CN114990424B - 一种高合金热作模具钢及其加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高合金热作模具钢及其加工工艺，主要合金元素按质量百分比包括：C：0.40％‑0.50％、Si：1.00％‑1.10％、Mn：1.20％‑1.30％、Cr：2.00％‑2.50％、Ni：2.50％‑2.80％、W：1.80％‑2.20％、Mo：1.06％‑1.08％、Ti：0.03％‑0.04％、Al：0.85％‑0.90％、V：0.25％‑0.50％、B：0.20％‑0.42％和Nb：0.06％‑0.10％，余量为Fe和不可避免的杂质，且杂质中包括有P和S，制备工艺包括熔炼、锻造和热处理，并使用了一种自动排渣锻造设备。本发明通过对钢胚进行镦粗和高压水除磷初步去除氧化皮，并在回温后利用自动排渣锻造设备进行锻造，高效去除钢胚表面氧化皮，保证工作效率的同时，提高锻造效果，且氧化皮能够定向回收破碎后重复使用，降低了生产和维护成本。
Description
技术领域
本发明涉及热作模具钢加工技术领域，具体涉及一种高合金热作模具钢及其加工工艺。
背景技术
热作模具钢是在较高温度下(一般高于500℃)使用的模具用钢，其中起到高温热强性和热稳定性的合金元素通常是Cr、Mo、V等合金元素。高合金钢是指在钢铁中有合金元素在10％以上的合金钢，通常加入的合金元素有Cr、Mn、Si、Ni、W、Mo、V等。其中Cr、Mn、Si、Ni合金元素的作用是强化铁素体和提高淬透性；W、Mo合金元素是为了防止回火脆性；Cr、Si能提高钢的抗氧化性；Cr、W、Si合金元素能提高相变温度，使模具在交替受热与冷却过程中不致发生相变而发生较大的容积变化，从而提高其抗热疲劳的能力。另外，W、Mo、V等在回火时以碳化物形式析出而产生二次硬化，使热作模具钢在较高温度下仍保持相当高的硬度，这是热作模具钢正常工作的重要条件之一。
在通过高合金成分制作热作模具钢时，需要进行金属熔炼、锻造和回火等热处理工艺，在金属锻造时，会有金属的损耗，即在锻造或模锻时，钢料每加热一次，便有1.5％-3％的金属被氧化烧损。氧化烧损的材料粘连在钢胚的外表面或者脱落在锻造台上，氧化皮使锻件表面粗糙。锻打时如果不及时去除氧化皮，氧化皮锻打压入锻件内，严重的会成为废品，且氧化皮硬度较高，锻打时如果不及时去除氧化皮，容易增加锻件变形以及能量的消耗，而且会使模具使用寿命降低。
因此，发明一种高合金热作模具钢及其加工工艺来解决上述问题很有必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种高合金热作模具钢及其加工工艺，以解决现有技术中存在的锻打时如果不及时去除氧化皮，氧化皮锻打压入锻件内，严重的会成为废品，且氧化皮硬度较高，锻打时如果不及时去除氧化皮，容易增加锻件变形以及能量的消耗，而且会使模具使用寿命降低的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高合金热作模具钢，该高合金热作模具钢的主要合金元素按质量百分比包括：
C：0.40％-0.50％、Si：1.00％-1.10％、Mn：1.20％-1.30％、Cr：2.00％-2.50％、Ni：2.50％-2.80％、W：1.80％-2.20％、Mo：1.06％-1.08％、Ti：0.03％-0.04％、Al：0.85％-0.90％、V：0.25％-0.50％、B：0.20％-0.42％和Nb：0.06％-0.10％，余量为Fe和不可避免的杂质，且杂质中包括有P和S；
所述高合金热作模具钢的化学成分满足如下条件：
7.00％≤Mn+Cr+Ni+Si≤7.70％；
5.20％≤Cr+W+Si≤5.80％；
3.10≤W+Mo≤3.28％；
0.60％≤C+B≤0.90％；
0≤P+S≤0.02％。
优选的，该高合金热作模具钢的主要合金元素按质量百分比包括：
C：0.45％、Si：1.05％、Mn：1.25％、Cr：2.25％、Ni：2.60％、W：2.10％、Mo：1.07％、Ti：0.035％、Al：0.88％、V：0.40％、B：0.30％和Nb：0.08％，余量为Fe和不可避免的杂质，且杂质中包括占热作模具钢总质量比小于0.02％的P和S。
一种高合金热作模具钢的加工工艺，上述的高合金热作模具钢的制备工艺包括熔炼、锻造和热处理，所述锻造前对熔炼后的合金钢胚进行预处理，预处理工序包括镦粗、高压水除磷和再升温，锻造工艺使用了一种自动排渣锻造设备，该锻造设备包括锻造机架，所述锻造机架顶部设有液压锻造锤，所述锻造机架一端侧设有工业机械钳，工业机械钳用于夹持并移动合金钢胚，所述锻造机架顶部开设有弧形槽，所述弧形槽一侧开设有调节槽，所述弧形槽内呈周向滑动连接有锻造台，所述弧形槽两侧顶部均开设有下料通道，所述锻造机架顶部位于弧形槽两侧均设有移动轨道，所述移动轨道内侧底部固定连接有齿条板，所述移动轨道内部活动连接有移动车体，两个所述移动车体相对的一侧均设有刮刷组件，所述锻造台一端顶部的两侧均固定连接有安装环，两个所述安装环之间共同插接有匚形架，且匚形架与安装环之间通过自锁销杆固定连接，所述匚形架一侧中部固定连接有套环，所述套环外侧固定连接有摆饼，所述摆饼底端固定连接有连杆，所述连杆底端转动连接有限位滑块，所述调节槽内固定连接有第一电机，所述第一电机输出轴传动连接有转杆，所述转杆外侧固定连接有循环转筒，所述循环转筒表面开设有V形闭环槽，所述V形闭环槽首尾相连且呈中心对称分布在循环转筒外侧，所述限位滑块与V形闭环槽滑动连接，所述调节槽侧壁上固定连接有定位杆，所述定位杆插接于套环内部，且定位杆与套环转动连接；
所述移动车体内部固定连接有第二电机，所述第二电机输出轴传动连接有齿轮，所述齿轮与齿条板啮合连接，所述刮刷组件包括电动推杆，所述电动推杆底端与移动车体顶端固定，所述电动推杆的数量设置为多个，且多个电动推杆输出端之间共同固定连接有基板，所述基板一侧固定连接有第三电机，所述第三电机输出轴传动连接有丝杆，所述丝杆正下方设有与基板固定连接的滑杆，所述丝杆与滑杆之间设有安装板，且安装板与丝杆螺纹连接，安装板与滑杆滑动连接，所述安装板底部一侧贯穿有多个T形杆，多个所述T形杆一端共同连接有刷盘，所述刷盘表面设有钢丝刷，所述T形杆外侧套接有第一弹簧；
所述弧形槽底部开设有行程槽，所述锻造台底端固定连接有行程块，且行程块与行程槽滑动连接，所述行程块底端开设有多个锁孔，所述锻造机架底端开设有空腔，且空腔内设有气动机构，所述气动机构的输出端设有多个气缸，所述气缸输出端传动连接有锁杆，多个所述锁杆分别与多个锁孔相匹配，所述锁杆贯穿至弧形槽内部，且贯穿孔内设有柱形槽，所述锁杆外侧固定连接有挡板，所述挡板与柱形槽相匹配，且锁杆外侧位于挡板底端设有第二弹簧。
优选的，所述锻造台包括主转台和支撑板，所述支撑板扣合连接在主转台顶部，所述支撑板顶部两端均设有L形挡板，且L形挡板、支撑板和主转台通过螺栓固定连接。
优选的，所述主转台截面形状设置为半圆形，所述主转台内部下方设有蛇形管道，所述蛇形管道一端设有进水口，所述蛇形管道另一端设有排水口，且进水口和排水口分别贯穿主转台侧壁并与外部管道连通。
优选的，所述下料通道外侧设有与锻造机架固定的遮罩，所述遮罩内侧设有两个相互配合的破碎辊，且破碎辊通过驱动器传动。
优选的，所述锻造机架两侧底部均设有凹槽，所述凹槽内设有传送带，所述传送带位于遮罩出口正下方。
优选的，所述镦粗、高压水除磷和再升温采用流水线作业，镦粗在自动排渣锻造设备上进行，随后使用高压水除磷采用氧化皮处理机，所述再升温采用火焰喷头将钢胚再加热至1000℃以上。
优选的，所述熔炼工序使用高频炉熔加工，加入原料后根据合金元素质量百分比调节熔料中合金元素的比例。
优选的，所述热处理时将锻造好的钢结构件加热至1050-1080℃，随后进行回火处理，回火温度设置为680-700℃，且回火工序进行三次。
在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：
1、通过冶炼、预处理、锻造和热处理加工高合金热作模具钢，对钢胚进行镦粗和高压水除磷初步去除氧化皮，并在回温后利用自动排渣锻造设备进行锻造，高效去除钢胚表面氧化皮，保证工作效率的同时，提高锻造效果，且氧化皮能够定向回收破碎后重复使用，降低了生产和维护成本；
2、使用主转台和支撑板通过螺栓组合成锻造台，便于更换易磨损老化的支撑板，且L形挡板遮挡脱落的氧化皮避免钢胚脱落物往两侧移动使其全部送入下料通道内，减少对装置的损伤，通过锁杆与锁孔相匹配，行程块与行程槽匹配，对应锻造台的摆幅，能够保证氧化皮的传输，在装置进行锻造时，锁杆与锁孔一一对应插接，提高锻造台的连接强度和工作稳定性，在需要清理氧化皮时，脱离锁合状态即可；
3、通过在主转台内的底部设置蛇形管道，蛇形管道内部通入冷水，能够实现水的加热，提高资源利用效率，并对锻造台进行降温，且支撑板通过自锁销杆和安装环连接匚形架，并通过定位杆插接于套环以及主转台与弧形槽的匹配滑动，实现主转台的稳定摆动，减少装置的磨损，便于维护的同时，延长装置的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的加工工艺流程图；
图2为本发明自动排渣锻造设备的局部剖视图；
图3为本发明图2的A部结构放大图；
图4为本发明图2的B部结构放大图；
图5为本发明自动排渣锻造设备省略部分结构的俯视图；
图6为本发明锻造台和传动装置的第一视角立体图；
图7为本发明锻造台和传动装置的第二视角立体图；
图8为本发明锻造台和传动装置的俯视图；
图9为本发明锻造台的传动装置结构示意图；
图10为本发明蛇形管道的立体图。
附图标记说明：
1锻造机架、2液压锻造锤、3弧形槽、4调节槽、5锻造台、51主转台、52支撑板、53L形挡板、54螺栓、6移动轨道、7齿条板、8移动车体、9刮刷组件、10安装环、11匚形架、12套环、13摆饼、14连杆、15限位滑块、16第一电机、17转杆、18循环转筒、19V形闭环槽、20定位杆、21第二电机、22齿轮、23电动推杆、24基板、25第三电机、26丝杆、27滑杆、28安装板、29T形杆、30刷盘、31第一弹簧、32行程槽、33行程块、34锁孔、35气缸、36锁杆、37柱形槽、38挡板、39第二弹簧、40蛇形管道、41进水口、42排水口、43下料通道、44遮罩、45破碎辊、46传送带。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
本发明提供了一种高合金热作模具钢，该高合金热作模具钢的主要合金元素按质量百分比包括：
C：0.40％-0.50％、Si：1.00％-1.10％、Mn：1.20％-1.30％、Cr：2.00％-2.50％、Ni：2.50％-2.80％、W：1.80％-2.20％、Mo：1.06％-1.08％、Ti：0.03％-0.04％、Al：0.85％-0.90％、V：0.25％-0.50％、B：0.20％-0.42％和Nb：0.06％-0.10％，余量为Fe和不可避免的杂质，且杂质中包括有P和S；
所述高合金热作模具钢的化学成分满足如下条件：
7.00％≤Mn+Cr+Ni+Si≤7.70％；
5.20％≤Cr+W+Si≤5.80％；
3.10≤W+Mo≤3.28％；
0.60％≤C+B≤0.90％；
0≤P+S≤0.02％。
如图1-10所示的一种高合金热作模具钢的加工工艺，上述的高合金热作模具钢的制备工艺包括熔炼、锻造和热处理，所述锻造前对熔炼后的合金钢胚进行预处理，预处理工序包括镦粗、高压水除磷和再升温，锻造工艺使用了一种自动排渣锻造设备，该锻造设备包括锻造机架1，所述锻造机架1顶部设有液压锻造锤2，所述锻造机架1一端侧设有工业机械钳，工业机械钳用于夹持并移动合金钢胚，所述锻造机架1顶部开设有弧形槽3，所述弧形槽3一侧开设有调节槽4，所述弧形槽3内呈周向滑动连接有锻造台5，所述弧形槽3两侧顶部均开设有下料通道43，所述锻造机架1顶部位于弧形槽3两侧均设有移动轨道6，所述移动轨道6内侧底部固定连接有齿条板7，所述移动轨道6内部活动连接有移动车体8，两个所述移动车体8相对的一侧均设有刮刷组件9，所述锻造台5一端顶部的两侧均固定连接有安装环10，两个所述安装环10之间共同插接有匚形架11，且匚形架11与安装环10之间通过自锁销杆固定连接，所述匚形架11一侧中部固定连接有套环12，所述套环12外侧固定连接有摆饼13，所述摆饼13底端固定连接有连杆14，所述连杆14底端转动连接有限位滑块15，所述调节槽4内固定连接有第一电机16，所述第一电机16输出轴传动连接有转杆17，所述转杆17外侧固定连接有循环转筒18，所述循环转筒18表面开设有V形闭环槽19，所述V形闭环槽19首尾相连且呈中心对称分布在循环转筒18外侧，所述限位滑块15与V形闭环槽19滑动连接，所述调节槽4侧壁上固定连接有定位杆20，所述定位杆20插接于套环12内部，且定位杆20与套环12转动连接，定位杆20插接于套环12内部，起到轴心定位作用，使锻造台5绕定位杆20摆动，第一电机16输出轴传动转杆17带动循环转筒18匀速转动，在V形闭环槽19环绕布局下，限位滑块15拉动连杆14摆动，使摆饼13和套环12带动锻造台5匀速摆动，且两侧的摆动幅度相同，均能将氧化皮送入下料通道43处；
所述移动车体8内部固定连接有第二电机21，所述第二电机21输出轴传动连接有齿轮22，所述齿轮22与齿条板7啮合连接，所述刮刷组件9包括电动推杆23，所述电动推杆23底端与移动车体8顶端固定，所述电动推杆23的数量设置为多个，且多个电动推杆23输出端之间共同固定连接有基板24，所述基板24一侧固定连接有第三电机25，所述第三电机25输出轴传动连接有丝杆26，所述丝杆26正下方设有与基板24固定连接的滑杆27，所述丝杆26与滑杆27之间设有安装板28，且安装板28与丝杆26螺纹连接，安装板28与滑杆27滑动连接，所述安装板28底部一侧贯穿有多个T形杆29，多个所述T形杆29一端共同连接有刷盘30，所述刷盘30表面设有钢丝刷，所述T形杆29外侧套接有第一弹簧31，第二电机21输出轴传动齿轮22使其啮合齿条板7，能够将两侧的移动车体8同步移动，并通过刮刷组件对钢胚表面进行刮刷，具体工作时，可以通过第三电机25输出轴传动丝杆26，在安装板28和滑杆27的配合作用下，安装板28带动T形杆29移动接近钢胚，并在第一弹簧31和带有钢丝刷的刷盘30作用下贴合钢胚将氧化皮刷掉，当需要对锻造台5顶部进行清理时，工业机械钳将合金钢胚移走，并将移动车体8移动至一端使其不影响锻造台5摆动；
所述弧形槽3底部开设有行程槽32，所述锻造台5底端固定连接有行程块33，且行程块33与行程槽32滑动连接，所述行程块33底端开设有多个锁孔34，所述锻造机架1底端开设有空腔，且空腔内设有气动机构，所述气动机构的输出端设有多个气缸35，所述气缸35输出端传动连接有锁杆36，多个所述锁杆36分别与多个锁孔34相匹配，所述锁杆36贯穿至弧形槽3内部，且贯穿孔内设有柱形槽37，所述锁杆36外侧固定连接有挡板38，所述挡板38与柱形槽37相匹配，且锁杆36外侧位于挡板38底端设有第二弹簧39，行程块33与行程槽32刚好匹配，对应锻造台5的摆幅，锁杆36在气缸35和气动机构作用下能够锁死锻造台5，即在进行锻造时首先将锻造台5放置水平，此时锁杆36与锁孔34一一对应，插接后提高锻造台5的连接强度和工作稳定性，在需要清理氧化皮时，脱离锁合状态即可。
进一步的，在上述技术方案中，所述锻造台5包括主转台51和支撑板52，所述支撑板52扣合连接在主转台51顶部，所述支撑板52顶部两端均设有L形挡板53，且L形挡板53、支撑板52和主转台51通过螺栓54固定连接，锻造台5由主转台51和支撑板52设置为组合式结构，便于更换易磨损老化的支撑板52，且L形挡板53避免钢胚脱落物影响装置正常运行。
进一步的，在上述技术方案中，所述主转台51截面形状设置为半圆形，所述主转台51内部下方设有蛇形管道40，所述蛇形管道40一端设有进水口41，所述蛇形管道40另一端设有排水口42，且进水口41和排水口42分别贯穿主转台51侧壁并与外部管道连通，蛇形管道40内部通入冷水，能够实现水的加热，提高资源利用效率，并对锻造台5进行降温，延长装置的使用寿命。
进一步的，在上述技术方案中，所述下料通道43外侧设有与锻造机架1固定的遮罩44，所述遮罩44内侧设有两个相互配合的破碎辊45，且破碎辊45通过驱动器传动，遮罩44的出口朝下，且破碎辊45能够对脱落的氧化皮进行破碎处理。
进一步的，在上述技术方案中，所述锻造机架1两侧底部均设有凹槽，所述凹槽内设有传送带46，所述传送带46位于遮罩44出口正下方，遮罩44处掉落的氧化层经传送带46传送至一端并落入收纳框内收集。
进一步的，在上述技术方案中，所述镦粗、高压水除磷和再升温采用流水线作业，镦粗在自动排渣锻造设备上进行，随后使用高压水除磷采用氧化皮处理机，所述再升温采用火焰喷头将钢胚再加热至1000℃以上。
进一步的，在上述技术方案中，所述熔炼工序使用高频炉熔加工，加入原料后根据合金元素质量百分比调节熔料中合金元素的比例。
进一步的，在上述技术方案中，所述热处理时将锻造好的钢结构件加热至1050-1080℃，随后进行回火处理，回火温度设置为680-700℃，且回火工序进行三次。
实施例1：
该高合金热作模具钢的主要合金元素按质量百分比包括：
C：0.40％、Si：1.30％、Mn：1.20％、Cr：2.00％、Ni：2.50％、W：1.90％、Mo：1.20％、Ti：0.03％、Al：0.85％、V：0.25％、B：0.20％和Nb：0.06％，余量为Fe和不可避免的杂质，且杂质中包括有P和S。
本实施例经加工完成后得到高合金热作模具钢，该高合金热作模具钢的布氏硬度为65HRC，抗弯强度为1520Mpa，物理性能优于同类现有高合金热作模具钢。
实施例2：
该高合金热作模具钢的主要合金元素按质量百分比包括：
C：0.45％、Si：1.05％、Mn：1.25％、Cr：2.25％、Ni：2.60％、W：2.10％、Mo：1.07％、Ti：0.035％、Al：0.88％、V：0.40％、B：0.30％和Nb：0.08％，余量为Fe和不可避免的杂质，且杂质中包括占热作模具钢总质量比小于0.02％的P和S。
本实施例经加工完成后得到高合金热作模具钢，该高合金热作模具钢的布氏硬度为68HRC，抗弯强度为1650Mpa，优于同类现有高合金热作模具钢，且较实施例1得到的高合金热作模具钢性能更佳。
实施例3：
该高合金热作模具钢的主要合金元素按质量百分比包括：
C：0.50％、Si：1.10％、Mn：1.30％、Cr：2.50％、Ni：2.80％、W：2.20％、Mo：1.08％、Ti：0.04％、Al：0.90％、V：0.50％、B：0.40％和Nb：0.10％，余量为Fe和不可避免的杂质，且杂质中包括有P和S。
本实施例经加工完成后得到高合金热作模具钢，该高合金热作模具钢的布氏硬度为66HRC，抗弯强度为1600Mpa，优于同类现有高合金热作模具钢，且较实施例1得到的高合金热作模具钢性能更佳，相较于实施例2得到的高合金热作模具钢性能有所不如。
因此，实施例2给出的元素搭配比最为适宜，便于推广和生产使用。
本发明工作原理：
参照说明书附图1-10，本发明通过冶炼、预处理、锻造和热处理加工高合金热作模具钢，对于特定质量成分的合金元素配比加工成钢胚，并对钢胚进行镦粗和高压水除磷工艺，初步去除氧化皮，之后在对其回温后利用自动排渣锻造设备进行锻造，首先通过工业机械钳夹持钢胚并将其平稳放置在锻造台5顶部中间位置，利用液压锻造锤2对钢胚捶打锻造，并配合移动车体8和刮刷组件9对钢胚进行间歇性清理，清理时，第二电机21输出轴传动齿轮22使其啮合齿条板7，能够将两侧的移动车体8同步移动，第三电机25输出轴传动丝杆26，在安装板28和滑杆27的配合作用下，安装板28带动T形杆29移动接近钢胚，并在第一弹簧31和带有钢丝刷的刷盘30作用下贴合钢胚将氧化皮刷掉，当需要对锻造台5顶部进行清理时，工业机械钳将合金钢胚移走，并将移动车体8移动至一端使其不影响锻造台5摆动，液压锻造锤2升起，并使锻造台5脱离锁定，第一电机16输出轴传动转杆17带动循环转筒18匀速转动，在V形闭环槽19环绕布局下，限位滑块15拉动连杆14摆动，使摆饼13和套环12带动锻造台5匀速摆动，且两侧的摆动幅度相同，均能将氧化皮送入下料通道43处，使其进入遮罩44并在破碎辊45作用下对脱落的氧化皮进行破碎处理，破碎后的氧化层经传送带46传送至一端并落入收纳框内收集备用；
参照说明书附图2-10，本发明的锻造台5由主转台51和支撑板52通过螺栓54组合而成，便于更换易磨损老化的支撑板52，且L形挡板53遮挡脱落的氧化皮避免钢胚脱落物往两侧移动使其全部送入下料通道43内，减少对装置的损伤，通过锁杆36与锁孔34相匹配，行程块33与行程槽32匹配，对应锻造台5的摆幅，能够保证氧化皮的传输，在装置进行锻造时，为了提高锻造台5的稳定性，锁杆36在气缸35和气动机构作用下能够锁死锻造台5，即在进行锻造时首先将锻造台5放置水平，此时锁杆36与锁孔34一一对应，插接后提高锻造台5的连接强度和工作稳定性，在需要清理氧化皮时，脱离锁合状态即可；
参照说明书附图1、图6、图7、图8和图10，在主转台51内的底部设置蛇形管道40，蛇形管道40内部通入冷水，能够实现水的加热，提高资源利用效率，并对锻造台5进行降温，且支撑板52通过自锁销杆和安装环10连接匚形架11，并通过定位杆20插接于套环12以及主转台51与弧形槽3的匹配滑动，实现主转台51的稳定摆动，减少装置的磨损，便于维护的同时，延长装置的使用寿命。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。
Claims (9)
1.一种高合金热作模具钢，该高合金热作模具钢的主要合金元素按质量百分比包括：
C：0.40%-0.50%、Si：1.00%-1.10%、Mn：1.20%-1.30%、Cr：2.00%-2.50%、Ni：2.50%-2.80%、W：1.80%-2.20%、Mo：1.06%-1.08%、Ti：0.03%-0.04%、Al：0.85%-0.90%、V：0.25%-0.50%、B：0.20%-0.42%和Nb：0.06%-0.10%，余量为Fe和不可避免的杂质，且杂质中包括有P和S；
所述高合金热作模具钢的化学成分满足如下条件：
7.00%≤Mn+Cr+Ni+Si≤7.70%；
5.20%≤Cr+W+Si≤5.80%；
3.10≤W+Mo≤3.28%；
0.60%≤C+B≤0.90%；
0≤P+S≤0.02%；
上述高合金热作模具钢的加工工艺包括熔炼、锻造和热处理，其特征在于：所述锻造前对熔炼后的合金钢坯进行预处理，预处理工序包括镦粗、高压水除磷和再升温，锻造工艺使用了一种自动排渣锻造设备，该锻造设备包括锻造机架（1），所述锻造机架（1）顶部设有液压锻造锤（2），所述锻造机架（1）一端侧设有工业机械钳，工业机械钳用于夹持并移动合金钢坯，所述锻造机架（1）顶部开设有弧形槽（3），所述弧形槽（3）一侧开设有调节槽（4），所述弧形槽（3）内呈周向滑动连接有锻造台（5），所述弧形槽（3）两侧顶部均开设有下料通道（43），所述锻造机架（1）顶部位于弧形槽（3）两侧均设有移动轨道（6），所述移动轨道（6）内侧底部固定连接有齿条板（7），所述移动轨道（6）内部活动连接有移动车体（8），两个所述移动车体（8）相对的一侧均设有刮刷组件（9），所述锻造台（5）一端顶部的两侧均固定连接有安装环（10），两个所述安装环（10）之间共同插接有匚形架（11），且匚形架（11）与安装环（10）之间通过自锁销杆固定连接，所述匚形架（11）一侧中部固定连接有套环（12），所述套环（12）外侧固定连接有摆饼（13），所述摆饼（13）底端固定连接有连杆（14），所述连杆（14）底端转动连接有限位滑块（15），所述调节槽（4）内固定连接有第一电机（16），所述第一电机（16）输出轴传动连接有转杆（17），所述转杆（17）外侧固定连接有循环转筒（18），所述循环转筒（18）表面开设有V形闭环槽（19），所述V形闭环槽（19）首尾相连且呈中心对称分布在循环转筒（18）外侧，所述限位滑块（15）与V形闭环槽（19）滑动连接，所述调节槽（4）侧壁上固定连接有定位杆（20），所述定位杆（20）插接于套环（12）内部，且定位杆（20）与套环（12）转动连接；
所述移动车体（8）内部固定连接有第二电机（21），所述第二电机（21）输出轴传动连接有齿轮（22），所述齿轮（22）与齿条板（7）啮合连接，所述刮刷组件（9）包括电动推杆（23），所述电动推杆（23）底端与移动车体（8）顶端固定，所述电动推杆（23）的数量设置为多个，且多个电动推杆（23）输出端之间共同固定连接有基板（24），所述基板（24）一侧固定连接有第三电机（25），所述第三电机（25）输出轴传动连接有丝杆（26），所述丝杆（26）正下方设有与基板（24）固定连接的滑杆（27），所述丝杆（26）与滑杆（27）之间设有安装板（28），且安装板（28）与丝杆（26）螺纹连接，安装板（28）与滑杆（27）滑动连接，所述安装板（28）底部一侧贯穿有多个T形杆（29），多个所述T形杆（29）一端共同连接有刷盘（30），所述刷盘（30）表面设有钢丝刷，所述T形杆（29）外侧套接有第一弹簧（31）；
所述弧形槽（3）底部开设有行程槽（32），所述锻造台（5）底端固定连接有行程块（33），且行程块（33）与行程槽（32）滑动连接，所述行程块（33）底端开设有多个锁孔（34），所述锻造机架（1）底端开设有空腔，且空腔内设有气动机构，所述气动机构的输出端设有多个气缸（35），所述气缸（35）输出端传动连接有锁杆（36），多个所述锁杆（36）分别与多个锁孔（34）相匹配，所述锁杆（36）贯穿至弧形槽（3）内部，且贯穿孔内设有柱形槽（37），所述锁杆（36）外侧固定连接有挡板（38），所述挡板（38）与柱形槽（37）相匹配，且锁杆（36）外侧位于挡板（38）底端设有第二弹簧（39）。
2.根据权利要求1所述的一种高合金热作模具钢，其特征在于：所述锻造台（5）包括主转台（51）和支撑板（52），所述支撑板（52）扣合连接在主转台（51）顶部，所述支撑板（52）顶部两端均设有L形挡板（53），且L形挡板（53）、支撑板（52）和主转台（51）通过螺栓（54）固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种高合金热作模具钢，其特征在于：所述主转台（51）截面形状设置为半圆形，所述主转台（51）内部下方设有蛇形管道（40），所述蛇形管道（40）一端设有进水口（41），所述蛇形管道（40）另一端设有排水口（42），且进水口（41）和排水口（42）分别贯穿主转台（51）侧壁并与外部管道连通。
4.根据权利要求1所述的一种高合金热作模具钢，其特征在于：所述下料通道（43）外侧设有与锻造机架（1）固定的遮罩（44），所述遮罩（44）内侧设有两个相互配合的破碎辊（45），且破碎辊（45）通过驱动器传动。
5.根据权利要求1所述的一种高合金热作模具钢，其特征在于：所述锻造机架（1）两侧底部均设有凹槽，所述凹槽内设有传送带（46），所述传送带（46）位于遮罩（44）出口正下方。
6.根据权利要求1所述的一种高合金热作模具钢，其特征在于：所述镦粗、高压水除磷和再升温采用流水线作业，镦粗在自动排渣锻造设备上进行，随后使用高压水除磷采用氧化皮处理机，所述再升温采用火焰喷头将钢坯再加热至1000℃以上。
7.根据权利要求1所述的一种高合金热作模具钢，其特征在于：所述熔炼工序使用高频炉熔加工，加入原料后根据合金元素质量百分比调节熔料中合金元素的比例。
8.根据权利要求1所述的一种高合金热作模具钢，其特征在于：所述热处理时将锻造好的钢结构件加热至1050-1080℃，随后进行回火处理，回火温度设置为680-700℃，且回火工序进行三次。
9.根据权利要求1所述的一种高合金热作模具钢，其特征在于：该高合金热作模具钢的主要合金元素按质量百分比包括：
C：0.45%、Si：1.05%、Mn：1.25%、Cr：2.25%、Ni：2.60%、W：2.10%、Mo：1.07%、Ti：0.035%、Al：0.88%、V：0.40%、B：0.30%和Nb：0.08%，余量为Fe和不可避免的杂质，且杂质中包括占热作模具钢总质量比小于0.02%的P和S。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A High Alloy Hot Work Mold Steel and Its Processing Technology Effective date of registration: 20231225 Granted publication date: 20230526 Pledgee: Industrial Bank Co.,Ltd. Shanghai Putuo sub branch Pledgor: Shanghai Shuangshun Technology Development Co.,Ltd. Registration number: Y2023310000908 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |