34HRC，同一块钢板硬度偏差为1HRC，符合预硬化塑料模具钢的要求；焊接裂纹敏感性指数Pcm=0.373。
实施例4
本实施例易焊接预硬化塑料模具钢板的厚度规格为60mm，其化学成分及质量百分含量为：C：0.23%，Mn：0.28%，Si：0.23%，S：0.005%，P：0.012%，Cr：1.55%，Mo：0.20%，Ni：1.00%，Al：0.015%，其余为铁和不可避免的杂质。
其生产工艺包括转炉冶炼、LF炉精炼、RH炉真空精炼、连铸、加热、控轧控冷轧制和高温回火热处理工序。各工序具体步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：入转炉的铁水中，S含量为0.050%；
（2）LF炉精炼、RH炉真空精炼工序：经过LF炉精炼、RH真空炉精炼得合格钢水，C元素含量为0.25%；
（3）连铸工序：连铸坯厚度为280mm，连铸板坯规格为280×1800×3000mm；
（4）加热工序：加热温度为1200℃；
（5）控轧控冷工序：高压水除鳞，轧至60mm厚度，终轧温度为860℃，轧制后采用水冷，冷却后钢板返红温度为780℃；
（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570℃，保温时间为180min，回火热处理后在空气中冷却。
经检验钢板硬度为29～33HRC，同一块钢板硬度偏差为1.5HRC，符合预硬化塑料模具钢的要求；焊接裂纹敏感性指数Pcm=0.359。
实施例5
本实施例易焊接预硬化塑料模具钢板的厚度规格为40mm，其化学成分及质量百分含量为：C：0.30%，Mn：0.22%，Si：0.37%，S：0.015%，P：0.002%，Cr：1.05%，Mo：0.16%，Ni：0.83%，Al：0.010%，其余为铁和不可避免的杂质。
其生产工艺包括转炉冶炼、LF炉精炼、RH炉真空精炼、连铸、加热、控轧控冷轧制和高温回火热处理工序。各工序具体步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：入转炉的铁水中，S含量为0.020%；
（2）LF炉精炼、RH炉真空精炼工序：经过LF炉精炼、RH真空炉精炼得合格钢水，C元素含量为0.30%；
（3）连铸工序：连铸坯厚度为200mm，连铸板坯规格为200×1800×3000mm；
（4）加热工序：加热温度为1150℃；
（5）控轧控冷工序：高压水除鳞，轧至40mm厚度，终轧温度为830℃；轧制后采用水冷，冷却后钢板返红温度为710℃；
（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540℃，保温时间为120min，回火热处理后在空气中冷却。
经检验钢板硬度为31～35HRC，同一块钢板硬度偏差为2HRC，符合预硬化塑料模具钢的要求；焊接裂纹敏感性指数Pcm=0.400。
实施例6
本实施例易焊接预硬化塑料模具钢板的厚度规格为150mm，其化学成分及质量百分含量为：C：0.22%，Mn：0.35%，Si：0.20%，S：0.003%，P：0.018%，Cr：1.60%，Mo：0.24%，Ni：0.95%，Al：0.025%，其余为铁和不可避免的杂质。
其生产工艺包括转炉冶炼、LF炉精炼、RH炉真空精炼、连铸、加热、控轧控冷轧制和高温回火热处理工序。各工序具体步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：入转炉的铁水中，S含量为0.040%；
（2）LF炉精炼、RH炉真空精炼工序：经过LF炉精炼、RH真空炉精炼得合格钢水，C元素含量为0.22%；
（3）连铸工序：连铸坯厚度为300mm，连铸板坯规格为300×1800×3000mm；
（4）加热工序：加热温度为1250℃；
（5）控轧控冷工序：高压水除鳞，轧至150mm厚度，终轧温度为900℃；轧制后采用水冷，冷却后钢板返红温度为730℃；
（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550℃，保温时间为360min，回火热处理后在空气中冷却。
经检验钢板硬度为30～34HRC，同一块钢板硬度偏差为3HRC，符合预硬化塑料模具钢的要求；焊接裂纹敏感性指数Pcm=0.356。
实施例7
本实施例易焊接预硬化塑料模具钢板的厚度规格为120mm，其化学成分及质量百分含量为：C：0.20%，Mn：0.38%，Si：0.30%，S：0.012%，P：0.010%，Cr：1.40%，Mo：0.25%，Ni：0.90%，Al：0.008%，其余为铁和不可避免的杂质。
其生产工艺包括转炉冶炼、LF炉精炼、RH炉真空精炼、连铸、加热、控轧控冷轧制和高温回火热处理工序。各工序具体步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：入转炉的铁水中，S含量为0.050%；
（2）LF炉精炼、RH炉真空精炼工序：经过LF炉精炼、RH真空炉精炼得合格钢水，C元素含量为0.20%；
（3）连铸工序：连铸坯厚度为300mm，连铸板坯规格为300×1800×3000mm；
（4）加热工序：加热温度为1180℃；
（5）控轧控冷工序：高压水除鳞，轧至120mm厚度，终轧温度为890℃；轧制后采用水冷，冷却后钢板返红温度为800℃；
（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590℃，保温时间为320min，回火热处理后在空气中冷却。
经检验钢板硬度为28～31HRC，同一块钢板硬度偏差为1HRC，符合预硬化塑料模具钢的要求；焊接裂纹敏感性指数Pcm=0.331。
实施例8
本实施例易焊接预硬化塑料模具钢板的厚度规格为180mm，其化学成分及质量百分含量为：C：0.29%，Mn：0.40%，Si：0.20%，S：0.010%，P：0.008%，Cr：1.00%，Mo：0.18%，Ni：0.80%，Al：0.027%，其余为铁和不可避免的杂质。
其生产工艺包括转炉冶炼、LF炉精炼、RH炉真空精炼、连铸、加热、控轧控冷轧制和高温回火热处理工序。各工序具体步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：入转炉的铁水中，S含量为0.030%；
（2）LF炉精炼、RH炉真空精炼工序：经过LF炉精炼、RH真空炉精炼得合格钢水，C元素含量为0.29%；
（3）连铸工序：连铸坯厚度为400mm，连铸板坯规格为400×1800×3000mm；
（4）加热工序：加热温度为1220℃；
（5）控轧控冷工序：高压水除鳞，轧至180mm厚度，终轧温度为820℃；轧制后采用水冷，冷却后钢板返红温度为790℃；
（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610℃，保温时间为240min，回火热处理后在空气中冷却。
经检验钢板硬度为28～30HRC，同一块钢板硬度偏差为1HRC，符合预硬化塑料模具钢的要求；焊接裂纹敏感性指数Pcm=0.392。
实施例9
本实施例易焊接预硬化塑料模具钢板的厚度规格为80mm，其化学成分及质量百分含量为：C：0.27%，Mn：0.26%，Si：0.32%，S：0.008%，P：0.005%，Cr：1.15%，Mo：0.15%，Ni：1.10%，Al：0.005%，其余为铁和不可避免的杂质。
其生产工艺包括转炉冶炼、LF炉精炼、RH炉真空精炼、连铸、加热、控轧控冷轧制和高温回火热处理工序。各工序具体步骤如下所述：
（1）转炉冶炼工序：入转炉的铁水中，S含量为0.040%；
（2）LF炉精炼、RH炉真空精炼工序：经过LF炉精炼、RH真空炉精炼得合格钢水，C元素含量为0.28%；
（3）连铸工序：连铸坯厚度为250mm，连铸板坯规格为250×1800×3000mm；
（4）加热工序：加热温度为1240℃；
（5）控轧控冷工序：高压水除鳞，轧至80mm厚度，终轧温度为880℃；轧制后采用水冷，冷却后钢板返红温度为765℃；
（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620℃，保温时间为380min，回火热处理后在空气中冷却。
经检验钢板硬度为28～30HRC，同一块钢板硬度偏差为1HRC，符合预硬化塑料模具钢的要求；焊接裂纹敏感性指数Pcm=0.380。

Claims (6)

1.一种易焊接预硬化塑料模具钢板，其特征在于：其化学成分组成及重量百分含量为：C：0.20～0.25%，Mn：0.20～0.40%，Si：0.20～0.40%，S≤0.015%，P≤0.020%，Cr：1.00～1.60%，Mo：0.15～0.25%，Ni：0.80～1.10%，Al：0.005～0.030%，余量为Fe和不可避免的杂质；所述钢板硬度为28～36HRC，同一块钢板硬度偏差≤3HRC；焊接裂纹敏感性指数Pcm≤0.40。
2.根据权利要求1所述的易焊接预硬化塑料模具钢板，其特征在于：所述钢板厚度为15～200mm。
3.如权利要求1或2所述的易焊接预硬化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炉真空精炼、连铸、加热、控轧控冷轧制和高温回火热处理工序；
所述控轧控冷轧制工序轧制后采用水冷方式冷却，冷却后钢板返红温度为700～800℃；
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540～620℃，保温时间为100～400min。
4.根据权利要求3所述的易焊接预硬化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中S≤0.050%。
5.根据权利要求4所述的易焊接预硬化塑料模具钢板的生产方法，其特征在于，所述加热工序加热温度1150～1260℃。
6.根据权利要求3-5任意一项所述的易焊接预硬化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终轧温度820～900℃。
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