CN110616296A - 一种弧形连铸生产高碳高合金莱氏体钢的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种弧形连铸生产高碳高合金莱氏体钢的方法，包括下述步骤：I LF采用低熔点三元渣系，经VD真空处理、钙处理并软吹，控制气体含量：[O]≤30ppmv；[N]≤180ppmv；[H]≤2ppmv；Ⅱ过热度35～45℃；采用侧孔浸入式水口，浸入式水口插入深度110～120mm；拉速0.55～0.60m/min；Ⅲ连铸开浇用40Cr13钢水，高碳高合金莱氏体钢与40Cr13异钢种连浇；IV坑式退火：退火温度820℃，保温24小时，随坑冷却至150℃以下出坑；V连铸成断面150×500mm2的小板连铸坯。本方法连铸出的小板坯，表面无需修磨处理，可替代模铸扁锭直接轧制冷作模具板材。

Description

一种弧形连铸生产高碳高合金莱氏体钢的方法
技术领域
本发明涉及模具钢连铸生产领域，尤其涉及高碳高合金莱氏体钢种的连铸领域，是一种弧形连铸机生产高合金莱氏体钢种的方法。
背景技术
工模具的发展水平是衡量一个国家制造业发展水平的重要标志之一。据预测，2017～2020年，我国工模具行业年均增速将保持在8％左右。工模具的第一大用户是汽车工业，刀具以及冷作模具在汽车行业使用量最大，高合金冷作工模具钢，其平衡组织为莱氏体，硬度高，韧性差，不利于连铸生产。国内厂家均采用模铸方锭、扁锭生产工艺，成材率低，成本高。本发明解决连铸机生产连铸高合金冷作模具钢表面及内部质量问题，能够替代模铸扁锭。
发明内容
为解决连铸机生产连铸高合金工模具钢表面及内部质量问题：本发明涉及一种弧形连铸机生产高合金冷作模具钢方法，本方法连铸出高碳高合金连铸坯，表面无裂纹,中心疏松、中心缩孔、中心裂纹均小于2.0级。能够满足下工序锻、轧质量要求。
本发明所采用的技术方案为：
1.精炼：采用低熔点三元渣系，经VD真空处理，VD后钙处理并软吹15分钟以上。控制气体含量：[O]≤30ppmv；[N]≤180ppmv；[H]≤2ppmv。
2.中间包全程氩气保护浇铸。
3.连铸：过热度35～45℃；采用侧孔浸入式水口，浸入式水口插入深度110～120mm；拉速0.55～0.60m/min；仅足辊段采用全水冷却，比水量0.05L/kg，二冷段采用空冷方式，结晶器中加入结晶保护渣。
4.电磁搅拌：采用M-EMS(结晶器电搅)电流强度300A，频率3Hz。
5.结晶保护渣：熔点985℃，碱度1.0，粘度(1300℃)10Poise。
6.连铸开浇用40Cr13钢水，高碳高合金莱氏体钢与40Cr13异钢种连浇。考虑高碳高合金莱氏体钢连铸可浇性差，单独连铸会发生与引锭杆连接的的铸坯脆裂、脆断，造成浇铸失败。本发明采用与40Cr13异钢种连浇，有效地解决此问题。
7.过渡钢水因中包过热度差异达85℃，采用向结晶器内加长度为10cm、直径20mm的钢筋冷料，降低结晶器内钢液温度，使结晶器内钢液形成正常坯壳厚度，有效解决高温漏钢问题。
8.铸坯进行拉矫机前，使用燃气枪对铸坯角部进行温度补偿，确保进拉矫机温度达890℃以上。
9.坑式退火：退火温度820℃，保温24小时，随坑冷却至150℃以下，出坑检查、修磨处理。
10.连铸成断面150×500mm2的小板连铸坯。
本发明已经成功连铸出断面150×500mm2的D2(Cr12Mo1V1)、Cr12MoV和Cr8等高碳高合金莱氏体钢种小板连铸坯，表面无裂纹，表面质量可实现无修磨；中心疏松、中心缩孔、中心裂纹均小于2.0级。可替代模铸扁锭直接轧制冷作模具板材，与模铸扁锭相比提高成材率10％左右。
具体实施方式
下面结合实例详细说明本弧形连铸机生产高碳高铬冷作模具钢的方法的具体实施方法，但本发明的具体实施方法不局限于下述实施例。
实例一
I.本实施例是在R12米三机三流弧形连铸机上进行，生产断面150×500mm2，钢种D2(Cr12Mo1V1)，液相线温度1390℃。
II.75吨钢水至LF炉取样、测温1513℃；通电升温，加300kg活性石灰、30Kg铝粉脱氧造渣、视样采用高碳铬铁调整成份。当温度、成份满足工艺要求，测温1555℃。
III.吊包至VD炉座包，测温1549℃，真空脱气处理，10分钟后真空度达70Pa，高真空保持40分钟。破空后，测温、取气体样并现场定氢；[O]：20ppmv；[N]：129ppmv；[H]：1.3ppmv。喂Ф13mm硅钙包芯线100m。加入大包覆盖剂60kg,调整氩气压力，使钢液面微动，软吹氩18分钟，测温1472℃，吊包至连铸回转台。
IV.连铸首包钢水为40Cr13，当中包剩余40Cr13钢水10吨，降低拉速到0.40m/min，中包剩余8吨，D2(Cr12Mo1V1)大包开浇。中包内钢水量控制在14吨。
V.结晶器更换为高碳高合金钢保护渣，并逐流向结晶器内加长度为10cm、直径20mm的钢筋冷料，时间15分钟左右。
VI.D2(Cr12Mo1V1)大包开浇15min测温1439℃，中包液面升满，中包内钢水量达23吨；拉速0.48m/min；25min测温1431℃；拉速0.60m/min；35min测温1426℃；拉速0.60m/min；大包结束，中包钢水量小于13吨，逐步缓慢降速至0.40m/min，中包余钢量达4吨时逐流停浇。
VII.采用侧孔浸入式水口，插入深度120mm。
VIII.采用非正弦振动，振动参数选择额定振幅2.5mm，额定振频120次/min，非正弦率20％。结晶器水量3580L/min，比水量0.05L/kg，仅足辊段全水冷却，二冷段采用空冷。
IX.采用M-EMS(结晶器电搅)电流强度300A,频率3Hz。
X.结晶器保护渣碱度1.0、熔点985℃、粘度(1300℃)10Poise、吨钢用量0.61kg/t。
XI.铸坯进行拉矫机前，使用然气枪对铸坯角部进行温度补偿，进拉矫机温度达895℃。
XII.铸坯经火切后，顺速吊入经红坯预热至200℃左右的缓冷坑，红坯入坑温度520℃。
XIII.坑式退火：退火温度820℃，保温24小时，随坑冷却至150℃以下，出坑检查、修磨处理。
XIV.本实施例生产的铸坯表面无裂纹、表面无需修磨处理，中心疏松、中心缩孔、中心裂纹均小于2.0级。
实例二
XV.本实施例是在R12米三机三流弧形连铸机上进行，生产断面150×500mm2，钢种Cr12MoV，液相线温度1390℃。
XVI.72吨钢水至LF炉取样、测温1518℃；通电升温，加300kg活性石灰、30Kg铝粉脱氧造渣、视样采用高碳铬铁调整成份。当温度、成份满足工艺要求，测温1551℃。
XVII.吊包至VD炉座包，测温1546℃，真空脱气处理，10分钟后真空度达70Pa，高真空保持38分钟。破空后，测温、取气体样并现场定氢；[O]：26ppmv；[N]：136ppmv；[H]：1.6ppmv。喂Ф13mm硅钙包芯线100m。加入大包覆盖剂60kg，调整氩气压力，使钢液面微动，软吹氩17分钟，测温1470℃，吊包至连铸回转台。
XVIII.连铸首包钢水为40Cr13，当中包剩余40Cr13钢水10吨，降低拉速到0.40m/min，中包剩余8吨，Cr12MoV大包开浇。中包内钢水量控制在13吨。
XIX.结晶器更换为高碳高合金钢保护渣，并逐流向结晶器内加长度为10cm、直径20mm的钢筋冷料，时间15分钟左右。
XX.Cr12MoV大包开浇15min，测温1436℃，中包液面升满，中包内钢水量达23吨；拉速0.48m/min；25min测温1428℃；拉速0.60m/min；35min测温1422℃；拉速0.60m/min；大包结束，中包钢水量小于13吨，逐步缓慢降速至0.40m/min，中包余钢量达4吨时逐流停浇。
XXI.采用侧孔浸入式水口，插入深度120mm。
XXII.采用非正弦振动，振动参数选择额定振幅2.5mm，额定振频120次/min，非正弦率20％。结晶器水量3580L/min，比水量0.05L/kg，仅足辊段全水冷却，二冷段采用空冷。
XXIII.采用M-EMS(结晶器电搅)电流强度300A,频率3Hz。
XXIV.结晶器保护渣碱度1.0、熔点985℃、粘度(1300℃)10Poise、吨钢用量0.62kg/t。
XXV.铸坯进行拉矫机前，使用然气枪对铸坯角部进行温度补偿，进拉矫机温度达891℃。
XXVI.铸坯经火切后，顺速吊入经红坯预热至200℃左右的缓冷坑，红坯入坑温度526℃。
XXVII.坑式退火：退火温度820℃，保温24小时，随坑冷却至150℃以下，出坑检查、修磨处理。
XXVIII.本实施例生产的铸坯表面无裂纹、表面无需修磨处理，中心疏松、中心缩孔、中心裂纹均小于2.0级。
实例三
XXIX.本实施例是在R12米三机三流弧形连铸机上进行，生产断面150×500mm2，钢种Cr8，液相线温度1392℃。
XXX.76吨钢水至LF炉取样、测温1525℃；通电升温，加300kg活性石灰、30Kg铝粉脱氧造渣、试样采用高碳铬铁调整成份。当温度、成份满足工艺要求。测温1558℃。
XXXI.吊包至VD炉座包，测温1551℃，真空脱气处理，10分钟后真空度达70Pa，高真空保持41分钟。破空后，测温、取气体样并现场定氢；[O]：23ppmv；[N]：139ppmv；[H]：1.4ppmv。喂Ф13mm硅钙包芯线100m。加大包覆盖剂60kg，调整氩气压力，使钢液面微动，软吹氩20分钟，测温1474℃，吊包至连铸回转台。
XXXII.连铸首包钢水为40Cr13，当中包剩余40Cr13钢水10吨，降低拉速到0.40m/min，中包剩余7吨，Cr8大包开浇。中包内钢水量控制在13吨。
XXXIII.结晶器更换为高碳高合金保护渣，并逐流向结晶器内加长度为10cm、直径20mm钢筋冷料，时间15分钟左右。
XXXIV.Cr8大包开浇15min测温1441℃，中包液面升满，中包内钢水量达23.5吨；拉速0.48m/min；25min测温1433℃；拉速0.60m/min；35min测温1423℃；拉速0.60m/min；大包结束，中包钢水量小于13吨，逐步缓慢降速至0.40m/min，中包余钢量达4吨时逐流停浇。
XXXV.采用侧孔浸入式水口，插入深度115mm。
XXXVI.采用非正弦振动，振动参数选择额定振幅2.5mm，额定振频120次/min，非正弦率20％。结晶器水量3580L/min,比水量0.05L/kg，仅足辊段全水冷却，二冷段采用空冷。
XXXVII.采用M-EMS(结晶器电搅)电流强度300A,频率3Hz。
XXXVIII.结晶器保护渣碱度1.0、熔点985℃、粘度(1300℃)10Poise、吨钢用量0.59kg/t。
XXXIX.铸坯进行拉矫机前，使用然气枪对铸坯角部进行温度补偿，进拉矫机温度达892℃。
XL.铸坯经火切后，顺速吊入经红坯预热至200℃左右的缓冷坑，红坯入坑温度525℃。
XLI.坑式退火：退火温度820℃，保温24小时，随坑冷却至150℃以下，出坑检查、修磨处理。
XLII.本实施例生产的铸坯表面无裂纹、表面无需修磨处理，中心疏松、中心缩孔、中心裂纹均小于2.0级。

Claims (3)

1.一种弧形连铸生产高碳高合金莱氏体钢的方法，包括下述依次的步骤：
步骤一：精炼：采用低熔点三元渣系，经VD真空处理，VD后钙处理并软吹15分钟以上，控制气体含量：[O]≤30ppmv；
[N]≤180ppmv；[H]≤2ppmv；
步骤二：连铸：过热度35～45℃；采用侧孔浸入式水口，浸入式水口插入深度110～120mm；拉速0.55～0.60m/min；仅足辊段采用全水冷却，比水量0.05L/kg，二冷段采用空冷方式；结晶器中加入结晶保护渣；
步骤三：连铸开浇用40Cr13钢水，高碳高合金莱氏体钢与40Cr13异钢种连浇；
步骤四：铸坯进行拉矫机前，使用燃气枪对铸坯角部进行温度补偿，确保进拉矫机温度达890℃以上；
步骤五：坑式退火：退火温度820℃，保温24小时，随坑冷却至150℃以下出坑；
步骤六：连铸成断面150×500mm2的小板连铸坯。
2.根据权利要求1所述的方法，它适用的钢种是D2(Cr12Mo1V1)、Cr12MoV、Cr8等高碳高合金莱氏体钢种。
3.根据权利要求1所述的方法，步骤二中结晶保护渣：熔点985℃，碱度1.0，粘度(1300℃)10Poise。
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