CN109468545A - 一种加镍型高抛光性预硬化塑料模具钢板及其生产方法 - Google Patents

一种加镍型高抛光性预硬化塑料模具钢板及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种加镍型高抛光性预硬化塑料模具钢板及其生产方法，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.39～0.45%，Mn：0.80～1.00%，Si：0.20～0.40%，S≤0.015%，P≤0.020%，Cr：0.90～1.10%，Mo：0.15～0.25%，Ni：0.40～0.60%，Al：0.005～0.030%，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、控轧控冷和高温回火热处理工序。本发明通过加镍型的成分设计，采用控轧控冷和高温回火热处理工艺，获得了硬度均匀的预硬化塑料模具钢，产品具有抛光性能优良、生产工艺简单的特点。

Description

一种加镍型高抛光性预硬化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，具体涉及一种加镍型高抛光性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、橡胶制品的工业原料，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。该类模具钢一般都以预硬化态交货，硬度控制在28～36HRC之间。从原材料成本角度出发，国内的42CrMo、日本的SCM440、美国的AISI 4140等牌号由于经济性好而逐渐被引入到塑料模具钢领域中来，其特点是Cr、Mo等合金化学成分比冶金部塑料模具钢板标准YB/T 107中SM3Cr2Mo低，而硬度接近塑料模具钢的使用要求。
由于42CrMo等低合金成分的塑料模具钢淬透性相比SM3Cr2Mo要弱，所以淬火后存在心部硬度低，与表面硬度差异大等质量问题，很难满足整个钢板硬度偏差不超过3HRC的目标，厚度越大这种硬度不均匀情况越明显，厚度超过50mm的情况下，原有的42CrMo成分很难达到塑料模具钢使用的硬度要求。另外，合金元素降低后，模具钢的抛光性能降低了，不能达到P20（SM3Cr2Mo）等塑料模具钢抛光后镜面达到2000目以上的技术要求。
开发一种低Cr、Mo化学成分设计，产品硬度均匀而且抛光性能好的预硬化塑料模具钢具有重要意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种加镍型高抛光性预硬化塑料模具钢板；同时本发明还提供了一种加镍型高抛光性预硬化塑料模具钢板的生产方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种加镍型高抛光性预硬化塑料模具钢板，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.39～0.45%，Mn：0.80～1.00%，Si：0.20～0.40%，S≤0.015%，P≤0.020%，Cr：0.90～1.10%，Mo：0.15～0.25%，Ni：0.40～0.60%，Al：0.005～0.030%，其余为铁和不可避免的杂质。
本发明所述钢板厚度规格为80～150mm。
本发明所述钢板硬度为28～36HRC，同一块钢板硬度偏差≤3HRC。
本发明所述钢板抛光后镜面≥2000目。
本发明还提供了一种加镍型高抛光性预硬化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、连铸板坯、控轧控冷和高温回火热处理工序；所述控轧控冷工序，轧制前加热温度为1150～1260℃，高压水除鳞，终轧温度为820～900℃，轧制后采用水冷方式，冷却后钢板返红温度为750～850℃；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500～600℃，保温时间为200～400min。
本发明所述转炉冶炼工序，入转炉的铁水中S≤0.050%；当硫含量大于0.050%时，用于转炉冶炼的铁水需先采用铁水预处理将铁水硫脱至S≤0.050%。
本发明所述LF炉精炼工序，通过电弧对钢包中的钢水进行加热提温，将化学成分调整至目标成分，Ni元素含量为0.40～0.60%。
本发明所述RH真空精炼工序，采用RH真空处理进行脱气，降低钢水中H含量，H含量≤1.5ppm。
本发明所述连铸板坯工序，连铸坯厚度为220～400mm。
本发明加镍型高抛光性预硬化塑料模具钢板产品标准参考YB/T 107-2013；产品硬度检测方法标准参考GB/T 231.1-2009；钢板抛光后镜面检测方法标准参考GB/T 1031-2009和GB/T 3505-2009。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明通过加镍型的成分设计，不添加其它Nb、Ti、V等贵重合金元素，Ni加入量控制在0.40～0.60%，确保低Cr、Mo成分的淬透性，有效地降低了生产成本。2、本发明采用控轧控冷和高温回火热处理工艺，获得了硬度均匀的预硬化塑料模具钢，硬度范围在28～36HRC，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。3、本发明的塑料模具钢采用低Cr、Mo合金设计，添加Ni元素进行合金化，提升了模具钢的可抛光性能，钢板抛光后镜面≥2000目。4、本发明具有化学成分设计合理、产品抛光性能优良、硬度符合要求、工艺简单的特点。
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
本实施例加镍型高抛光性预硬化塑料模具钢板厚度为80mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例加镍型高抛光性预硬化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、控轧控冷和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%；
（2）LF炉精炼和RH真空精炼工序：经过LF炉精炼、RH真空精炼得合格钢水，Ni元素含量为0.40%，H含量1.2ppm；
（3）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；
（4）控轧控冷工序：轧制前加热温度为1260℃，高压水除鳞，轧至80mm厚度，终轧温度为820℃，钢板轧制后采用水冷，冷却后钢板返红温度为750℃；
（5）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200min。
本实施例加镍型高抛光性预硬化塑料模具钢板回火热处理后在空气中冷却，检验钢板硬度为28～31HRC，同一块钢板硬度偏差3HRC，符合预硬化塑料模具钢的要求；钢板抛光后镜面2000目。
实施例2
本实施例加镍型高抛光性预硬化塑料模具钢板厚度为150mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例加镍型高抛光性预硬化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、控轧控冷和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0.042%；
（2）LF炉精炼和RH真空精炼工序：经过LF炉精炼、RH真空精炼得合格钢水，Ni元素含量为0.60%，H含量1.5ppm；
（3）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；
（4）控轧控冷工序：轧制前加热温度为1160℃，高压水除鳞，轧至150mm厚度，终轧温度为900℃，钢板轧制后采用水冷，冷却后钢板返红温度为850℃；
（5）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500℃，保温时间为400min。
本实施例加镍型高抛光性预硬化塑料模具钢板回火热处理后在空气中冷却，检验钢板硬度为32～35HRC，同一块钢板硬度偏差3HRC，符合预硬化塑料模具钢的要求；钢板抛光后镜面2400目。
实施例3
本实施例加镍型高抛光性预硬化塑料模具钢板厚度为120mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例加镍型高抛光性预硬化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、控轧控冷和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0.046%；
（2）LF炉精炼和RH真空精炼工序：经过LF炉精炼、RH真空精炼得合格钢水，Ni元素含量为0.50%，H含量1.0ppm；
（3）连铸板坯工序：连铸坯厚度为280mm，连续铸造板坯规格为280×1800×3000mm；
（4）控轧控冷工序：轧制前加热温度为1200℃，高压水除鳞，轧至120mm厚度，终轧温度为840℃，钢板轧制后采用水冷，冷却后钢板返红温度为800℃；
（5）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520℃，保温时间为300min。
本实施例加镍型高抛光性预硬化塑料模具钢板回火热处理后在空气中冷却，检验钢板硬度为31～34HRC，同一块钢板硬度偏差3HRC，符合预硬化塑料模具钢的要求；钢板抛光后镜面2200目。
实施例4
本实施例加镍型高抛光性预硬化塑料模具钢板厚度为100mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例加镍型高抛光性预硬化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、控轧控冷和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0.040%；
（2）LF炉精炼和RH真空精炼工序：经过LF炉精炼、RH真空精炼得合格钢水，Ni元素含量为0.53%，H含量1.1ppm；
（3）连铸板坯工序：连铸坯厚度为320mm，连续铸造板坯规格为320×1800×3000mm；
（4）控轧控冷工序：轧制前加热温度为1230℃，高压水除鳞，轧至100mm厚度，终轧温度为860℃，钢板轧制后采用水冷，冷却后钢板返红温度为770℃；
（5）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240min。
本实施例加镍型高抛光性预硬化塑料模具钢板回火热处理后在空气中冷却，检验钢板硬度为33～36HRC，同一块钢板硬度偏差3HRC，符合预硬化塑料模具钢的要求；钢板抛光后镜面2300目。
实施例5
本实施例加镍型高抛光性预硬化塑料模具钢板厚度为140mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例加镍型高抛光性预硬化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、控轧控冷和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0.039%；
（2）LF炉精炼和RH真空精炼工序：经过LF炉精炼、RH真空精炼得合格钢水，Ni元素含量为0.42%，H含量0.8ppm；
（3）连铸板坯工序：连铸坯厚度为240mm，连续铸造板坯规格为240×1800×3000mm；
（4）控轧控冷工序：轧制前加热温度为1170℃，高压水除鳞，轧至140mm厚度，终轧温度为880℃，钢板轧制后采用水冷，冷却后钢板返红温度为810℃；
（5）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330min。
本实施例加镍型高抛光性预硬化塑料模具钢板回火热处理后在空气中冷却，检验钢板硬度为32～34HRC，同一块钢板硬度偏差2HRC，符合预硬化塑料模具钢的要求；钢板抛光后镜面2100目。
实施例6
本实施例加镍型高抛光性预硬化塑料模具钢板厚度为90mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例加镍型高抛光性预硬化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、控轧控冷和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0.047%；
（2）LF炉精炼和RH真空精炼工序：经过LF炉精炼、RH真空精炼得合格钢水，Ni元素含量为0.57%，H含量0.7ppm；
（3）连铸板坯工序：连铸坯厚度为360mm，连续铸造板坯规格为360×1800×3000mm；
（4）控轧控冷工序：轧制前加热温度为1250℃，高压水除鳞，轧至90mm厚度，终轧温度为850℃，钢板轧制后采用水冷，冷却后钢板返红温度为790℃；
（5）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530℃，保温时间为270min。
本实施例加镍型高抛光性预硬化塑料模具钢板回火热处理后在空气中冷却，检验钢板硬度为33～35HRC，同一块钢板硬度偏差2HRC，符合预硬化塑料模具钢的要求；钢板抛光后镜面2300目。
实施例7
本实施例加镍型高抛光性预硬化塑料模具钢板厚度为130mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例加镍型高抛光性预硬化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、控轧控冷和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0.043%；
（2）LF炉精炼和RH真空精炼工序：经过LF炉精炼、RH真空精炼得合格钢水，Ni元素含量为0.45%，H含量1.3ppm；
（3）连铸板坯工序：连铸坯厚度为260mm，连续铸造板坯规格为260×1800×3000mm；
（4）控轧控冷工序：轧制前加热温度为1190℃，高压水除鳞，轧至130mm厚度，终轧温度为830℃，钢板轧制后采用水冷，冷却后钢板返红温度为830℃；
（5）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220min。
本实施例加镍型高抛光性预硬化塑料模具钢板回火热处理后在空气中冷却，检验钢板硬度为29～32HRC，同一块钢板硬度偏差3HRC，符合预硬化塑料模具钢的要求；钢板抛光后镜面2500目。
实施例8
本实施例加镍型高抛光性预硬化塑料模具钢板厚度为110mm，其化学成分组成及质量百分含量见表1。
本实施例加镍型高抛光性预硬化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、控轧控冷和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0.045%；
（2）LF炉精炼和RH真空精炼工序：经过LF炉精炼、RH真空精炼得合格钢水，Ni元素含量为0.48%，H含量0.9ppm；
（3）连铸板坯工序：连铸坯厚度为200mm，连续铸造板坯规格为200×1800×3000mm；
（4）控轧控冷工序：轧制前加热温度为1150℃，高压水除鳞，轧至110mm厚度，终轧温度为890℃，钢板轧制后采用水冷，冷却后钢板返红温度为820℃；
（5）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360min。
本实施例加镍型高抛光性预硬化塑料模具钢板回火热处理后在空气中冷却，检验钢板硬度为30～32HRC，同一块钢板硬度偏差2HRC，符合预硬化塑料模具钢的要求；钢板抛光后镜面2400目。
表1 实施例1-8加镍型高抛光性预硬化塑料模具钢板化学成分组成及其质量百分含量（%）
表1中成分余量为铁和不可避免的杂质。
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 (9)

1.一种加镍型高抛光性预硬化塑料模具钢板，其特征在于，所述钢板化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.39～0.45%，Mn：0.80～1.00%，Si：0.20～0.40%，S≤0.015%，P≤0.020%，Cr：0.90～1.10%，Mo：0.15～0.25%，Ni：0.40～0.60%，Al：0.005～0.030%，其余为铁和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种加镍型高抛光性预硬化塑料模具钢板，其特征在于，所述钢板厚度规格为80～150mm。
3.根据权利要求1所述的一种加镍型高抛光性预硬化塑料模具钢板，其特征在于，所述钢板硬度为28～36HRC，同一块钢板硬度偏差≤3HRC。
4.根据权利要求1所述的一种加镍型高抛光性预硬化塑料模具钢板，其特征在于，所述钢板抛光后镜面≥2000目。
5.基于权利要求1-4任意一项所述的一种加镍型高抛光性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真空精炼、连铸板坯、控轧控冷和高温回火热处理工序；所述控轧控冷工序，轧制前加热温度为1150～1260℃，高压水除鳞，终轧温度为820～900℃，轧制后采用水冷方式，冷却后钢板返红温度为750～850℃；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500～600℃，保温时间为200～400min。
6.根据权利要求5所述的一种加镍型高抛光性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，入转炉的铁水中S≤0.050%；当硫含量大于0.050%时，用于转炉冶炼的铁水需先采用铁水预处理将铁水硫脱至S≤0.050%。
7.根据权利要求5所述的一种加镍型高抛光性预硬化塑料模具钢板的生产方法，其特征在于，所述LF炉精炼工序，通过电弧对钢包中的钢水进行加热提温，将化学成分调整至目标成分，Ni元素含量为0.40～0.60%。
8.根据权利要求5-7任意一项所述的一种加镍型高抛光性预硬化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，采用RH真空处理进行脱气，降低钢水中H含量，H含量≤1.5ppm。
9.根据权利要求5-7任意一项所述的一种加镍型高抛光性预硬化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。
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