CN116117084A - 一种高强高韧冷作模具钢坯的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种高强高韧冷作模具钢坯的制备方法,涉及冷作模具钢生产领域,本发明方法,如下步骤:VD炉出钢、钢包回转台、中间包、结晶器、二次冷却、拉矫机、火焰切割、方坯定尺;所述结晶器总长为1500mm,所述结晶器宽度和高度h1为170mm,所述结晶器的四个圆角的半径r1为60mm,所述结晶器的边长h2为50mm;中间包钢水温度温度为1480~1500℃、拉速为0.6~0.8m/min,连铸机结晶器水量为140~160m3/h。采用本发明所设计的关键技术和工艺,解决了Cr8Mo2SiV钢种在凝固过程中因成分偏析,导致局部形成超大尺寸共晶碳化物的问题,提高了探伤合格率,具有一定的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及冷作模具钢生产领域,具体而言,尤其涉及一种高强高韧冷作模具钢坯的制备方法。
背景技术
冷作模具钢是模具钢的一个重要组成部分,广泛用于冲裁、冲压、冷挤压、冷墩、拉伸和压印模具等。我国常用的冷作模具钢主要有低合金冷作模具钢Cr-W-Mn系,中合金冷作模具锅A2系列及高合金Cr12系列的钢种。Cr-W-Mn系淬透性和耐磨性较差,尺寸稳定性较强,但锻后冷速要严格控制,否则容易形成网状碳化物,造成模具的早斯失效。A2钢具有中等的浑透性和初性,但不适合制造尺寸精度要求高和用于大批量生产的模具。Cr12系列高铬高碳冷作模具钢耐磨性能较好,但碳化物数量严重,尤其是在规格尺寸较大时,反复墩拔仍很难大幅度改善碳化物的分布,导致变形的方向性和强韧性的降低。
为了改善Cr12型冷作模具钢的碳化物数量和强韧性,日本大同开发了DC53,降低了碳元素和铬元素的含量,增加了硅、钼元素的含量,达到了降低共晶碳化物数量和提高了韧性的目的,在国内的仿制牌号为Cr8Mo2SiV。在国内,该钢种主要采用钢锭模铸的方法浇注成钢锭,并锻造或轧制成材,但受限于模铸的冷却条件,在凝固过程中因成分偏析,导致局部形成超大尺寸共晶碳化物,造成成品探伤不合,影响生产效率和产品质量。
发明内容
根据上述提出现有Cr8Mo2SiV钢种在凝固过程中局部形成超大尺寸共晶碳化物的技术问题,而提供一种高强高韧冷作模具钢坯的制备方法。本发明主要通过设计连铸坯断面和连铸工艺,解决了共晶碳化物和偏析问题。
本发明采用的技术手段如下:
一种高强高韧冷作模具钢坯的制备方法,包括如下步骤:
VD炉出钢、钢包回转台、中间包、结晶器、二次冷却、拉矫机、火焰切割、方坯定尺;
结晶器总长为1500mm、中间包钢水温度温度为1480~1500℃、拉速为0.6~0.8m/min,连铸机结晶器水量为140~160m3/h。
进一步地,所述高强高韧冷作模具钢坯的化学成分如下:C:0.95%~1.05%、Si:0.8%~1.2%、Mn:0.3%~0.6%、P:≤0.03%、S:≤0.005%、Cr:8.0%~9.0%、Mo:2.0%~2.3%、V:0.2%~0.4%、Cu:0.1%~0.3%、Ni:0.1%~0.3%,其余为铁和由制造产生的杂质。
进一步地,浇注前,中间包的烘烤时间2.1~2.3h,中间包的烘烤后温度为700℃~800℃。
进一步地,连铸钢水温度为1530~1550℃,中间包钢水温度为1480~1500℃。
进一步地,中间包工作液面高度为810~910mm、溢流钢水高度为970mm,最低钢水液面深度大于405mm,停浇液面深度大于160mm。
进一步地,引锭杆起步拉速为0.2~0.4m/min,引锭杆正常拉速1.9~2.1m/min;浇注开始前,将引锭杆上的引锭头送入结晶器30~40mm处。
进一步地,钢包开浇,待中间包内液面超过300mm时,进行测温操作,完成后,用氧气烧开钢流,当结晶器液面距离上口220mm时起步拉钢,并逐步加速至稳定。
进一步地,所述结晶器的水流量为140~150m3/h。
进一步地,连铸坯出结晶器后,经过二冷段进行冷却,所述二冷段采用三段冷却模式,所述三段冷却模式包括零段、一段和二段,其中:零段喷嘴个数18个、一段喷嘴42个、二段喷嘴30个,喷嘴按均匀分布的方式布置。
进一步地,所述二冷段的比水量为0.8~2L/kg。
较现有技术相比,本发明具有以下优点:
本发明所制备的连铸方坯,在成分上减轻了超大尺寸共晶碳化物形成的趋势,使得钢坯在冷却过程中局部不会形成超大尺寸共晶碳化物;
本发明所制备的连铸方坯,通过设置特定的带有圆角的断面结构,该断面的冷却速度比普通的断面有优势,该断面有利于最终产压,有利于成品探伤,最终产品中共晶碳化物均匀分散,提升了最终产品的质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明连铸坯断面形状图。
图2为本发明实施例1连铸坯心部组织图。
图3为本发明实施例2连铸坯心部组织图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种高强高韧冷作模具钢坯的制备方法,技术方案如下:
(1)上述高强高韧冷作冷作模具钢牌号为Cr8Mo2SiV,在国家标准要求基础上,本专利优选化学成分为:C0.95~1.05、Si0.8~1.2、Mn0.3~0.6、P≤0.03、S≤0.005、Cr8.0~9.0、Mo2.0~2.3、V0.2~0.4、Cu0.1~0.3、Ni0.1~0.3。
(2)设计了一种特定断面的连铸方坯,如附图1所示。图1中,结晶器宽度和高度h1均为170mm,4个圆角半径r1为60mm,边长h2均为50mm,结晶器总长度1500mm。
(3)本发明所涉及的一般连铸工艺流程为:VD炉出钢→钢包回转台→中间包→结晶器→二次冷却→拉矫机→火焰切割→方坯定尺。
(4)浇注前,中间包烘烤时间2.1-2.3h,先小火烘烤50min~70min,在大火烘烤68~76min。
(5)连铸钢水温度(VD炉出钢测温)按1530~1550℃控制,中间包钢水温度按1480~1500℃控制。
(6)中间包工作液面高度810~910mm、溢流钢水高度为970mm,最低钢水液面深度>405mm,停浇液面深度>160mm。
(7)引锭杆起步拉速:0.2~0.4m/min,正常拉速1.9~2.1m/min。浇注开始前,将引锭杆上的引锭头送入结晶器约30~40mm处。
(8)加入冷料。
(9)钢包开浇,待中间包内液面超过300mm时,进行测温操作,完成后,用氧气烧开钢流,当结晶器液面距离上口220mm时起步拉钢,并逐步加速至稳定。
(10)其中:结晶器的水流量为140~150m3/h。
(11)连铸坯出结晶器后,经过二冷段进行冷却,整个二冷段采用常用的三段冷却模式,即零段、一段和二段,其中:零段喷嘴个数18个、一段喷嘴42个、二段喷嘴30个,按均匀分布的方式布置。
(12)上述二冷比水量按0.8~2L/kg控制。
(13)连铸坯出二冷段过矫直机后,利用火焰切割,定尺5-8m。
实施例1
本实施例是采用本发明所设计的连铸坯断面形状和连铸工艺生产冷作模具钢的连铸方坯。
具体如下:
(1)连铸方坯用于生产的冷作模具钢化学成分为:C:0.98、Si:1.0、Mn:0.5、P:0.02、S:0.002、Cr:8.8、Mo:2.3、V:0.4、Cu:0.3、Ni:0.28。
(2)结晶器宽度和高度均为170mm,4个圆角半径为60mm,边长均为50mm,结晶器总长度1500mm。
(3)浇注前,中间包烘烤时间2.1h,先小火烘烤55min,再大火烘烤70min。
(4)连铸钢水温度(VD炉出钢测温)按1530℃控制,中间包钢水温度按1485℃控制。
(5)中间包工作液面高度815mm、溢流钢水高度为970mm,最低钢水液面深度408mm,停浇液面深度170mm。
(6)引锭杆起步拉速:0.4m/min,正常拉速2.0/min。浇注开始前,将引锭杆上的引锭头送入结晶器约35mm处。
(7)加入冷料。
(8)钢包开浇,待中间包内液面超过300mm时,进行测温操作,完成后,用氧气烧开钢流,当结晶器液面距离上口220mm时起步拉钢,并逐步加速至稳定。
(9)其中:结晶器的水流量为140m3/h。
(10)连铸坯出结晶器后,经过二冷段进行冷却,整个二冷段采用常用的三段冷却模式,即零段、一段和二段,其中:零段喷嘴个数18个、一段喷嘴42个、二段喷嘴30个,按均匀分布的方式布置。
(11)上述二冷比水量按1.0L/kg控制。
(12)连铸坯出二冷段过矫直机后,利用火焰切割,定尺5m。
(13)连铸方坯心部共晶碳化物形貌如图2所示
实施例2
本实施例是采用本发明所设计的连铸坯断面形状和连铸工艺生产冷作模具钢的连铸方坯。
具体如下:
(1)连铸方坯用于生产的冷作模具钢化学成分为:C:0.95、Si:0.81、Mn:0.3、P:0.01、S:0.005、Cr:81、Mo:2.0、V:0.22、Cu:0.12、Ni:0.15。
(2)结晶器宽度和高度均为170mm,4个圆角半径为60mm,边长均为50mm,结晶器总长度1500mm。
(3)浇注前,中间包烘烤时间2.3h,先小火烘烤70min,再大火烘烤75min。
(4)连铸钢水温度(VD炉出钢测温)按1550℃控制,中间包钢水温度按1500℃控制。
(5)中间包工作液面高度905mm、溢流钢水高度为970mm,最低钢水液面深度410mm,停浇液面深度170mm。
(6)引锭杆起步拉速:0.2m/min,正常拉速1.9/min。浇注开始前,将引锭杆上的引锭头送入结晶器约35mm处。
(7)加入冷料。
(8)钢包开浇,待中间包内液面超过300mm时,进行测温操作,完成后,用氧气烧开钢流,当结晶器液面距离上口220mm时起步拉钢,并逐步加速至稳定。
(9)其中:结晶器的水流量为150m3/h。
(10)连铸坯出结晶器后,经过二冷段进行冷却,整个二冷段采用常用的三段冷却模式,即零段、一段和二段,其中:零段喷嘴个数18个、一段喷嘴42个、二段喷嘴30个,按均匀分布的方式布置。
(11)上述二冷比水量按1.8L/kg控制。
(12)连铸坯出二冷段过矫直机后,利用火焰切割,定尺5m。
(13)连铸方坯心部共晶碳化物形貌如图3所示。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种高强高韧冷作模具钢坯的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
VD炉出钢、钢包回转台、中间包、结晶器、二次冷却、拉矫机、火焰切割、方坯定尺;
所述结晶器总长为1500mm,所述结晶器宽度和高度h1为170mm,所述结晶器的四个圆角的半径r1为60mm,所述结晶器的边长h2为50mm;
中间包钢水温度温度为1480~1500℃、拉速为0.6~0.8m/min,连铸机结晶器水量为140~160m3/h。
2.根据权利要求1所述的高强高韧冷作模具钢坯的制备方法,其特征在于,所述高强高韧冷作模具钢坯的化学成分如下:C:0.95%~1.05%、Si:0.8%~1.2%、Mn:0.3%~0.6%、P:≤0.03%、S:≤0.005%、Cr:8.0%~9.0%、Mo:2.0%~2.3%、V:0.2%~0.4%、Cu:0.1%~0.3%、Ni:0.1%~0.3%,其余为铁和由制造产生的杂质。
3.根据权利要求1所述的高强高韧冷作模具钢坯的制备方法,其特征在于,浇注前,中间包的烘烤时间2.1~2.3h,中间包的烘烤后温度为700℃~800℃。
4.根据权利要求1所述的高强高韧冷作模具钢坯的制备方法,其特征在于,连铸钢水温度为1530~1550℃,中间包钢水温度为1480~1500℃。
5.根据权利要求1所述的高强高韧冷作模具钢坯的制备方法,其特征在于,中间包工作液面高度为810~910mm、溢流钢水高度为970mm,最低钢水液面深度大于405mm,停浇液面深度大于160mm。
6.根据权利要求1所述的高强高韧冷作模具钢坯的制备方法,其特征在于,引锭杆起步拉速为0.2~0.4m/min,引锭杆正常拉速1.9~2.1m/min;浇注开始前,将引锭杆上的引锭头送入结晶器30~40mm处。
7.根据权利要求1所述的高强高韧冷作模具钢坯的制备方法,其特征在于,钢包开浇,待中间包内液面超过300mm时,进行测温操作,完成后,用氧气烧开钢流,当结晶器液面距离上口220mm时起步拉钢,并逐步加速至稳定。
8.根据权利要求1所述的高强高韧冷作模具钢坯的制备方法,其特征在于,所述结晶器的水流量为140~150m3/h。
9.根据权利要求1所述的高强高韧冷作模具钢坯的制备方法,其特征在于,连铸坯出结晶器后,经过二冷段进行冷却,所述二冷段采用三段冷却模式,所述三段冷却模式包括零段、一段和二段,其中:零段喷嘴个数18个、一段喷嘴42个、二段喷嘴30个,喷嘴按均匀分布的方式布置。
10.根据权利要求9所述的高强高韧冷作模具钢坯的制备方法,其特征在于,所述二冷段的比水量为0.8~2L/kg。
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