CN108603244A - 用于以电渣重熔法制造模具钢的钢锭模 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在惰性气体保护电渣重熔或加压电渣重熔装置中制造模具钢的钢锭模。所述钢锭模包括宽度w为1000mm至2500mm且厚度t为700mm至1250mm的非矩形且非圆形的内部铜套筒，其中所述铜套筒的厚度方向上的短侧至少部分地具有带弯曲表面的区段，以及其中宽度方向上的长侧至少部分地具有带弯曲表面的区段。

Description

用于以电渣重熔法制造模具钢的钢锭模
技术领域
本发明涉及一种用于在惰性气体保护电渣重熔(IESR)法或加压电渣重熔(PESR)法中制造模具钢的钢锭模。
背景技术
模具钢用于制成制造轻金属或塑料制品用钢锭模和压模。通常使用电渣重熔(ESR)以使偏析最小化并减少重熔材料中非金属夹杂物的量。与常规铸造材料相比，ESR锭的洁净度和均匀性导致改进的机械特性。常规ESR在不隔离大气的情况下进行。
近年来，保护气体法惰性气体保护电渣重熔(IESR)和加压电渣重熔(PESR)受到相当大的关注，因为这些方法消除了从大气中吸收氢和氧的风险，并使得重熔材料中非金属夹杂物的量进一步减少。
然而，现在已经认识到，通过IESR和PESR制造的大的锭不具有与较小的锭相同的高洁净度。该问题是重要的，对于直径超过1000mm的锭尤其如此，考虑到对大尺寸钢锭模和压模提高的需求尤其如此。
发明内容
本发明的一般性目标是提供一种用于在惰性气体保护电渣重熔(IESR)法或加压电渣重熔(PESR)法中制造具有改进的洁净度和/或改进的显微组织的大尺寸模具钢锭的钢锭模。
另一个目的是提供一种包括改进的大尺寸钢锭模的IESR或PESR装置。又一个目的是提供一种可用本发明的IESR或PESR获得，从而具有改进的洁净度和/或改进的显微组织的钢锭。
这些目标通过如独立权利要求中所限定的本发明的手段来实现。
附图说明
下文中，将参照优选实施方案和附图更详细地描述本发明。
图1是常规钢锭模的截面的示意图，其直径为1250mm，面积为0.39m2。
图2是本发明的一个实施方案的示意图，示出了具有与常规钢锭模相同的面积的椭圆形钢锭模的截面。
具体实施方式
本发明限定在权利要求中。
本发明人意外地发现，通过改变钢锭模的形状可以影响精炼模具钢的洁净度。通过用具有改进形状的钢锭模代替现在IESR和PESR中使用的常规圆形钢锭模，可以进一步改进重熔锭的洁净度和显微组织。
本发明的钢锭模包括宽度w为1000mm至2500mm且厚度t为700mm至1250mm的非矩形且非圆形的内部铜套筒，其中铜套筒的厚度方向上的短侧至少部分地具有带弯曲表面的区段，以及其中宽度方向上的长侧至少部分地具有带弯曲表面的区段。
将参照附图详细地描述本发明。
图1公开了常规钢锭模的截面，其直径d为1250mm，面积为0.39m2的。
图2公开了本发明的钢锭模的截面，其具有与常规钢锭模相同的面积但是具有椭圆形形状。该钢锭模的厚度被选择为800mm，其中椭圆形钢锭模的宽度为1953mm。
两个图均涉及钢锭模的内部套筒的尺寸，除了凝固收缩之外，该尺寸对应于重熔锭的尺寸。
根据本发明，钢锭模可以具有不同的形状。然而，铜套筒的厚度方向上的短侧以及宽度方向上的长侧两者均至少部分地具有带弯曲表面的区段。
短侧和长侧可以具有直的区段。
短侧可以任选地设置有直的区段，其位于短侧的中间部分，即在t/2处。短侧可以设计为具有恒定的曲率半径(弧形)或者具有可变的曲率半径(例如，卵形、椭圆形或超椭圆形)。曲率半径可以延伸至任意期望的点，直至w/4位置。
长侧可以在各侧上具有仅一个直的区段或多于一个直的区段。两个直的区段可以形成在各长侧上，特别地形成在w/8至w/2的区段处，并且可以在w/2处具有平滑过渡。
从钢锭模的各短侧起，钢锭模在w/2处的中间厚度可以与钢锭模在w/4处的四分之一厚度处的厚度相同。然而，通常优选的是，从钢锭模的各短侧起，钢锭模在w/2处的中间厚度比钢锭模的w/4处的四分之一厚度厚至少10mm。在w/2处的厚度可以比在w/4处的厚度大20mm、40mm、60mm、80mm、100mm、120mm、140mm、160mm或180mm。
短侧的带弯曲表面的区段可以具有恒定的或可变的曲率半径。短侧可以具有恒定的或可变的曲率半径，直至w/4位置。钢锭模可以具有卵形、椭圆形或超椭圆形形状，和/或钢锭模的宽度w可以是厚度t的至少1.1倍，优选w>1.2t。
钢锭模的尺寸可以在权利要求1所述的范围内自由地改变。宽度可以限制为2400mm、2300mm、2200mm、2100mm、2000mm、1900mm、1800mm、1700mm、1600mm、1500mm、1400mm、1300mm、1200mm或1100mm。厚度可以限制为1200mm、1150mm、1000mm、950mm、900mm、850mm、800mm或750mm。宽度始终大于厚度。
实施例
通过常规EAF炼钢制造塑料模具钢，然后进行钢包冶金，真空脱气，并铸造成具有适于在相应PESR中重熔的直径的电极。钢锭模示意性地示出在图1和2中。在氩保护气氛下用相同类型的基于CAF-CaO-Al2O3的炉渣进行重熔。在相应锭的相同高度处从锻造热处理材料的中心取样。将样品切割，冷安置，研磨和抛光，然后在光学显微镜(LOM)中进行检查。检查相应锭中每mm2夹杂物的数量。仅计数大于8μm的夹杂物。
发现，通过改变钢锭模的厚度可以减少每mm2夹杂物的数目。该结果的原因目前尚未完全理解，并且本发明人不希望受到任何理论的限制。然而，积极结果呈现为可能受到许多因素(例如炉渣中和熔池中的不同湍流、较不深的金属池和/或更有利的凝固条件)影响，使得锭的凝固时间减少以及重熔锭中的等轴晶的量减少或完全不存在。
工业实用性
本发明特别适用于制造压铸轻合金用热加工工具钢中的大尺寸压模，以及适用于制造模制塑料制品用大尺寸塑料模具钢的钢锭模。

Claims (11)

1.一种用于以惰性气体保护电渣重熔法或加压电渣重熔法制造模具钢的钢锭模，特征在于所述钢锭模包括宽度w为1000mm至2500mm且厚度t为700mm至1250mm的非矩形且非圆形的内部铜套筒，其中所述铜套筒的厚度方向上的短侧至少部分地具有带弯曲表面的区段，以及其中宽度方向上的长侧至少部分地具有带弯曲表面的区段。
2.根据权利要求1所述的钢锭模，其中所述短侧的弯曲表面具有恒定的曲率半径。
3.根据权利要求1所述的钢锭模，其中所述短侧的弯曲表面具有可变的曲率半径并且任选地具有直的区段。
4.根据前述权利要求中任一项所述的钢锭模，其中从所述钢锭模的两短侧起，所述钢锭模在w/2处的中间厚度与所述钢锭模在w/4处的四分之一厚度处的厚度相同。
5.根据前述权利要求中任一项所述的钢锭模，其中从所述钢锭模的两短侧起，所述钢锭模在w/2处的中间厚度比所述钢锭模在w/4处的四分之一厚度厚至少10mm。
6.根据权利要求3所述的钢锭模，其中所述钢锭模具有卵形、椭圆形或超椭圆形形状。
7.根据前述权利要求中任一项所述的钢锭模，其中所述钢锭模的宽度为1500mm至2000mm和/或厚度为800mm至1050mm。
8.根据前述权利要求中任一项所述的钢锭模，其中所述长侧具有至少一个直的区段。
9.根据前述权利要求中任一项所述的钢锭模，其中所述内部铜套筒没有任何焊缝。
10.一种惰性气体保护电渣重熔或加压电渣重熔的装置，特征在于其设置有根据前述权利要求中任一项所述的钢锭模。
11.一种用于制造钢锭模或压模的ESR重熔工具钢锭，特征在于所述钢锭能够用如权利要求10中所限定的装置获得，其中所述钢锭为非矩形且非圆形的，所述钢锭的宽度w为1000mm至2500mm，厚度t为700mm至1250mm，以及其中所述锭的厚度方向上的短侧至少部分地具有带弯曲表面的区段，以及其中宽度方向上的长侧至少部分地具有带弯曲表面的区段。
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