CN113684412A - 一种塑料模具钢zw636的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种塑料模具钢ZW636的生产方法，所述生产方法包括：对含钒铁水依次进行提钒吹炼和脱硫，得到脱硫后半钢；混合所述脱硫后半钢和含镍生铁，依次进行转炉炼钢、钢包精炼和真空精炼，得到处理后钢水；对所述处理后钢水依次进行圆坯连铸和铸坯缓冷，得到塑料模具钢ZW636；所述生产方法中在转炉炼钢中兑入半钢水，加入含镍生铁，不在加入额外废钢，提高转炉终点镍含量，能够克服现有技术存在的合金加入后钢水温降大、钢包精炼快速造渣升温、钢水纯净度低、连铸大圆坯内部质量和表面质量存在缺陷的不足，能够大幅度降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及塑料模具钢ZW636技术领域，尤其涉及一种塑料模具钢ZW636的生产方法。
背景技术
塑料模具钢是一种用于塑料制作的模具钢。塑料模具材料主要以模具钢为主，模具钢的发展推动了工业产品向高级化、多样化、个性化、高附加值的方向发展。但现有技术存在有合金加入后钢水温降大、钢包精炼中快速造渣升温、钢水纯净度低、连铸大圆坯内部质量和表面质量存在缺陷等问题。
CN110157984B公开了一种高均匀性高抛光型塑料模具钢ZW636及其制备方法，所述制备方法包括电极坯软化退火、保护气氛电渣重熔、电渣锭锻造加热、锻造变形、退火及细化晶粒热处理、淬火热处理、第一次回火和第二次回火，但所述制备方法得到的塑料模具钢ZW636成分均匀，具有高抛光的性能，并不涉及提高连铸大圆坯内部质量和表面质量。
CN103866197B公开了一种具有抗腐蚀性的塑料模具钢及其制造方法，所述制造方法包括将原料依次经过下料、锻造钢锭、保温回火、粗加工、热轧、高温回火、精加工、锻造、回火、冷却后得到塑料模具钢产品；但所述制备方法为提高塑料模具钢的抗腐蚀性，并不涉及提高连铸大圆坯内部质量和表面质量。
CN107974623A公开了一种塑料模具钢及其制作方法，所述制造方法包括：坯料检查和初炼，钢包精炼，真空脱气，氩气保护浇锭，多向锻造，正火、扩氢退火热处理，超声波预探伤检测，淬火、回火预硬化热处理，成品检测以及合格标识入库；但所述制备方法涉及具体ZW636的制造方法。
因此，有必要开发一种能够提高连铸大圆坯内部质量和表面质量，制备方法过程可控的塑料模具钢ZW636的生产方法。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种塑料模具钢ZW636的生产方法，所述生产方法对含钒铁水依次进行提钒吹炼、脱硫、转炉炼钢、钢包精炼、真空精炼、圆坯连铸和铸坯缓冷，得到塑料模具钢ZW636，所述生产方法中在转炉炼钢中兑入半钢水，加入含镍生铁，不在加入额外废钢，利用转炉吹炼过程温度融化含镍生铁，提高转炉终点镍含量，能够克服现有技术存在的合金加入后钢水温降大、钢包精炼快速造渣升温、钢水纯净度低、连铸大圆坯内部质量和表面质量存在缺陷的不足，能够大幅度降低生产成本，又能生产满足需要的ZW636大圆坯。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种塑料模具钢ZW636的生产方法，所述生产方法包括以下步骤：
(1)对含钒铁水依次进行提钒吹炼和脱硫，得到脱硫后半钢；
(2)混合步骤(1)所述脱硫后半钢和含镍生铁，依次进行转炉炼钢、钢包精炼和真空精炼，得到处理后钢水；
(3)对步骤(2)所述处理后钢水依次进行圆坯连铸和铸坯缓冷，得到塑料模具钢ZW636。
本发明对含钒铁水进行提钒吹炼，提取铁水钒元素；再进行脱硫，降低半钢中的硫含量；在炼钢转炉兑入半钢水，加入含镍生铁，不需再加入额外废钢，利用含镍生铁中镍元素不氧化的原理，在炼钢转炉进行吹炼，既降低了废钢投入量，收得了铁元素，又降低了出钢时加入高价镍板，降低了钢水温降，在保持镍元素一致、镍合金化成本基本不变的前提下，降低了废钢成本，利用转炉吹炼过程的温度融化含镍生铁，提高转炉终点镍含量；钢包精炼通过做好过程脱氧、控制白渣的保持时间及离站温度；随后进行真空精炼，进行抽真空处理，降低钢中N、H含量，并进行软吹处理，促进夹杂物上浮；钢水连铸浇铸成大圆坯，控制过程温度与拉速，提高铸坯内部质量；铸坯缓冷，从而改善铸坯内部和表面质量。通过控制生产方法中一系列的操作步骤和条件控制，从而生产得到满足需要的ZW636大圆坯，克服现有技术存在的合金加入后钢水温降大、钢包精炼快速造渣升温、钢水纯净度低、连铸大圆坯内部质量和表面质量存在缺陷的不足，大幅度降低生产成本。
优选地，步骤(1)所述提钒吹炼的温度为1360～1400℃，例如可以是1360℃、1365℃、1370℃、1375℃、1380℃、1385℃、1390℃、1395℃或1400℃等。
本发明提钒吹炼的终点温度为1360～1400℃，能够降低半钢中的钒含量，提钒过程是铁水中铁、钒、碳、硅、锰、钛、磷、硫等元素的氧化反应过程，这些元素的氧化反应取决于铁水本身的化学成分以及提钒吹炼时的热力学和动力学条件。从热力学角度来看，在氧势图中硅、钛的氧化优先，钒的氧化滞后，同时碳氧势线与钒氧势线有一个交点，此点对应的温度称为碳钒转化温度。低于此温度，钒优先于碳氧化，高于此温度，碳优先于钒氧化，抑制了钒的氧化。提钒就是利用上述选择氧化的原理，采用氧气将铁水中的钒氧化成高价稳定的钒氧化物制取钒渣的一种物理化学反应过程。在实际提钒过程中，钒的转化温度随着铁水中的钒浓度变化和氧分压的变化而变化，钒的最佳氧化温度区间为1330～1360℃，终点温度的合理控制范围为1360～1420℃。既能保证半钢残钒的降低，又能保证炼钢所需的温度要求，避免大量碳烧损导致半钢碳低。
优选地，所述提钒吹炼中加入提钒物料。
优选地，所述提钒物料包括竖炉球团和氧化铁皮。
优选地，所述竖炉球团的加入量为20～30kg/t，例如可以是20kg/t、22kg/t、24kg/t、26kg/t、28kg/t或30kg/t等。
优选地，所述氧化铁皮的加入量为10～15kg/t，例如可以是10kg/t、11kg/t、12kg/t、13kg/t、14kg/t或15kg/t等。
优选地，所述提钒吹炼的转炉供氧强度为2～2.3m3/t·min，例如可以是2m3/t·min、2.1m3/t·min、2.2m3/t·min或2.3m3/t·min等。
优选地，所述供氧吹炼的时间为5～6min，例如可以是5min、5.2min、5.4min、5.6min、5.8min或6min等。
优选地，所述提钒吹炼后的半钢中C含量≥3.5wt％，例如可以是3.5wt％、3.6wt％、3.7wt％、3.8wt％、3.9wt％、4wt％、4.1wt％、4.2wt％、4.3wt％等。
优选地，所述提钒吹炼后的半钢中Mn含量≥0.05wt％，例如可以是0.05wt％、0.06wt％、0.07wt％、0.08wt％、0.09wt％、0.1wt％、0.12wt％、0.13wt％或0.14wt％等。
优选地，所述提钒吹炼后的半钢中V含量≤0.04wt％，例如可以是0.04wt％、0.03wt％、0.02wt％或0.01wt％等。
优选地，步骤(1)所述脱硫包括KR脱硫或复合喷吹脱硫。
优选地，所述脱硫中加入脱硫剂。
优选地，所述脱硫剂包括石灰粉、萤石粉和铝粉。
优选地，所述脱硫剂中石灰粉的加入量为8～10kg/t，例如可以是8kg/t、8.2kg/t、8.4kg/t、8.6kg/t、8.8kg/t、9kg/t、9.2kg/t、9.4kg/t、9.6kg/t、9.8kg/t或10kg/t等。
优选地，所述脱硫剂中萤石粉的加入量为1～1.5kg/t，例如可以是1kg/t、1.1kg/t、1.2kg/t、1.3kg/t、1.4kg/t或1.5kg/t等。
优选地，所述脱硫剂中铝粉的加入量为0.5～1kg/t，例如可以是0.5kg/t、0.6kg/t、0.7kg/t、0.8kg/t、0.9kg/t或1kg/t等。
优选地，所述脱硫在第一搅拌下进行。
优选地，所述第一搅拌的时间为12～15min，例如可以是12min、12.5min、13min、13.5min、14min、14.5min或15min等。
优选地，所述脱硫后半钢中硫含量≤0.01wt％，例如可以是0.01wt％、0.009wt％、0.008wt％、0.007wt％、0.006wt％或0.005wt％等。
优选地，步骤(2)所述含镍生铁中镍含量≥10wt％，例如可以是10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％或15wt％等。
优选地，所述含镍生铁中硅含量为3～4wt％，例如可以是3wt％、3.2wt％、3.4wt％、3.6wt％、3.8wt％或4wt％等。
优选地，所述含镍生铁中碳含量≤3wt％，例如可以是3wt％、2.8wt％、2.6wt％、2.4wt％、2.2wt％或2wt％等。
优选地，所述含镍生铁中磷含量≤0.03wt％，例如可以是0.03wt％、0.025wt％、0.02wt％、0.015wt％、0.01wt％或0.005wt％等。
优选地，所述含镍生铁中硫含量≤0.16wt％，例如可以是0.16wt％、0.15wt％、0.14wt％、0.13wt％、0.12wt％或0.11wt％等。
优选地，所述含镍生铁的加入量为90～110kg/t，例如可以是90kg/t、92kg/t、94kg/t、96kg/t、98kg/t、100kg/t、102kg/t、104kg/t、106kg/t、108kg/t或110kg/t等。
优选地，所述转炉炼钢中加入造渣物料。
优选地，所述造渣物料包括化渣球、磁选粉球、石灰或镁球中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为：化渣球和磁选粉球的组合，磁选粉球和石灰的组合，石灰和镁球的组合，化渣球、磁选粉球和石灰的组合等。
优选地，所述造渣物料中化渣球的加入量为6～10kg/t，例如可以是6kg/t、6.4kg/t、6.8kg/t、7.2kg/t、7.6kg/t、8kg/t、8.4kg/t、8.8kg/t、9.2kg/t、9.6kg/t或10kg/t等。
优选地，所述造渣物料中磁选粉球的加入量为8～15kg/t，例如可以是8kg/t、8.5kg/t、9kg/t、9.5kg/t、10kg/t、10.5kg/t、11kg/t、12.5kg/t、13kg/t、13.5kg/t、14kg/t、14.5kg/t或15kg/t等。
优选地，所述造渣物料中石灰的加入量为30～40kg/t，例如可以是30kg/t、31kg/t、32kg/t、33kg/t、34kg/t、35kg/t、36kg/t、37kg/t、38kg/t、39kg/t或40kg/t等。
优选地，所述造渣物料中镁球的加入量为5～10kg/t，例如可以是5kg/t、5.5kg/t、6kg/t、6.5kg/t、7kg/t、7.5kg/t、8kg/t、8.5kg/t、9kg/t、9.5kg/t或10kg/t等。
优选地，步骤(2)所述转炉炼钢中进行吹氧。
优选地，所述吹氧的时间为10～12min，例如可以是10min、10.2min、10.4min、10.6min、10.8min、11min、11.2min、11.4min、11.6min、11.8min或12min等。
优选地，所述转炉炼钢在第二搅拌下进行。
优选地，所述第二搅拌的转速为80～85r/min，例如可以是80r/min、81r/min、82r/min、83r/min、84r/min或85r/min等。
优选地，所述转炉炼钢的终点温度为1600～1650℃，例如可以是1600℃、1605℃、1610℃、1615℃、1620℃、1625℃、1630℃、1635℃、1640℃、1645℃或1650℃等。
优选地，所述转炉炼钢后钢水的碳含量为0.08～0.15wt％，例如可以是0.08wt％、0.09wt％、0.1wt％、0.11wt％、0.12wt％、0.13wt％、0.14wt％或0.15wt％等。
优选地，所述转炉炼钢后钢水的磷含量≤0.006wt％，例如可以是0.006wt％、0.005wt％、0.004wt％、0.003wt％、0.002wt％或0.001wt％等。
优选地，所述转炉炼钢的出钢过程中加入铁源、脱氧剂和造渣剂。
优选地，所述铁源包括碳锰铁、钼铁、钒铁或硅铁中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合为：碳锰铁和钼铁的组合，钼铁和钒铁的组合，钒铁和硅铁的组合，碳锰铁、钼铁和钒铁的组合等。
优选地，所述脱氧剂包括铝锭和/或铝铁。
优选地，所述造渣剂包括石灰和/或精炼渣。
本发明中转炉炼钢的出钢过程控制炉内钢液面位于窗口内沿以上，采用双滑板挡渣，防止出钢下渣。
优选地，步骤(2)所述钢包精炼通入氩气进行第三搅拌。
优选地，所述钢包精炼中进行通电。优选地，所述通电采用的电极包括石墨电极。
优选地，所述钢包精炼中加入扩散脱氧剂。
优选地，所述扩散脱氧剂包括铝粉和/或碳化硅。
优选地，所述扩散脱氧剂中铝粉的加入量为0.3～1kg/t，例如可以是0.3kg/t、0.4kg/t、0.5kg/t、0.6kg/t、0.7kg/t、0.8kg/t、0.9kg/t或1kg/t等。
优选地，所述扩散脱氧剂中碳化硅的加入量为1～1.3kg/t，例如可以是1kg/t、1.1kg/t、1.2kg/t或1.3kg/t等。
优选地，所述第三搅拌的时间≥65min，例如可以是65min、66min、67min、68min、69min、70min、71min、72min、73min、74min或75min等。
优选地，所述钢包精炼中产生白渣。
优选地，所述白渣的保持时间≥15min，例如可以是15min、16min、17min、18min、19min、20min、21min、22min、23min、24min或25min等。
优选地，对所述白渣进行化学成分分析。
优选地，所述白渣保持后加入中碳铬铁。
优选地，所述中碳铬铁的加入量依据白渣的化学成分分析结果确定。
优选地，所述钢包精炼后钢水的温度为1596～1626℃，例如可以是1596℃、1601℃、1606℃、1611℃、1616℃、1621℃或1626℃等。
本发明钢包精炼后钢水的温度为1596～1626℃，能够保证钢水成分均匀，避免过高温度侵蚀钢包和温度偏低成分不均。
优选地，步骤(2)所述真空精炼通入氩气进行第四搅拌。
优选地，所述真空精炼前进行抽真空。
优选地，所述抽真空的时间为6～10min，例如可以是6min、6.5min、7min、7.5min、8min、8.5min、9min、9.5min或10min等。
优选地，所述抽真空后的真空度≤67Pa，例如可以是67Pa、66Pa、65Pa、64Pa、63Pa、62Pa、61Pa或60Pa等。
优选地，所述抽真空后保持真空度的时间为15～20min，例如可以是15min、15.5min、16min、16.5min、17min、17.5min、18min、18.5min、19min、19.5min或20min等。
优选地，所述保持真空度后进行破空。
优选地，所述破空后加入保温剂。
优选地，所述保温剂包括碳化稻壳。
优选地，所述碳化稻壳的加入量为1～1.5kg/t，例如可以是1kg/t、1.1kg/t、1.2kg/t、1.3kg/t、1.4kg/t或1.5kg/t等。
优选地，加入所述碳化稻壳后进行软吹。
优选地，所述软吹的时间为13～20min，例如可以是13min、14min、15min、16min、17min、18min、19min或20min等。
优选地，步骤(2)所述处理后钢水的温度为1536～1556℃，例如可以是1536℃、1541℃、1546℃、1551℃或1556℃等。
优选地，步骤(3)所述圆坯连铸采用全程保护浇铸。
优选地，所述全程保护浇铸采用依次为整体式水口、大包长水口、密封垫和中包充氩的结构。
圆坯连铸过程中使用的结晶器保护渣包括低碳高铬保护渣，其中开浇液面高度≥400mm。
本发明中圆坯连铸后得到的铸坯的尺寸与拉速相关，
规格铸坯的拉速为0.46m/min，
规格铸坯的拉速为0.32m/min，
规格铸坯的拉速为0.21m/min。
优选地，所述中包的温度≥1000℃，例如可以是1000℃、1010℃、1020℃、1030℃、1040℃、1050℃或1060℃等。
优选地，所述圆坯连铸中钢水的过热度为15～30℃，例如可以是15℃、18℃、20℃、22℃、24℃、26℃、28℃或30℃等。
优选地，所述圆坯连铸后得到铸坯。
优选地，所述铸坯进行铸坯缓冷。
优选地，步骤(3)所述铸坯缓冷在缓冷坑中进行。
优选地，所述缓冷坑的宽度≤6m，例如可以是6m、5.8m、5.6m、5.4m、5.2m、5m、4.8m、4.6m、4.4m、4.2m或4m等。
优选地，所述铸坯缓冷的入坑温度为500～530℃，例如可以是500℃、503℃、506℃、509℃、512℃、515℃、518℃、521℃、524℃、527℃或530℃等。
优选地，所述铸坯缓冷的出坑温度为150～180℃，例如可以是150℃、153℃、156℃、159℃、162℃、165℃、168℃、171℃、174℃、177℃或180℃等。
优选地，所述铸坯缓冷的时间≥48h，例如可以是48h、49h、50h、51h、52h、53h、54h、55h或56h等。
本发明铸坯缓冷时在铸坯两端使用保温帽保温，保证端部及中间部位温降一致。
优选地，所述铸坯缓冷包括采用先进先出的方式。
本发明中得到的塑料模具钢ZW636中碳含量为0.2～0.3wt％，硅含量为0.1～0.4wt％，锰含量为1.2～1.6wt％，磷含量≤0.01wt％，硫含量≤0.005wt％，铬含量为1.2～1.8wt％，镍含量为0.9～1.2wt％，钼含量为0.48～0.7wt％，钒含量为0.08～0.15wt％，铝含量为0.015～0.03wt％。
作为本发明优选的技术方案，所述生产方法包括以下步骤：
(1)对含钒铁水进行提钒吹炼5～6min，加入提钒物料，转炉供氧强度为2～2.3m3/t·min，保持提钒吹炼的终点温度为1360～1400℃，其中提钒物料中包括竖炉球团20～30kg/t、氧化铁皮10～15kg/t；
提钒吹炼后加入脱硫剂，在第一搅拌下进行脱硫12～15min，得到硫含量≤0.01wt％的脱硫后半钢；
(2)混合步骤(1)所述脱硫后半钢和含镍生铁，其中含镍生铁的加入量为90～110kg/t，含镍生铁中镍含量≥10wt％、硅含量为3～4wt％、碳含量≤3wt％、磷含量≤0.03wt％、硫含量≤0.16wt％，混合后加入造渣物料；
在第二搅拌下进行转炉炼钢，控制10～12min的吹氧，转炉炼钢的终点温度为1600～1650℃，转炉炼钢后钢水的碳含量为0.08～0.15wt％，磷含量≤0.006wt％，转炉炼钢的出钢过程中加入铁源、脱氧剂和造渣剂；
转炉炼钢后在通电下进行钢包精炼，通入氩气进行第三搅拌≥65min，加入扩散脱氧剂，产生白渣并保持≥15min，钢包精炼后钢水的温度为1596～1626℃；
钢包精炼后进行真空精炼，通入氩气进行第四搅拌，真空精炼前进行抽真空6～10min，抽真空后的真空度≤67Pa，并保持真空度15～20min，破空加入1～1.5kg/t保温剂，软吹13～20min，得到1536～1556℃的处理后钢水；
(3)对步骤(2)所述处理后钢水采用依次为整体式水口、大包长水口、密封垫和中包充氩的结构进行全程保护浇铸，其中中包的温度≥1000℃，钢水的过热度为15～30℃，得到铸坯；
对铸坯进行在宽度≤6m的缓冷坑进行铸坯缓冷≥48h，铸坯缓冷的入坑温度为500～530℃，出坑温度为150～180℃，得到塑料模具钢ZW636。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明提供的塑料模具钢ZW636的生产方法，所述生产方法对含钒铁水依次进行提钒吹炼、脱硫、转炉炼钢、钢包精炼、真空精炼、圆坯连铸和铸坯缓冷，得到塑料模具钢ZW636，所述生产方法中在转炉炼钢中兑入半钢水，加入含镍生铁，不在加入额外废钢，利用转炉吹炼过程温度融化含镍生铁，提高转炉终点镍含量；
(2)本发明提供的塑料模具钢ZW636的生产方法，所述生产方法能够克服现有技术存在的合金加入后钢水温降大、钢包精炼快速造渣升温、钢水纯净度低、连铸大圆坯内部质量和表面质量存在缺陷的不足，能够大幅度降低生产成本，又能生产满足需要的ZW636大圆坯。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
一、实施例
实施例1
本实施例提供一种所述塑料模具钢ZW636的生产方法，所述生产方法包括以下步骤：
(1)对含钒铁水进行提钒吹炼5.5min，在1380℃下加入提钒物料，转炉供氧强度为2.2m3/t·min，保持提钒吹炼的终点温度为1380℃，其中提钒物料中包括25kg/t、氧化铁皮13kg/t；
提钒吹炼后脱硫剂，其中脱硫剂包括9kg/t的石灰粉、1.3kg/t的萤石粉和0.8kg/t的铝粉，在转速为83r/min的第一搅拌下进行脱硫13min，得到硫含量为0.01wt％的脱硫后半钢；
(2)混合步骤(1)所述脱硫后半钢和含镍生铁，其中含镍生铁的加入量为100kg/t，含镍生铁中镍含量为10.05wt％、硅含量为3.39wt％、碳含量为2.58wt％、磷含量为0.03wt％、硫含量为0.16wt％，混合后加入造渣物料，其中造渣物料包括8kg/t的化渣球、11kg/t的磁选粉球、35kg/t的石灰以及8kg/t的镁球；
在转速为83r/min的第二搅拌下进行转炉炼钢，控制11min的吹氧，转炉炼钢的终点温度为1625℃，转炉炼钢后钢水的碳含量为0.1wt％，磷含量为0.006wt％，转炉炼钢的出钢过程中加入铁源、脱氧剂和造渣剂，其中铁源为碳锰铁、钼铁、钒铁和硅铁，脱氧剂为铝锭，造渣剂为石灰和精炼渣；
转炉炼钢后在通电下进行钢包精炼，通入氩气进行第三搅拌70min，加入扩散脱氧剂，其中扩散脱氧剂包括0.6kg/t的铝粉和1.1kg/t的碳化硅，产生白渣并保持15min，对白渣进行化学成分分析加入中碳铬铁，钢包精炼后钢水的温度为1610℃；
钢包精炼后进行真空精炼，通入氩气进行第四搅拌，真空精炼前进行抽真空8min，抽真空后的真空度为67Pa，并保持真空度18min，破空加入1.25kg/t碳化稻壳，软吹16min，得到1545℃的处理后钢水；
(3)对步骤(2)所述处理后钢水采用依次为整体式水口、大包长水口、密封垫和中包充氩的结构进行全程保护浇铸，其中中包的温度为1000℃，钢水的过热度为25℃，得到铸坯；
对铸坯进行在宽度为6m的缓冷坑进行采用先进先出的方式的铸坯缓冷50h，铸坯缓冷的入坑温度为515℃，出坑温度为175℃，得到塑料模具钢ZW636。
实施例2
本实施例提供一种所述塑料模具钢ZW636的生产方法，所述生产方法包括以下步骤：
(1)对含钒铁水进行提钒吹炼5min，在1360℃下加入提钒物料，转炉供氧强度为2.3m3/t·min，保持提钒吹炼的终点温度为1360℃，其中提钒物料中包括20kg/t、氧化铁皮15kg/t；
提钒吹炼后脱硫剂，其中脱硫剂包括8kg/t的石灰粉、1.5kg/t的萤石粉和1kg/t的铝粉，在转速为80r/min的第一搅拌下进行脱硫15min，得到硫含量≤0.01wt％的脱硫后半钢；
(2)混合步骤(1)所述脱硫后半钢和含镍生铁，其中含镍生铁的加入量为90kg/t，含镍生铁中镍含量为10wt％、硅含量为3wt％、碳含量为3wt％、磷含量为0.03wt％、硫含量为0.16wt％，混合后加入造渣物料，其中造渣物料包括6kg/t的化渣球、15kg/t的磁选粉球、40kg/t的石灰以及5kg/t的镁球；
在转速为85r/min的第二搅拌下进行转炉炼钢，控制12min的吹氧，转炉炼钢的终点温度为1650℃，转炉炼钢后钢水的碳含量为0.08wt％，磷含量为0.006wt％，转炉炼钢的出钢过程中加入铁源、脱氧剂和造渣剂，其中铁源为碳锰铁、钼铁和硅铁，脱氧剂为铝铁，造渣剂为精炼渣；
转炉炼钢后在通电下进行钢包精炼，通入氩气进行第三搅拌70min，加入扩散脱氧剂，其中扩散脱氧剂包括0.3kg/t的铝粉和1kg/t的碳化硅，产生白渣并保持20min，对白渣进行化学成分分析加入中碳铬铁，钢包精炼后钢水的温度为1626℃；
钢包精炼后进行真空精炼，通入氩气进行第四搅拌，真空精炼前进行抽真空10min，抽真空后的真空度为66Pa，并保持真空度20min，破空加入1.5kg/t碳化稻壳，软吹20min，得到1556℃的处理后钢水；
(3)对步骤(2)所述处理后钢水采用依次为整体式水口、大包长水口、密封垫和中包充氩的结构进行全程保护浇铸，其中中包的温度为1000℃，钢水的过热度为30℃，得到铸坯；
对铸坯进行在宽度为6m的缓冷坑进行采用先进先出的方式的铸坯缓冷为48h，铸坯缓冷的入坑温度为530℃，出坑温度为180℃，得到塑料模具钢ZW636。
实施例3
本实施例提供一种所述塑料模具钢ZW636的生产方法，所述生产方法包括以下步骤：
(1)对含钒铁水进行提钒吹炼6min，在1400℃下加入提钒物料，转炉供氧强度为2m3/t·min，保持提钒吹炼的终点温度为1400℃，其中提钒物料中包括30kg/t、氧化铁皮10kg/t；
提钒吹炼后脱硫剂，其中脱硫剂包括10kg/t的石灰粉、1kg/t的萤石粉和0.5g/t的铝粉，在转速为85r/min的第一搅拌下进行脱硫12min，得到硫含量≤0.01wt％的脱硫后半钢；
(2)混合步骤(1)所述脱硫后半钢和含镍生铁，其中含镍生铁的加入量为90～110kg/t，含镍生铁中镍含量为10wt％、硅含量为4wt％、碳含量为3wt％、磷含量为0.03wt％、硫含量为0.16wt％，混合后加入造渣物料，其中造渣物料包括10kg/t的化渣球、8kg/t的磁选粉球、30kg/t的石灰以及10kg/t的镁球；
在转速为80r/min的第二搅拌下进行转炉炼钢，控制10min的吹氧，转炉炼钢的终点温度为1600℃，转炉炼钢后钢水的碳含量为0.15wt％，磷含量为0.006wt％，转炉炼钢的出钢过程中加入铁源、脱氧剂和造渣剂，其中铁源为……碳锰铁和硅铁，脱氧剂为铝锭和铝铁，造渣剂为石灰；
转炉炼钢后在通电下进行钢包精炼，通入氩气进行第三搅拌65min，加入扩散脱氧剂，其中扩散脱氧剂包括1kg/t的铝粉和1.3kg/t的碳化硅，产生白渣并保持15min，对白渣进行化学成分分析加入中碳铬铁，钢包精炼后钢水的温度为1596℃；
钢包精炼后进行真空精炼，通入氩气进行第四搅拌，真空精炼前进行抽真空6min，抽真空后的真空度为67Pa，并保持真空度15min，破空加入1kg/t碳化稻壳，软吹13min，得到1536℃的处理后钢水；
(3)对步骤(2)所述处理后钢水采用依次为整体式水口、大包长水口、密封垫和中包充氩的结构进行全程保护浇铸，其中中包的温度为1100℃，钢水的过热度为15℃，得到铸坯；
对铸坯进行在宽度为6m的缓冷坑进行采用先进先出的方式的铸坯缓冷为50h，铸坯缓冷的入坑温度为500℃，出坑温度为150℃，得到塑料模具钢ZW636。
实施例1～3中得到的塑料模具钢ZW636，铸坯内部和表面质量得到改善，能够满足生产需要。
实施例4
本实施例提供一种塑料模具钢ZW636的生产方法，所述生产方法与实施例1的区别仅在于提钒吹炼的终点温度控制为1300℃，其余均与实施例1相同。
较实施例1～3相比，本实施例中提钒终点温度较低，导致后部工序的KR脱硫困难，脱硫后半钢硫含量高，影响转炉终点硫含量较高，进一步影响精炼过程脱硫效果，影响钢水质量。另一方面，半钢温度低，脱硫后温降大，进入炼钢转炉的温度更低，导致炼钢转炉冶炼过程化渣效果不良，终点碳低，钢水中含氧量升高，造成脱氧产物增加，影响钢水质量。
实施例5
本实施例提供一种塑料模具钢ZW636的生产方法，所述生产方法与实施例1的区别仅在于提钒吹炼的终点温度控制为1450℃，其余均与实施例1相同。
较实施例1～3相比，本实施例中提钒终点温度较高，导致提钒过程的钒氧化率较低，造成了钒元素流失，不利于提高资源利用水平。
实施例6
本实施例提供一种塑料模具钢ZW636的生产方法，所述生产方法与实施例1的区别仅在于钢包精炼后钢水的温度为1580℃，其余均与实施例1相同。
本实施例中精炼后钢水温度较低，使得到的塑料模具钢ZW636内部质量和表面质量存在缺陷的不足，无法满足生产需要。
实施例7
本实施例提供一种塑料模具钢ZW636的生产方法，所述生产方法与实施例1的区别仅在于钢包精炼后钢水的温度为1635℃，其余均与实施例1相同。
本实施例中精炼后钢水温度较高，导致抽真空后钢水温度高，在连铸浇铸时，由于温度高，被迫降拉速，并且温度高存在铸坯成分偏析温度，另一方面，温度较高，钢包耐材侵蚀加剧，导致铸坯夹杂物超标。
二、对比例
对比例1
本对比例提供一种塑料模具钢ZW636的生产方法，所述生产方法与实施例1的区别仅在于含镍生铁替换为废钢，其余均与实施例1相同。
较实施例1相比，本对比例中转炉钢水至精炼后，Ni成分严重偏低，不符合ZW636钢的化学成分要求，属于成分废品。
对比例2
本对比例提供一种塑料模具钢ZW636的生产方法，所述生产方法与实施例1的区别仅在于含镍生铁中镍含量为8wt％，其余均与实施例1相同。
较实施例1相比，本对比例2中转炉钢水至精炼后，Ni成分偏低，不符合ZW636钢的化学成分要求，属于成分废品。
综上所述，本发明提供的一种塑料模具钢ZW636的生产方法，通过严格控制生产方法各步骤中的操作参数控制在一定范围内，如将提钒吹炼的终点温度、钢包精炼后钢水的温度和含镍生铁中镍含量控制在一定范围内，且在转炉炼钢中兑入半钢水，加入含镍生铁，不在加入额外废钢，利用转炉吹炼过程温度融化含镍生铁，能够提高转炉终点镍含量，克服存在的合金加入后钢水温降大、钢包精炼快速造渣升温、钢水纯净度低、连铸大圆坯内部质量和表面质量存在缺陷的不足，能够大幅度降低生产成本，又能生产满足需要的ZW636大圆坯。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种塑料模具钢ZW636的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下步骤：
(1)对含钒铁水依次进行提钒吹炼和脱硫，得到脱硫后半钢；
(2)混合步骤(1)所述脱硫后半钢和含镍生铁，依次进行转炉炼钢、钢包精炼和真空精炼，得到处理后钢水；
(3)对步骤(2)所述处理后钢水依次进行圆坯连铸和铸坯缓冷，得到塑料模具钢ZW636。
2.根据权利要求1所述的生产方法，其特征在于，步骤(1)所述提钒吹炼的终点温度为1360～1400℃；
优选地，所述提钒吹炼中加入提钒物料；
优选地，所述提钒物料包括竖炉球团和氧化铁皮；
优选地，所述竖炉球团的加入量为20～30kg/t；
优选地，所述氧化铁皮的加入量为10～15kg/t；
优选地，所述提钒吹炼的转炉供氧强度为2～2.3m3/t·min；
优选地，所述提钒吹炼中进行供氧吹炼；
优选地，所述供氧吹炼的时间为5～6min。
优选地，所述提钒吹炼后的半钢中C含量≥3.5wt％；
优选地，所述提钒吹炼后的半钢中Mn含量≥0.05wt％；
优选地，所述提钒吹炼后的半钢中V含量≤0.04wt％。
3.根据权利要求1或2所述的生产方法，其特征在于，步骤(1)所述脱硫包括KR脱硫或复合喷吹脱硫；
优选地，所述脱硫中加入脱硫剂；
优选地，所述脱硫剂包括石灰粉、萤石粉和铝粉；
优选地，所述脱硫剂中石灰粉的加入量为8～10kg/t；
优选地，所述脱硫剂中萤石粉的加入量为1～1.5kg/t；
优选地，所述脱硫剂中铝粉的加入量为0.5～1kg/t；
优选地，所述脱硫在第一搅拌下进行；
优选地，所述第一搅拌的时间为12～15min；
优选地，所述脱硫后半钢中硫含量≤0.01wt％。
4.根据权利要求1～3任一项所述的生产方法，其特征在于，步骤(2)所述含镍生铁中镍含量≥10wt％；
优选地，所述含镍生铁中硅含量为3～4wt％；
优选地，所述含镍生铁中碳含量≤3wt％；
优选地，所述含镍生铁中磷含量≤0.03wt％；
优选地，所述含镍生铁中硫含量≤0.16wt％；
优选地，所述含镍生铁的加入量为90～110kg/t；
优选地，所述转炉炼钢中加入造渣物料；
优选地，所述造渣物料包括化渣球、磁选粉球、石灰或镁球中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述造渣物料中化渣球的加入量为6～10kg/t；
优选地，所述造渣物料中磁选粉球的加入量为8～15kg/t；
优选地，所述造渣物料中石灰的加入量为30～40kg/t；
优选地，所述造渣物料中镁球的加入量为5～10kg/t；
优选地，步骤(2)所述转炉炼钢中进行吹氧；
优选地，所述吹氧的时间为10～12min；
优选地，所述转炉炼钢在第二搅拌下进行；
优选地，所述转炉炼钢的终点温度为1600～1650℃；
优选地，所述转炉炼钢后钢水的碳含量为0.08～0.15wt％；
优选地，所述转炉炼钢后钢水的磷含量≤0.006wt％；
优选地，所述转炉炼钢的出钢过程中加入铁源、脱氧剂和造渣剂；
优选地，所述铁源包括中碳锰铁、钼铁、钒铁或硅铁中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述脱氧剂包括铝锭和/或铝铁；
优选地，所述造渣剂包括石灰和/或精炼渣。
5.根据权利要求1～4任一项所述的生产方法，其特征在于，步骤(2)所述钢包精炼通入氩气进行第三搅拌；
优选地，所述钢包精炼中加入扩散脱氧剂；
优选地，所述扩散脱氧剂包括铝粉和/或碳化硅；
优选地，所述扩散脱氧剂中铝粉的加入量为0.3～1kg/t；
优选地，所述扩散脱氧剂中碳化硅的加入量为1～1.3kg/t；
优选地，所述第三搅拌的时间≥65min；
优选地，所述钢包精炼中产生白渣；
优选地，所述白渣的保持时间≥15min；
优选地，所述钢包精炼后钢水的温度为1596～1626℃。
6.根据权利要求1～5任一项所述的生产方法，其特征在于，步骤(2)所述真空精炼通入氩气进行第四搅拌；
优选地，所述真空精炼前进行抽真空；
优选地，所述抽真空的时间为6～10min；
优选地，所述抽真空后的真空度≤67Pa；
优选地，所述抽真空后保持真空度的时间为15～20min；
优选地，所述保持真空度后进行破空；
优选地，所述破空后加入保温剂；
优选地，所述保温剂包括碳化稻壳；
优选地，所述碳化稻壳的加入量为1～1.5kg/t；
优选地，加入所述碳化稻壳后进行软吹；
优选地，所述软吹的时间为13～20min。
7.根据权利要求1～6任一项所述的生产方法，其特征在于，步骤(2)所述处理后钢水的温度为1536～1556℃。
8.根据权利要求1～7任一项所述的生产方法，其特征在于，步骤(3)所述圆坯连铸采用全程保护浇铸；
优选地，所述全程保护浇铸采用依次为整体式水口、大包长水口、密封垫和中包充氩的结构；
优选地，所述中包的温度≥1000℃；
优选地，所述圆坯连铸中钢水的过热度为15～30℃；
优选地，所述圆坯连铸后得到铸坯。
9.根据权利要求1～8任一项所述的生产方法，其特征在于，步骤(3)所述铸坯缓冷在缓冷坑中进行；
优选地，所述缓冷坑的宽度≤6m；
优选地，所述铸坯缓冷的入坑温度为500～530℃；
优选地，所述铸坯缓冷的出坑温度为150～180℃；
优选地，所述铸坯缓冷的时间≥48h。
10.根据权利要求1～9任一项所述的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括以下步骤：
(1)对含钒铁水进行提钒吹炼5～6min，加入提钒物料，转炉供氧强度为2～2.3m3/t·min，保持提钒吹炼的终点温度为1360～1400℃，其中提钒物料中包括竖炉球团20～30kg/t、氧化铁皮10～15kg/t；
提钒吹炼后加入脱硫剂，在第一搅拌下进行脱硫12～15min，得到硫含量≤0.01wt％的脱硫后半钢；
(2)混合步骤(1)所述脱硫后半钢和含镍生铁，其中含镍生铁的加入量为90～110kg/t，含镍生铁中镍含量≥10wt％、硅含量为3～4wt％、碳含量≤3wt％、磷含量≤0.03wt％、硫含量≤0.16wt％，混合后加入造渣物料；
在第二搅拌下进行转炉炼钢，控制10～12min的吹氧，转炉炼钢的终点温度为1600～1650℃，转炉炼钢后钢水的碳含量为0.08～0.15wt％，磷含量≤0.006wt％，转炉炼钢的出钢过程中加入铁源、脱氧剂和造渣剂；
转炉炼钢后进行钢包精炼，通入氩气进行第三搅拌≥65min，加入扩散脱氧剂，产生白渣并保持≥15min，钢包精炼后钢水的温度为1596～1626℃；
钢包精炼后进行真空精炼，通入氩气进行第四搅拌，真空精炼前进行抽真空6～10min，抽真空后的真空度≤67Pa，并保持真空度15～20min，破空加入1～1.5kg/t保温剂，软吹13～20min，得到1536～1556℃的处理后钢水；
(3)对步骤(2)所述处理后钢水采用依次为整体式水口、大包长水口、密封垫和中包充氩的结构进行全程保护浇铸，其中中包的温度≥1000℃，钢水的过热度为15～30℃，得到铸坯；
对铸坯进行在宽度≤6m的缓冷坑进行铸坯缓冷≥48h，铸坯缓冷的入坑温度为500～530℃，出坑温度为150～180℃，得到塑料模具钢ZW636。
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Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
| JP2017088939A (ja) * | 2015-11-06 | 2017-05-25 | 山陽特殊製鋼株式会社 | 被削性、鏡面加工性に優れた高靭性プラスチック成形金型用鋼 |
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| CN113088789A (zh) * | 2021-03-12 | 2021-07-09 | 河钢股份有限公司承德分公司 | 一种使用含镍生铁冶炼含镍钢的方法 |
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