CN109971917A - 一种耐冲击高速钢的制备方法 - Google Patents

一种耐冲击高速钢的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于高速钢的制备领域，尤其是一种耐冲击高速钢的制备方法，针对现有的高速钢不耐冲击的问题，现提出如下方案，其包括以下步骤：S1：首先在钢水中添加以下元素：V、Mo、W、Cr、P、Ni和T，然后钢水再采用LF+VD+ESR复合精炼工艺进行精炼；S2：S1中所述的精炼后的钢水利用真空电炉进行增硫操作，此时真空电炉的内部温度设置为1470‑1500℃，且真空电炉进行增硫操作的时间设置为50‑70min，并加入电极棒捆绑稀土包芯线的稀土，然后进行2‑3次翻包。本发明通过对经过精炼的钢水中进行增硫操作，并加入电极棒捆绑稀土包芯线的稀土，然后对铸锭进行Ca处理和Al处理，并重复进行2‑3次退火操作和保温操作，进而得到耐冲击的高速钢。

Description

一种耐冲击高速钢的制备方法
技术领域
本发明涉及高速钢的制备技术领域，尤其涉及一种耐冲击高速钢的制备方法。
背景技术
高速工具钢即是高速钢，是特钢中的特钢，广泛应用于制造高速切削用车刀、复杂铣刀等精密加工工具以及高载荷模具、航空高温轴承等。随着现代加工业的快速发展，加工速度和精度的进一步提高，对高速钢的性能要求越来越高，需求量也越来越大。2014年，世界高速钢需求总量达到40万吨，其中我国需求量约20万吨，产量约16万吨。
现有的高速钢由于自身的热塑性较差，进而造成了高速钢不耐冲击，为了解决高速钢不耐冲击的问题，提出了一种耐冲击高速钢的制备方法。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐冲击高速钢的制备方法。
本发明提出的一种耐冲击高速钢的制备方法，包括以下步骤：
S1：首先在钢水中添加以下元素：V、Mo、W、Cr、P、Ni和T，然后钢水再采用LF+VD+ESR复合精炼工艺进行精炼；
S2：S1中所述的精炼后的钢水利用真空电炉进行增硫操作，此时真空电炉的内部温度设置为1470-1500℃，且真空电炉进行增硫操作的时间设置为50-70min，并加入电极棒捆绑稀土包芯线的稀土，然后进行2-3次翻包，最后真空电炉的内部温度升高到1500-1530℃，真空电炉进行出钢；
S3：S2中所述的钢水利用铸锭设备进行铸锭，铸锭设备的保持时间设置为30-50min，得到250-350kg的铸锭；
S4：S3中所述的铸锭利用Ca处理工艺进行Ca处理；
S5：S4中所述的铸锭利用Al处理工艺进行Al处理；
S6：S5中所述的铸锭利用退火设备进行退火处理，退火设备的退火温度设置为850-870℃，且退火设备的退火时间设置为2-4h；
S7：S6中的铸锭移至保温设备进行保温30-50min，且保温设备的内部温度设置为940-960℃，然后保温设备利用水冷设备对铸锭进行水冷处理，直到铸锭的内部冷却到680-720℃；
S8：S7中所述的铸锭再重复2-3次步骤S6和步骤S7，然后利用水冷设备冷却到室温，得到耐冲击高速钢。
优选地，所述S1中，钢水中所添加的元素按照以下重量百分比：V为0.4-0.8%、Mo为2.4-3.6%、W为0.8-1.2%、Cr为1.2-1.6%、P为1.8-2.6%、Ni为0.25-0.5%、T为0.6-1.4%。
优选地，所述S1中，钢水中所添加的元素按照以下重量百分比：V为0.6%、Mo为3%、W为1%、Cr为1.4%、P为2.2%、Ni为0.375%、T为1%。
优选地，所述S1中，LF+VD+ESR复合精炼的过程中需要加入脱氧剂，脱氧剂为硅钙脱。
优选地，所述S2中，真空电炉以6-8℃/min的速率进行升温。
优选地，所述S3中，铸锭设备为铸锭炉，且铸锭设备的内部温度设置为1400-1600℃。
优选地，所述S4中，Ca处理后的铸锭中包含0.35-0.45%的Ca元素。
优选地，所述S5中，Al处理后的铸锭中包含1.25-1.35%的Al元素。
优选地，所述S6中，退火设备为真空退火设备，退火设备的最佳退火温度为860℃，退火设备的最佳退火时间设置为3h。
优选地，所述S7中，保温设备为保温炉，保温设备的最佳保温温度为950℃，保温设备的最佳保温时间设置为40min。
本发明的有益效果：
（1）、本发明利用LF+VD+ESR复合精炼工艺对加入V、Mo、W、Cr、P、Ni、T和Si元素的钢水进行精炼，然后精炼后的钢水进行增硫操作，使得钢水中的S元素的含量为0.04-0.15%，极大的提高了高速钢的耐冲击性能和热塑性能；
（2）、通过在经过增硫操作后的钢水中加入电极棒捆绑稀土包芯线的稀土，使得钢水中的S元素均匀分布，极大的提高了高速钢的耐冲击性能和热塑性能；
（3）、通过对经过铸锭设备铸锭成型的铸锭依次进行Ca处理和Al处理，然后铸锭再重复进行2-3次退火操作和保温操作，最终可以得到耐冲击的高速钢；
本发明通过对经过精炼的钢水中进行增硫操作，并加入电极棒捆绑稀土包芯线的稀土，然后对铸锭进行Ca处理和Al处理，并重复进行2-3次退火操作和保温操作，进而得到耐冲击的高速钢。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例一
本实施例中提出了一种耐冲击高速钢的制备方法，包括以下步骤：
S1：首先在钢水中添加以下元素：V、Mo、W、Cr、P、Ni和T，且钢水中所添加的元素按照以下重量百分比：V为0.4%、Mo为2.4%、W为0.8%、Cr为1.2%、P为1.8%、Ni为0.25%、T为0.6%，然后钢水再采用LF+VD+ESR复合精炼工艺进行精炼，LF+VD+ESR复合精炼的过程中需要加入硅钙脱；
S2：S1中所述的精炼后的钢水利用真空电炉进行增硫操作，此时真空电炉的内部温度设置为1470℃，且真空电炉进行增硫操作的时间设置为50min，并加入电极棒捆绑稀土包芯线的稀土，进行2次翻包，然后真空电炉的内部温度以6℃/min的速率进行升温，直到升高到1500℃，此时S元素的含量为0.04-0.15%，真空电炉进行出钢；
S3：S2中所述的钢水利用铸锭炉进行铸锭，铸锭炉的内部温度设置为1400℃，铸锭设备的保持时间设置为30min，得到250kg的铸锭；
S4：S3中所述的铸锭利用Ca处理工艺进行Ca处理，Ca处理后的铸锭中包含0.35%的Ca元素；
S5：S4中所述的铸锭利用Al处理工艺进行Al处理，Al处理后的铸锭中包含1.25%的Al元素；
S6：S5中所述的铸锭利用真空退火设备进行退火处理，真空退火设备的退火温度设置为850℃，且真空退火设备的退火时间设置为2h；
S7：S6中的铸锭移至保温炉进行保温30min，且保温炉的内部温度设置为940℃，然后保温炉利用水冷设备对铸锭进行水冷处理，直到铸锭的内部冷却到680℃；
S8：S7中所述的铸锭再重复2次步骤S6和步骤S7，然后利用水冷设备冷却到室温，得到耐冲击高速钢。
实施例二
本实施例中提出了一种耐冲击高速钢的制备方法，包括以下步骤：
S1：首先在钢水中添加以下元素：V、Mo、W、Cr、P、Ni和T，且钢水中所添加的元素按照以下重量百分比：V为0.6%、Mo为3%、W为1%、Cr为1.4%、P为2.2%、Ni为0.375%、T为1%，然后钢水再采用LF+VD+ESR复合精炼工艺进行精炼，LF+VD+ESR复合精炼的过程中需要加入硅钙脱；
S2：S1中所述的精炼后的钢水利用真空电炉进行增硫操作，此时真空电炉的内部温度设置为1485℃，且真空电炉进行增硫操作的时间设置为60min，并加入电极棒捆绑稀土包芯线的稀土，进行3次翻包，然后真空电炉的内部温度以7℃/min的速率进行升温，直到升高到1515℃，此时S元素的含量为0.04-0.15%，最后真空电炉进行出钢；
S3：S2中所述的钢水利用铸锭炉进行铸锭，铸锭炉的内部温度设置为1500℃，铸锭设备的保持时间设置为40min，得到300kg的铸锭；
S4：S3中所述的铸锭利用Ca处理工艺进行Ca处理，Ca处理后的铸锭中包含0.4%的Ca元素；
S5：S4中所述的铸锭利用Al处理工艺进行Al处理，Al处理后的铸锭中包含1.3%的Al元素；
S6：S5中所述的铸锭利用真空退火设备进行退火处理，真空退火设备的退火温度设置为860℃，且真空退火设备的退火时间设置为3h；
S7：S6中的铸锭移至保温炉进行保温40min，且保温炉的内部温度设置为950℃，然后保温炉利用水冷设备对铸锭进行水冷处理，直到铸锭的内部冷却到700℃；
S8：S7中所述的铸锭再重复3次步骤S6和步骤S7，然后利用水冷设备冷却到室温，得到耐冲击高速钢。
实施例三
本实施例中提出了一种耐冲击高速钢的制备方法，包括以下步骤：
S1：首先在钢水中添加以下元素：V、Mo、W、Cr、P、Ni和T，且钢水中所添加的元素按照以下重量百分比：V为0.8%、Mo为3.6%、W为1.2%、Cr为1.6%、P为2.6%、Ni为0.5%、T为1.4%，然后钢水再采用LF+VD+ESR复合精炼工艺进行精炼，LF+VD+ESR复合精炼的过程中需要加入硅钙脱；
S2：S1中所述的精炼后的钢水利用真空电炉进行增硫操作，此时真空电炉的内部温度设置为1500℃，且真空电炉进行增硫操作的时间设置为70min，并加入电极棒捆绑稀土包芯线的稀土，进行3次翻包，然后真空电炉的内部温度以8℃/min的速率进行升温，直到升高到1530℃，此时S元素的含量为0.04-0.15%，最后真空电炉进行出钢；
S3：S2中所述的钢水利用铸锭炉进行铸锭，铸锭炉的内部温度设置为1600℃，铸锭设备的保持时间设置为50min，得到350kg的铸锭；
S4：S3中所述的铸锭利用Ca处理工艺进行Ca处理，Ca处理后的铸锭中包含0.45%的Ca元素；
S5：S4中所述的铸锭利用Al处理工艺进行Al处理，Al处理后的铸锭中包含1.35%的Al元素；
S6：S5中所述的铸锭利用真空退火设备进行退火处理，真空退火设备的退火温度设置为870℃，且真空退火设备的退火时间设置为2-4h；
S7：S6中的铸锭移至保温炉进行保温50min，且保温炉的内部温度设置为960℃，然后保温炉利用水冷设备对铸锭进行水冷处理，直到铸锭的内部冷却到720℃；
S8：S7中所述的铸锭再重复3次步骤S6和步骤S7，然后利用水冷设备冷却到室温，得到耐冲击高速钢。
对比高速钢的制备方法与实施例一至三的耐冲击高速钢的制备方法，实施例一至三的耐冲击高速钢的制备方法的提高百分比如下表：
由上述表格可知，本发明提出的耐冲击高速钢的制备方法的耐冲击性能和热塑性能均得到了明显的改善，且实施二为最佳实施例。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐冲击高速钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：首先在钢水中添加以下元素：V、Mo、W、Cr、P、Ni和T，然后钢水再采用LF+VD+ESR复合精炼工艺进行精炼；
S2：S1中所述的精炼后的钢水利用真空电炉进行增硫操作，此时真空电炉的内部温度设置为1470-1500℃，且真空电炉进行增硫操作的时间设置为50-70min，并加入电极棒捆绑稀土包芯线的稀土，然后进行2-3次翻包，最后真空电炉的内部温度升高到1500-1530℃，真空电炉进行出钢；
S3：S2中所述的钢水利用铸锭设备进行铸锭，铸锭设备的保持时间设置为30-50min，得到250-350kg的铸锭；
S4：S3中所述的铸锭利用Ca处理工艺进行Ca处理；
S5：S4中所述的铸锭利用Al处理工艺进行Al处理；
S6：S5中所述的铸锭利用退火设备进行退火处理，退火设备的退火温度设置为850-870℃，且退火设备的退火时间设置为2-4h；
S7：S6中的铸锭移至保温设备进行保温30-50min，且保温设备的内部温度设置为940-960℃，然后保温设备利用水冷设备对铸锭进行水冷处理，直到铸锭的内部冷却到680-720℃；
S8：S7中所述的铸锭再重复2-3次步骤S6和步骤S7，然后利用水冷设备冷却到室温，得到耐冲击高速钢。
2.根据权利要求1所述的一种耐冲击高速钢的制备方法，其特征在于，所述S1中，钢水中所添加的元素按照以下重量百分比：V为0.4-0.8%、Mo为2.4-3.6%、W为0.8-1.2%、Cr为1.2-1.6%、P为1.8-2.6%、Ni为0.25-0.5%、T为0.6-1.4%。
3.根据权利要求1所述的一种耐冲击高速钢的制备方法，其特征在于，所述S1中，钢水中所添加的元素按照以下重量百分比：V为0.6%、Mo为3%、W为1%、Cr为1.4%、P为2.2%、Ni为0.375%、T为1%。
4.根据权利要求1所述的一种耐冲击高速钢的制备方法，其特征在于，所述S1中，LF+VD+ESR复合精炼的过程中需要加入脱氧剂，脱氧剂为硅钙脱。
5.根据权利要求1所述的一种耐冲击高速钢的制备方法，其特征在于，所述S2中，真空电炉以6-8℃/min的速率进行升温。
6.根据权利要求1所述的一种耐冲击高速钢的制备方法，其特征在于，所述S3中，铸锭设备为铸锭炉，且铸锭设备的内部温度设置为1400-1600℃。
7.根据权利要求1所述的一种耐冲击高速钢的制备方法，其特征在于，所述S4中，Ca处理后的铸锭中包含0.35-0.45%的Ca元素。
8.根据权利要求1所述的一种耐冲击高速钢的制备方法，其特征在于，所述S5中，Al处理后的铸锭中包含1.25-1.35%的Al元素。
9.根据权利要求1所述的一种耐冲击高速钢的制备方法，其特征在于，所述S6中，退火设备为真空退火设备，退火设备的最佳退火温度为860℃，退火设备的最佳退火时间设置为3h。
10.根据权利要求1所述的一种耐冲击高速钢的制备方法，其特征在于，所述S7中，保温设备为保温炉，保温设备的最佳保温温度为950℃，保温设备的最佳保温时间设置为40min。
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