CN116516118B - 塑料模具钢快速生产工艺 - Google Patents
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Abstract
塑料模具钢快速生产工艺，涉及冶金产品制造技术领域，包括以下步骤：第一步，选料：采用塑料模具钢连铸板坯；第二步，加热；第三步，两次镦拔：1）不稳定镦粗；2）拔长；3）稳定镦粗；4）拔长；最后再平砧上整平和平底，得到中间锻件；第四步，回炉加热；第五步，采用锻压机对回炉加热后的中间锻件进行长度方向拔长，平底和精整，得到锻造成品；第六步，将锻造成品进入淬火池内淬火；第七步，对淬火后的锻造成品进行最终热处理，得到成品。使用该项工艺制造的塑料模具钢不仅模具钢的各项性能优越，而且工艺简单，生产效率高，金属成材率高，能耗降低，大大降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及冶金产品制造技术领域，尤其涉及塑料模具钢实现快速生产和工艺要求。
背景技术
传统的塑料模具钢加热采用台车炉加热，锻造和拔长分火次，需再加热后进行淬火、传统的模具钢通常采用以下工艺：
1、加热和取料
传统的加热采用台车炉加热，台车炉密封性能差，以及台车炉装料横放需加垫铁，垫铁需吸热，台车要开出来取料，这些都会增加气耗，加热成本增加。垫铁与料接触部分会出现加热不均现象。用夹钳取料时间长，一般5分钟左右，热损耗大，高温保温时间长（一般1230度保温8-11小时），用夹钳取料时间长，一般5分钟左右，热损耗大。
2、塑料模具钢锻造的方法
传统的塑料模具钢工艺生产大厚板块，主要遵循以下生产工艺：
压钳口—倒棱—（滚圆）—加热—镦粗—加热—拔方—八方—（滚圆）—加热—镦粗—加热—拔方—加热—拔方—精整、修正
锻造过程采用多火次加热，因此烧损大，造成金属收得率低。因此成本较高，市场竞争力下降。
3、淬火技术
传统的塑料模具钢淬火工艺工艺生产厚板块主要遵循以下生产工艺：
锻后加热—淬火—最终热处理
传统淬火方法的缺点是水温降的比较慢，淬火的循环次数也增加，一般传统的淬火循环次数为7-10次。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是塑料模具钢厚板火次多，烧损大的问题，解决淬火循环次数多的问题，使用该项工艺制造的塑料模具钢不仅模具钢的各项性能优越，而且工艺简单，生产效率高，金属成材率高，能耗降低，大大降低生产成本。
本发明的目的是这样实现的：塑料模具钢快速生产工艺，包括以下步骤：第一步，选料：采用塑料模具钢连铸板坯；第二步，加热；第三步，两次镦拔：1）不稳定镦粗：对加热后的塑料模具钢连铸板坯进行翻身和旋转，使长度方向垂直于平砧，宽度方向和平砧平行，上面用平砧，下面用旋转的大平台，在长度方向用锻造机镦粗，镦粗料的长厚比为4-7，镦粗会弯曲，弯曲时将料放平在平砧在长度方向矫直；长度方向再铆镦，铆镦为对角镦粗，镦粗会弯曲，将弯曲后的塑料模具钢连铸板坯放平在大平台上矫直，反复镦粗和铆镦的步骤，使长度方向的镦粗比≥2，使宽度和厚度方向宽展；2）拔长：将塑料模具钢连铸板坯翻身沿长度方向用上下平砧拔长，拔长使宽度方向尺寸减少，厚度方向尺寸宽展增大，长度方向经拔长长度增加；3）稳定镦粗：将塑料模具钢连铸板坯翻身，在长度方向进行镦粗，使宽度和厚度方向宽展；4）在长度方向继续拔长，使宽度方向尺寸减少，厚度方向尺寸继续宽展尺寸继续加大，长度方向经拔长长度增加；最后再平砧上整平和平底，得到中间锻件；第四步，回炉加热；第五步，采用锻压机对回炉加热后的中间锻件进行长度方向拔长，平底和精整，得到锻造成品；第六步，将锻造成品进入淬火池内淬火；第七步，对淬火后的锻造成品进行最终热处理，得到成品。
优选的，第六步中的淬火池采用搅拌机和压缩空气双搅拌，淬火包括水冷和空冷，水冷时间为20-30分钟，空冷时间为5-8分钟，按照水冷、空冷的顺序循环进行4-6次。
优选的，第三步和第五步中的锻压机均采用5300-6300吨锻压机。
本发明的有益效果是：
1、室式炉密封性能很好，立式装炉，料之间只有底部和炉底接触，四周间距也大，还采用顶烧更有利于天然气和空气对流充分，易于充分燃烧，料之间空间大高温辐射阻挡小，温度升温快，高温均温时间会相对较短（一般1230度保温6-9小时）。取料机直接取料，直接送到锻造机，从取料到锻机一般1分钟左右，热损耗少。
2、塑料模具钢锻造新工艺，优势在于采用了塑料模具钢连铸板坯代替塑料模具钢钢锭，减少用钢锭锻造压压钳口和倒棱的步骤，把锻机钳口改为操作机夹钳可以实现采用不稳定镦粗法和快速实现塑料模具钢连铸板坯变换不同方向进行锻造，长度方向镦粗两次，一次不稳定镦粗，一次稳定镦粗，长度方向两次拔长，两次镦拔只需要一火就完成，减少烧损；5300-6300吨锻造机压下量大，心部变形渗透完全，长度方向两次镦拔一火变形，可以减少火次，因此可以减少烧耗，减少因加热次数多出现晶粒度增大或混晶的风险，一火横向和纵向都要变形，会使模具钢锻件的纵向性能与横向性能差异更小，机械性能的优越得以全面提高。传统的镦粗的高径比或高厚比不大于2.5，不稳定镦粗法解决了高径比或高厚比大的问题（一般达到4-7），通过不稳定镦粗法是长度方向镦粗使厚度方向和宽度增宽，满足第一次拔长锻造比，使第二次镦粗由不稳定镦粗变为稳定镦粗，稳定镦粗满足第二次拔长锻造比；通过不稳定镦粗和拔长加稳定镦拔可以实现用高的小的截面生产大截面的锻件。
3、采用快速淬火加双搅拌工艺生产，淬火的循环次数减少，淬火淬透性也较好，节约成本。
综上所述，本发明与现有传统的塑料模具钢的生产工艺相比，使用不稳定镦粗法和快速淬火加双循环，解决了高径比或高厚比太大镦粗失稳的问题，而且火次少，生产工艺简单，生产效率高，大幅度降低生产成本。
附图说明
图1为塑料模具钢连铸板坯的尺寸图。
图2为本发明的第二步加热工艺的时间与温度的折线图。
图3为本发明的第三步的中间锻件的尺寸图。
图4为本发明的第五步中锻造成品的尺寸图。
图5为本发明的第七步最终热处理的时间与温度的折线图。
图6为本发明的室式炉的结构示意图。
图7为本发明的淬火池的结构示意图。
图8为图7的右视图。
图9为图7的俯视图。
具体实施方式
结合图1至图9进一步说明本发明利用塑料模具钢连铸板坯生产700*1690mm的塑料模具钢快速生产工艺。
工艺路线如下：
连铸板坯―加热―不稳定镦粗加铆镦和拔长加稳定镦拔―加热－拔长-淬火加双循环冷却－最终热处理－矫直－探伤－黑皮修磨（或机加工）－探伤－锯切－入库。
第一步，选料：采用20吨的塑料模具钢连铸板坯，厚宽长的尺寸为415*2270*2800mm。
第二步，加热：将塑料模具钢连铸板坯用取料机竖立放入室式炉中加热，采用立式顶烧加热升温速度快，保温时间比要短。室式炉的结构如图6所示，包括炉体2，在炉体2内的顶部四周设有烧嘴3，形成顶烧，电渣圆锭1立式装在炉体2内。
第三步，两次镦拔：1）不稳定镦粗：将加热后塑料模具钢连铸板坯，经过5300-6300吨锻压机进行加工，采用操作机夹钳进行翻身和旋转，使长度方向垂直于平砧，宽度方向和平砧平行，上面用平砧，下面用旋转的大平台，先用平砧在2800mm的长度方向镦粗，再铆镦，铆镦为对角镦粗，镦粗和铆镦发现弯曲或S型在大平台上矫直，反复镦粗和铆镦，使长度2800mm镦粗到1400mm（满足第一次镦粗≥2的要求），宽度由2270mm宽展为2690mm，厚度由415mm宽展为700mm。2）第一次拔长：用操作机夹钳旋转和翻身在长度方向用上下平砧进行拔长，这样拔长宽度减少和厚度宽展增大，拔长宽度由2690mm减小到到1000mm，厚度由700mm宽展到1400mm，长度方向2000mm。3）稳定镦粗：用操作机夹钳翻身，长度方向继续镦粗，长度镦粗由2000mm到1000mm（满足第二次镦粗≥2的要求），宽度由1000mm宽展为1450mm，厚度由1400mm宽展的1800。4）第二次拔长：拔长宽度由1450mm减小为950mm，厚度由1800mm宽展到1990mm，长度方向拔长伸长到1432mm；最后再平砧上整平和平底，得到中间锻件。
不稳定镦粗法解决塑料模具钢连铸板坯高厚比太大时采用的方法，不稳定镦粗和拔长解决有不稳定的镦粗变为稳定镦粗，通过不稳定镦粗和拔长加稳定镦拔解决塑料模具钢连铸板坯纵横向的反复变形，使纵横向的性能都能够得到提高。
第四步，返炉加热。
第五步，利用5300-6300吨锻造机大压下量（压下量180mm左右）长度方向拔长到750*1740mm，进行平底，平底为了减少成品头部的锯切量；采用小送进量（送进量为30-80mm）和小压下量（压下量20mm左右）；余量在20-30mm时小送进量和小压下量（压下量10mm左右）修整，修整是为了塑料模具板的角倒出来和精整表面的作用，得到锻造成品尺寸（700*1690mm）要求。
通过上述两火锻造，使塑料模具钢连铸板坯纵横方向度变形，满足纵横方向机械性能要求。
第六步，将锻造成品快速进入淬火池淬火，淬火池如图7至9所示，包括淬火池本体4，在淬火池本体4上设置水管孔5和两根空压气管6，在淬火池本体4内设有两组搅拌机7。淬火池采用搅拌机和压缩空气双搅拌，淬火包括水冷和空冷，水冷时间为30分钟，空冷时间为8分钟，按照水冷、空冷的顺序循环进行6次，可防止应力裂纹产生。淬火时，水温不得高于50℃，在高于50℃时开启水循环或压缩空气。最后一次出水空冷6分钟，平面温度≤150℃，
第七步，对淬火后的锻造成品进行最终热处理（高温回火），得到成品。
Claims (4)
1.塑料模具钢快速生产工艺，其特征是包括以下步骤：
第一步，选料：采用塑料模具钢连铸板坯；
第二步，加热：用取料机将塑料模具钢连铸板坯竖立放入室式炉内，室式炉采用顶烧加热；
第三步，两次镦拔：1）不稳定镦粗：对加热后的塑料模具钢连铸板坯进行翻身和旋转，使长度方向垂直于平砧，宽度方向和平砧平行，上面用平砧，下面用旋转的大平台，在长度方向用锻造机镦粗，镦粗料的长厚比为4-7，镦粗会弯曲，弯曲时将料放平在平砧在长度方向矫直；长度方向再铆镦，铆镦为对角镦粗，镦粗会弯曲，将弯曲后的塑料模具钢连铸板坯放平在大平台上矫直，反复镦粗和铆镦的步骤，使长度方向的镦粗比≥2，使宽度和厚度方向宽展；2）拔长：将塑料模具钢连铸板坯翻身沿长度方向用上下平砧拔长，拔长使宽度方向尺寸减少，厚度方向尺寸宽展增大，长度方向经拔长长度增加；3）稳定镦粗：将塑料模具钢连铸板坯翻身，在长度方向进行镦粗，使宽度和厚度方向宽展；4）在长度方向继续拔长，使宽度方向尺寸减少，厚度方向尺寸继续宽展尺寸继续加大，长度方向经拔长长度增加；最后再平砧上整平和平底，得到中间锻件；
第四步，回炉加热；
第五步，采用锻压机对回炉加热后的中间锻件进行长度方向拔长，平底和精整，得到锻造成品；
第六步，将锻造成品进入淬火池内淬火，淬火池采用搅拌机和压缩空气双搅拌，淬火包括水冷和空冷，水冷时间为20-30分钟，空冷时间为5-8分钟，按照水冷、空冷的顺序循环进行4-6次；
第七步，对淬火后的锻造成品进行最终热处理，得到成品。
2.根据权利要求1所述的塑料模具钢快速生产工艺，其特征是：第三步中采用操作机夹钳对塑料模具钢连铸板坯进行翻身和旋转。
3.根据权利要求1所述的塑料模具钢快速生产工艺，其特征是：第三步和第五步中的锻压机均采用5300-6300吨锻压机。
4.根据权利要求1所述的塑料模具钢快速生产工艺，其特征是：第六步中，在2分钟内将锻造成品进入淬火池内淬火。
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