CN110090933B - 一种低偏析塑料模具钢的浇注工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低偏析塑料模具钢的浇注工艺，采用矩形锭模生产工艺，所述浇注工艺包括钢水过热度、钢锭锭身浇注时间、钢锭冒口浇注时间、矩形锭模重量控制；所述钢锭锭身浇注时间控制在14‑24min；所述钢锭冒口浇注时间控制在≥6min；所述矩形锭重量控制在20‑28t。本发明采用矩形锭模生产工艺，通过合理控制钢水过热度、钢锭锭身浇注时间、钢锭冒口浇注时间、矩形锭模重量，碳偏析程度明显改善，生产的矩形锭碳偏析极差值控制在0.03‑0.07%，锻件的成材率达到75%以上。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种低偏析塑料模具钢的浇注工艺。
背景技术
随着塑料制品的应用范围越来越广泛，塑料模具工业对模具钢的要求日趋提高，大型化、精密化、多腔化的发展，对模具钢的质量提出了更高的要求。
硬度均匀性是衡量模块品质的决定性指标。碳元素的偏析程度对硬度均匀性作用至关重要。长期以来，一直采用多棱锭生产模块，碳偏析一直较重，随着模块的硬度均匀性要求的不断提高，难以满足要求，一支困扰着高端模具钢的开发。
采用多棱锭生产时，随着成本压力的不断增加，需要不断减少钢锭的切头切尾，提高钢锭的利用率，这样一来，成本与质量的矛盾就凸显出来。采用多棱锭，水口冒口两端碳偏析极差值0.20-0.30%，后续热处理工艺需要反复进行，且经常导致整支模块硬度超出标准。
因此，开发一种低偏析塑料模具钢满足塑料模具工业对模具钢的要求具有重要的经济效益和社会效益。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种低偏析塑料模具钢的浇注工艺。该发明生产一种碳偏析较低的矩形锭，碳偏析极差值控制在0.03-0.07%，极大满足了高硬度均匀性模块用锭的需求。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种低偏析塑料模具钢的浇注工艺，采用矩形锭模生产工艺，所述浇注工艺包括钢水过热度、钢锭锭身浇注时间、钢锭冒口浇注时间、矩形锭模重量控制；所述钢锭锭身浇注时间控制在14-24min；所述钢锭冒口浇注时间控制在≥6min；所述矩形锭重量控制在20-28t。
本发明所述钢水过热度控制在30-50℃。
本发明所述浇注工艺生产的矩形锭碳偏析极差值控制在0.03-0.07%。
本发明所述浇注工艺生产的矩形锭锻件的成材率达到75%。
本发明所述浇注工艺包括钢水过热度、钢锭锭身浇注时间、钢锭冒口浇注时间、矩形锭模重量控制；所述钢锭锭身浇注时间控制在15min；所述钢锭冒口浇注时间控制在7min；所述矩形锭重量控制在26t。
本发明述浇注工艺包括钢水过热度、钢锭锭身浇注时间、钢锭冒口浇注时间、矩形锭模重量控制；所述钢锭锭身浇注时间控制在21min；所述钢锭冒口浇注时间控制在8min；所述矩形锭重量控制在22t。
本发明所述浇注工艺包括钢水过热度、钢锭锭身浇注时间、钢锭冒口浇注时间、矩形锭模重量控制；所述钢锭锭身浇注时间控制在22min；所述钢锭冒口浇注时间控制在6min；所述矩形锭重量控制在24t。
本发明所述浇注工艺包括钢水过热度、钢锭锭身浇注时间、钢锭冒口浇注时间、矩形锭模重量控制；所述钢锭锭身浇注时间控制在20min；所述钢锭冒口浇注时间控制在9min；所述矩形锭重量控制在27t。
本发明所述浇注工艺包括钢水过热度、钢锭锭身浇注时间、钢锭冒口浇注时间、矩形锭模重量控制；所述钢锭锭身浇注时间控制在17min；所述钢锭冒口浇注时间控制在6min；所述矩形锭重量控制在20t。
塑料模具钢标准要求碳最小值0.35%、碳最大值0.45%，碳偏析≤0.10%；锭型20-28t。
本发明设计思路：
（1）钢中溶质元素凝固时，由于各自熔点的不同，存在选分结晶的现象。碳含量熔点低，偏析倾向更重。过热度高后，凝固时间加长，选分结晶程度更重，所以控制较低的过热度，有利于减少碳偏析倾向。
（2）一般这个规格其他钢锭的锭身浇注时间控制在12-17分钟，控制相对较长时间，意味着注速变慢，缩短液相糊状区长度，降低补缩不充分的程度，减少了偏析的发展。
（3）一般这个规格其他钢锭的冒口浇注时间控制在5min以上，控制相对较长时间，冒口的补缩时间充分，能够充分补充锭身凝固时体积收缩时所需要的钢水，减少缩孔疏松的程度，降低偏析程度。
（4）通常采用20-30吨多棱锭生产大型塑料模具钢。受困于锭型的限制，多棱锭结束后的的凝固时间长达9.5-11.5小时，由于凝固时间长，元素有充分的时间进行选分结晶，熔点较低的碳元素偏析程度加剧。采用矩形锭，通过合理匹配各部位尺寸，考虑致密度的同时，突出解决了碳偏析的问题。碳偏析程度明显改善，进而硬度均匀性出现了质的飞跃，同时，锻件的成材率不但不降低，反而得到提高。
本发明一种低偏析塑料模具钢的浇注工艺，塑料模具钢碳含量及碳偏析检测方法标准参考《GB/T 20066 钢和铁的化学成分测定用试样的取样和制样方法》。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明通过控制较低的浇筑过热度，减少了碳偏析倾向。2、本发明通过控制相对较长的锭身浇注时间，减少了碳偏析的发展。3、本发明通过控制相对较长的钢锭冒口浇注时间，降低了碳偏析程度。4、本发明采用矩形锭模生产工艺，通过合理控制钢水过热度、钢锭锭身浇注时间、钢锭冒口浇注时间、矩形锭模重量，碳偏析程度明显改善，生产的矩形锭碳偏析极差值控制在0.03-0.07%，锻件的成材率达到75%以上。
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地说明。
实施例1
本实施例一种低偏析塑料模具钢的浇注工艺，采用矩形锭模生产工艺，绝热板为进口，所述浇注工艺包括钢水过热度、钢锭锭身浇注时间、钢锭冒口浇注时间、矩形锭重量控制，具体工艺步骤如下所述：
（1）钢水过热度：钢水过热度为30℃；
（2）钢锭锭身浇注时间：钢锭锭身浇注时间为15 min；
（3）钢锭冒口浇注时间：钢锭冒口浇注时间为7min；
（4）矩形锭重量：矩形锭重量为26t。
本实施例矩形锭碳最小值0.39%、碳最大值0.42%，碳偏析极差值为0.03%，锻件的成材率达到75%。
实施例2
本实施例一种低偏析塑料模具钢的浇注工艺，采用矩形锭模生产工艺，绝热板为国产，所述浇注工艺包括钢水过热度、钢锭锭身浇注时间、钢锭冒口浇注时间、矩形锭重量控制，具体工艺步骤如下所述：
（1）钢水过热度：钢水过热度为40℃；
（2）钢锭锭身浇注时间：钢锭锭身浇注时间为20 min；
（3）钢锭冒口浇注时间：钢锭冒口浇注时间为7min；
（4）矩形锭重量：矩形锭重量为25t。
本实施例矩形锭碳最小值0.40%、碳最大值0.45%，碳偏析极差值为0.05%，锻件的成材率达到76%。
实施例3
本实施例一种低偏析塑料模具钢的浇注工艺，采用矩形锭模生产工艺，绝热板为国产，所述浇注工艺包括钢水过热度、钢锭锭身浇注时间、钢锭冒口浇注时间、矩形锭模重量控制，具体工艺步骤如下所述：
（1）钢水过热度：钢水过热度为45℃；
（2）钢锭锭身浇注时间：钢锭锭身浇注时间为24 min；
（3）钢锭冒口浇注时间：钢锭冒口浇注时间为8min；
（4）矩形锭重量：矩形锭重量为28t。
本实施例矩形锭碳最小值0.38%、碳最大值0.44%，碳偏析极差值为0.06%，锻件的成材率达到75%。
实施例4
本实施例一种低偏析塑料模具钢的浇注工艺，采用矩形锭模生产工艺，绝热板为进口，所述浇注工艺包括钢水过热度、钢锭锭身浇注时间、钢锭冒口浇注时间、矩形锭重量控制，具体工艺步骤如下所述：
（1）钢水过热度：钢水过热度为48℃；
（2）钢锭锭身浇注时间：钢锭锭身浇注时间为14 min；
（3）钢锭冒口浇注时间：钢锭冒口浇注时间为7min；
（4）矩形锭重量：矩形锭重量为28t。
本实施例矩形锭碳最小值0.39%、碳最大值0.45%，碳偏析极差值为0.06%，锻件的成材率达到77%。
实施例5
本实施例一种低偏析塑料模具钢的浇注工艺，采用矩形锭模生产工艺，绝热板为国产，所述浇注工艺包括钢水过热度、钢锭锭身浇注时间、钢锭冒口浇注时间、矩形锭重量控制，具体工艺步骤如下所述：
（1）钢水过热度：钢水过热度为50℃；
（2）钢锭锭身浇注时间：钢锭锭身浇注时间为21 min；
（3）钢锭冒口浇注时间：钢锭冒口浇注时间为8min；
（4）矩形锭重量：矩形锭重量为22t。
本实施例矩形锭碳最小值0.39%、碳最大值0.43%，碳偏析极差值为0.04%，锻件的成材率达到75%。
实施例6
本实施例一种低偏析塑料模具钢的浇注工艺，采用矩形锭模生产工艺，绝热板为国产，所述浇注工艺包括钢水过热度、钢锭锭身浇注时间、钢锭冒口浇注时间、矩形锭重量控制，具体工艺步骤如下所述：
（1）钢水过热度：钢水过热度为43℃；
（2）钢锭锭身浇注时间：钢锭锭身浇注时间为22 min；
（3）钢锭冒口浇注时间：钢锭冒口浇注时间为6min；
（4）矩形锭重量：矩形锭重量为24t。
本实施例矩形锭碳最小值0.38%、碳最大值0.42%，碳偏析极差值为0.04%，锻件的成材率达到76%。
实施例7
本实施例一种低偏析塑料模具钢的浇注工艺，采用矩形锭模生产工艺，绝热板为国产，所述浇注工艺包括钢水过热度、钢锭锭身浇注时间、钢锭冒口浇注时间、矩形锭重量控制，具体工艺步骤如下所述：
（1）钢水过热度：钢水过热度为38℃；
（2）钢锭锭身浇注时间：钢锭锭身浇注时间为19 min；
（3）钢锭冒口浇注时间：钢锭冒口浇注时间为9min；
（4）矩形锭重量：矩形锭重量为21t。
本实施例矩形锭碳最小值0.39%、碳最大值0.44%，碳偏析极差值为0.05%，锻件的成材率达到75%。
实施例8
本实施例一种低偏析塑料模具钢的浇注工艺，采用矩形锭模生产工艺，绝热板为国产，所述浇注工艺包括钢水过热度、钢锭锭身浇注时间、钢锭冒口浇注时间、矩形锭重量控制，具体工艺步骤如下所述：
（1）钢水过热度：钢水过热度为44℃；
（2）钢锭锭身浇注时间：钢锭锭身浇注时间为19 min；
（3）钢锭冒口浇注时间：钢锭冒口浇注时间为10min；
（4）矩形锭重量：矩形锭重量为23t。
本实施例矩形锭碳最小值0.38%、碳最大值0.45%，碳偏析极差值为0.07%，锻件的成材率达到75.5%。
实施例9
本实施例一种低偏析塑料模具钢的浇注工艺，采用矩形锭模生产工艺，绝热板为国产，所述浇注工艺包括钢水过热度、钢锭锭身浇注时间、钢锭冒口浇注时间、矩形锭重量控制，具体工艺步骤如下所述：
（1）钢水过热度：钢水过热度为42℃；
（2）钢锭锭身浇注时间：钢锭锭身浇注时间为20 min；
（3）钢锭冒口浇注时间：钢锭冒口浇注时间为9min；
（4）矩形锭重量：矩形锭重量为27t。
本实施例矩形锭碳最小值0.39%、碳最大值0.43%，碳偏析极差值为0.04%，锻件的成材率达到75%。
实施例10
本实施例一种低偏析塑料模具钢的浇注工艺，采用矩形锭模生产工艺，绝热板为国产，所述浇注工艺包括钢水过热度、钢锭锭身浇注时间、钢锭冒口浇注时间、矩形锭重量控制，具体工艺步骤如下所述：
（1）钢水过热度：钢水过热度为39℃；
（2）钢锭锭身浇注时间：钢锭锭身浇注时间为20 min；
（3）钢锭冒口浇注时间：钢锭冒口浇注时间为7min；
（4）矩形锭重量：矩形锭重量为27t。
本实施例矩形锭碳最小值0.38%、碳最大值0.45%，碳偏析极差值为0.07%，锻件的成材率达到75.6%。
实施例11
本实施例一种低偏析塑料模具钢的浇注工艺，采用矩形锭模生产工艺，绝热板为国产，所述浇注工艺包括钢水过热度、钢锭锭身浇注时间、钢锭冒口浇注时间、矩形锭重量控制，具体工艺步骤如下所述：
（1）钢水过热度：钢水过热度为35℃；
（2）钢锭锭身浇注时间：钢锭锭身浇注时间为17 min；
（3）钢锭冒口浇注时间：钢锭冒口浇注时间为6min；
（4）矩形锭重量：矩形锭重量为20t。
本实施例矩形锭碳最小值0.39%、碳最大值0.43%，碳偏析极差值为0.04%，锻件的成材率达到76%。
对比例1
本对比例一种塑料模具钢的浇注工艺，采用多棱锭模生产工艺，绝热板为进口，所述浇注工艺包括钢水过热度、钢锭锭身浇注时间、钢锭冒口浇注时间、多棱锭重量控制，具体工艺步骤如下所述：
（1）钢水过热度：钢水过热度为45℃；
（2）钢锭锭身浇注时间：钢锭锭身浇注时间为12 min；
（3）钢锭冒口浇注时间：钢锭冒口浇注时间为7min；
（4）多棱锭重量：多棱锭重量为20t。
本实施例多棱锭碳最小值0.32%、碳最大值0.57%，碳偏析极差值为0.25%。
对比例2
本对比例一种塑料模具钢的浇注工艺，采用多棱锭模生产工艺，绝热板为进口，所述浇注工艺包括钢水过热度、钢锭锭身浇注时间、钢锭冒口浇注时间、多棱锭模重量控制，具体工艺步骤如下所述：
（1）钢水过热度：钢水过热度为48℃；
（2）钢锭锭身浇注时间：钢锭锭身浇注时间为16 min；
（3）钢锭冒口浇注时间：钢锭冒口浇注时间为8min；
（4）多棱锭重量：多棱锭重量为28t。
本实施例多棱锭碳最小值0.30%、碳最大值0.60%，碳偏析极差值为0.30%。
对比例3
本对比例一种塑料模具钢的浇注工艺，采用多棱锭模生产工艺，绝热板为国产，所述浇注工艺包括钢水过热度、钢锭锭身浇注时间、钢锭冒口浇注时间、多棱锭模重量控制，具体工艺步骤如下所述：
（1）钢水过热度：钢水过热度为51℃；
（2）钢锭锭身浇注时间：钢锭锭身浇注时间为14 min；
（3）钢锭冒口浇注时间：钢锭冒口浇注时间为7min；
（4）多棱锭重量：多棱锭模重量为25t。
本实施例多棱锭碳最小值0.29%、碳最大值0.55%，碳偏析极差值为0.26%。
对比例4
本对比例一种塑料模具钢的浇注工艺，采用多棱锭模生产工艺，绝热板为国产，所述浇注工艺包括钢水过热度、钢锭锭身浇注时间、钢锭冒口浇注时间、多棱锭重量控制，具体工艺步骤如下所述：
（1）钢水过热度：钢水过热度为49℃；
（2）钢锭锭身浇注时间：钢锭锭身浇注时间为17 min；
（3）钢锭冒口浇注时间：钢锭冒口浇注时间为9min；
（4）多棱锭重量：多棱锭重量为28t。
本实施例多棱锭碳最小值0.33%、碳最大值0.56%，碳偏析极差值为0.23%。
对比例5
本对比例一种塑料模具钢的浇注工艺，采用多棱锭模生产工艺，绝热板为国产，所述浇注工艺包括钢水过热度、钢锭锭身浇注时间、钢锭冒口浇注时间、多棱锭重量控制，具体工艺步骤如下所述：
（1）钢水过热度：钢水过热度为53℃；
（2）钢锭锭身浇注时间：钢锭锭身浇注时间为15 min；
（3）钢锭冒口浇注时间：钢锭冒口浇注时间为7min；
（4）多棱锭重量：多棱锭重量为26t。
本实施例多棱锭碳最小值0.37%、碳最大值0.55%，碳偏析极差值为0.18%。
实施例与对比例结果分析：
对比例1降低多棱锭的钢水吊包过热度、 锭身浇注时间， 碳偏析没有改善。
对比例2-3，延长冒口浇注时间，碳偏析没有改善。
对比例4-5，采用新型进口绝热板、延长冒口浇注时间，碳偏析没有明显改善。
实施例1-11，采用矩形锭模工艺，采取较低热度、延长锭身浇注时间、延长冒口浇注时间，碳偏析明显改善。
本发明生产的矩形钢锭致密度，即内部质量（超声波探伤质量水平）也随之明显改进，超声探伤合格率显著提高，模块成材率显著提高，性能指标全部符合客户要求。本发明成功改善塑料模具钢的碳偏析状况，满足了高端用户的要求，极大引领了大型高端塑料模具钢产品的开发，质量效益及经济效益显著。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 (8)
1.一种低偏析塑料模具钢的浇注工艺，其特征在于，采用矩形锭模生产工艺，所述浇注工艺包括钢水过热度、钢锭锭身浇注时间、钢锭冒口浇注时间、矩形锭模重量控制；所述钢锭锭身浇注时间控制在14-24min；所述钢锭冒口浇注时间控制在≥6min；所述塑料模具钢C含量为0.35-0.45%，碳偏析≤0.10%，矩形锭重量控制在20-28t，所述钢水过热度控制在30-48℃。
2.根据权利要求1所述的一种低偏析塑料模具钢的浇注工艺，其特征在于，所述浇注工艺生产的矩形锭碳偏析极差值控制在0.03-0.07%。
3.根据权利要求1或2所述的一种低偏析塑料模具钢的浇注工艺，其特征在于，所述浇注工艺生产的矩形锭，锻件的成材率≥75%。
4.根据权利要求1或2所述的一种低偏析塑料模具钢的浇注工艺，其特征在于，所述钢锭锭身浇注时间控制在15min；所述钢锭冒口浇注时间控制在7min；所述矩形锭重量控制在26t。
5.根据权利要求1或2所述的一种低偏析塑料模具钢的浇注工艺，其特征在于，所述钢锭锭身浇注时间控制在21min；所述钢锭冒口浇注时间控制在8min；所述矩形锭重量控制在22t。
6.根据权利要求1或2所述的一种低偏析塑料模具钢的浇注工艺，其特征在于，所述钢锭锭身浇注时间控制在22min；所述钢锭冒口浇注时间控制在6min；所述矩形锭重量控制在24t。
7.根据权利要求1或2所述的一种低偏析塑料模具钢的浇注工艺，其特征在于，所述钢锭锭身浇注时间控制在20min；所述钢锭冒口浇注时间控制在9min；所述矩形锭重量控制在27t。
8.根据权利要求1或2所述的一种低偏析塑料模具钢的浇注工艺，其特征在于，所述钢锭锭身浇注时间控制在17min；所述钢锭冒口浇注时间控制在6min；所述矩形锭重量控制在20t。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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