JP2015007278A - Method for producing die steel for plastic molding and die for plastic molding - Google Patents

Method for producing die steel for plastic molding and die for plastic molding Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a die steel for plastic molding which suppresses the occurrence of segregation without performing diffusion treatment, satisfies mechanical characteristics and suppresses the occurrence of the emboss due to segregation during embossing using as a die material.SOLUTION: There is provided a method for producing a die steel for plastic molding which is a method for producing a steel containing 0.10 to 0.55% of C, 0.05 to 1.0% of Si, 0.10 to 1.50% of Mn, 0.001 to 0.040% of P, 0.040% or less of S, 0.5% or less of Cu and 0.003 to 0.050% of Al and further containing 10 to 100 ppm of Bi and the balance being Fe and impurities, wherein steel ingots having an average diameter of 1800 mm or less and a weight of 45 tons or less are cast by an ordinary casting method using a casting mold having a polygonal cross section.

Description

本発明は、シボ加工に適したプラスチック成型用金型鋼の製造方法に関する。また、その製造方法で製造した鋼塊を素材としたプラスチック成型用金型に関する。   The present invention relates to a method of manufacturing a mold steel for plastic molding suitable for embossing. Moreover, it is related with the metal mold for plastic molding which used the steel ingot manufactured with the manufacturing method as a raw material.

プラスチック製品の成型方法の一例として、金型を用いた射出成型法が挙げられる。成型に際し、金型の表面にシボ加工を施して模様を形成しておくことにより、成型品の表面にデザイン模様として、革、梨地、木目、布目等の模様を転写して付けることができる。   An example of a plastic product molding method is an injection molding method using a mold. When molding, a pattern is formed on the surface of the mold by applying a texture to the surface of the molded product, so that a pattern such as leather, satin, wood, or cloth can be transferred and applied as a design pattern.

しかし、金型の素材となる鋳塊に大きなミクロ偏析やマクロ偏析(以下これらを総称して「偏析」ともいう。)が存在すると、シボ加工を施したときに、金型表面に形成された模様にムラ(以下「シボムラ」ともいう。)が生じ、意図した模様とならない。   However, if there is a large amount of micro-segregation or macro-segregation (hereinafter collectively referred to as “segregation”) in the ingot that is the material of the mold, it was formed on the surface of the mold when subjected to graining. Unevenness (hereinafter also referred to as “spot unevenness”) occurs in the pattern, and the pattern does not become the intended one.

金型表面のシボ加工時におけるシボムラの発生を抑制する手法として、特許文献1には、鋼のSi含有率を0.35重量%以下、Cr含有率を3.0重量%以下、Mo含有率を1.0重量%以下とした鋼が記載されている。   As a technique for suppressing the occurrence of grain unevenness during graining on the mold surface, Patent Document 1 discloses that the Si content of steel is 0.35 wt% or less, the Cr content is 3.0 wt% or less, and the Mo content is Is described as a steel with 1.0% by weight or less.

また、特許文献2には、金型のシボ加工性の低下を抑制するため、鋼のSi含有率を0.50質量%未満、Mn含有率を1.5質量%以下としてバンド状組織の生成を抑制し、また、シボ加工性を低下させるP、S、CrおよびAlの含有率を所定の値以下とした鋼が記載されている。さらに、C、Si、Mn、P、S、Mo、CrおよびNiの含有率から算出される数値をこれらの元素がシボ加工性に及ぼす影響の尺度とすることが記載されている。   In addition, in Patent Document 2, in order to suppress the deterioration of the texture processing of the mold, the formation of a band-like structure with the steel Si content of less than 0.50 mass% and the Mn content of 1.5 mass% or less In addition, a steel is described in which the P, S, Cr, and Al contents are suppressed to a predetermined value or less, and the wrinkle workability is reduced. Furthermore, it is described that numerical values calculated from the contents of C, Si, Mn, P, S, Mo, Cr, and Ni are used as a measure of the influence of these elements on the embossing processability.

特開2001−294973号公報JP 2001-294773 A 特許第4223442号公報Japanese Patent No. 4223442

普通造塊法で製造した鋼塊において、ミクロ偏析およびマクロ偏析は不可避的に発生する。ミクロ偏析は、デンドライトアーム間に発生する合金元素が濃化した溶鋼(以下「濃化溶鋼」という。)が凝固することにより発生し、マクロ偏析は、鋼塊の最終凝固位置の濃化溶鋼がそのまま凝固することにより発生する。   Microsegregation and macrosegregation inevitably occur in steel ingots produced by the ordinary ingot-making method. Microsegregation occurs when molten steel enriched in alloy elements generated between dendritic arms (hereinafter referred to as “concentrated molten steel”) solidifies, and macrosegregation occurs when the concentrated molten steel at the final solidification position of the steel ingot is It is generated by solidifying as it is.

特にマクロ偏析は、鋼塊の初期凝固位置から最終凝固位置までの距離が大きく、鋼塊の凝固時間が長いほど、その規模が大きくなる。普通造塊法における凝固時間には鋼塊の重量および寸法が大きく影響を及ぼし、鋼塊の重量および断面積が大きくなるほど凝固時間が長くなり、マクロ偏析が大きくなる。   In particular, macro segregation has a larger scale as the distance from the initial solidification position to the final solidification position of the steel ingot is longer and the solidification time of the steel ingot is longer. The solidification time in the ordinary ingot casting method is greatly affected by the weight and size of the steel ingot, and the solidification time becomes longer and the macrosegregation increases as the weight and cross-sectional area of the steel ingot increase.

そのため、プラスチック成型用金型鋼も、鋼塊の重量または寸法が大きいほど、生じる偏析が増大し、この鋼塊を用いて製造したプラスチック成型用金型はシボ加工時にシボムラが生じやすい。しかし、特許文献1および2では、鋼塊の重量および断面積のいずれについても着目されていない。   For this reason, the larger the weight or size of the steel ingot, the greater the segregation that occurs in the plastic molding die steel, and the plastic molding die manufactured using this steel ingot is likely to have unevenness during embossing. However, Patent Documents 1 and 2 do not pay attention to either the weight or the cross-sectional area of the steel ingot.

不可避的に発生するこれらの偏析を低減する方法としては、偏析の原因である合金元素自体を低減する方法や、偏析した合金元素の拡散処理を造塊工程の後工程である鋼塊の鍛造工程において行う方法等が挙げられる。   As a method of reducing these segregation that inevitably occurs, a method of reducing the alloy element itself that causes segregation, or a forging process of a steel ingot that is a subsequent process of the ingot process by diffusion treatment of the segregated alloy element And the like.

しかし、合金元素を低減する方法は、プラスチック成型用金型に要求される機械的特性を満足できなくなる可能性がある。また、合金元素の拡散処理を行う方法は、新たな設備投資や過大なエネルギーの消費が必要となり、実用的でない。   However, there is a possibility that the method of reducing the alloy elements cannot satisfy the mechanical characteristics required for the plastic mold. In addition, the method of performing diffusion treatment of alloy elements is not practical because it requires new equipment investment and excessive energy consumption.

本発明は、これらの問題に鑑みてなされたものであり、鋼塊の重量、形状および寸法を考慮し、シボ加工時にシボムラの発生を防止できるプラスチック成型用金型鋼の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of these problems, and provides a method for producing a mold steel for plastic molding capable of preventing the occurrence of grain unevenness during graining in consideration of the weight, shape and dimensions of a steel ingot. Objective.

本発明者は、まず、普通造塊法で製造された鋼塊における偏析を、合金元素の添加によって低減する方法について検討した。合金元素の添加によって偏析を低減することができれば、従来から行われている拡散処理を短縮または省略することが可能となり、省エネルギーの観点からも好ましい。また、拡散処理のための新たな設備投資も不要となる。   The present inventor first examined a method for reducing segregation in a steel ingot produced by the ordinary ingot-making method by adding an alloy element. If segregation can be reduced by the addition of alloy elements, the conventional diffusion treatment can be shortened or omitted, which is preferable from the viewpoint of energy saving. In addition, no new capital investment for the diffusion treatment is required.

添加する合金元素としては、Biを検討の対象とした。Biは、鋼の固液界面の界面エネルギーを低減する元素であるため、これを含有させることにより鋼塊のデンドライト組織を微細化し、偏析を低減できると考えられる。   Bi was considered as an alloy element to be added. Since Bi is an element that reduces the interfacial energy at the solid-liquid interface of steel, it is thought that inclusion of this makes it possible to refine the dendrite structure of the steel ingot and reduce segregation.

次に、Biの効果の確認のため行った試験について説明する。プラスチック成型用金型に汎用される鋼種の溶鋼にBiを添加し、一方向凝固試験を行った。作製した鋼塊は直径15mm、長さ50mmの円柱形状とし、Bi含有率は15質量ppm、30質量ppmおよび40質量ppmとし、Biを含有しないものも作製した。   Next, a test conducted for confirming the effect of Bi will be described. Bi was added to molten steel of a steel type generally used for plastic molds, and a unidirectional solidification test was performed. The produced steel ingot was made into a columnar shape with a diameter of 15 mm and a length of 50 mm, and the Bi content was 15 mass ppm, 30 mass ppm and 40 mass ppm, and those containing no Bi were also produced.

図1は、Bi含有率とデンドライトの1次アーム間隔との関係を示す図である。各鋼塊の組織観察を行い、デンドライトの1次アーム間隔dを測定した。Biを含有しない鋼塊の1次アーム間隔をd0とし、同図では横軸をBi含有率、縦軸をd/d0とした。同図から、Bi含有率が高いほど1次アーム間隔dが小さく、微量のBiでもデンドライトアーム間隔の微細化に有効であることがわかる。   FIG. 1 is a graph showing the relationship between the Bi content and the primary arm spacing of dendrites. The structure of each steel ingot was observed, and the primary arm interval d of the dendrite was measured. The primary arm interval of the steel ingot not containing Bi was d0, and in the same figure, the horizontal axis was Bi content and the vertical axis was d / d0. From the figure, it can be seen that the higher the Bi content, the smaller the primary arm interval d, and even a small amount of Bi is effective in reducing the dendrite arm interval.

デンドライトアーム間隔が微細化することで、デンドライトアーム間に発生する濃化溶鋼が減少するため、ミクロ偏析も低減される。また、個々のミクロ偏析が低減されることで、ミクロ偏析が低減されない場合と比較して、鋼塊の未凝固部分に排出される溶鋼中の合金元素濃度が低減される。そのため、最終凝固位置に発生するマクロ偏析も低減される。   Since the dendrite arm interval is made finer, the concentrated molten steel generated between the dendrite arms is reduced, so that microsegregation is also reduced. Further, by reducing individual microsegregation, the concentration of alloy elements in the molten steel discharged to the unsolidified portion of the steel ingot is reduced as compared with the case where microsegregation is not reduced. Therefore, macro segregation occurring at the final solidification position is also reduced.

本発明者は、微量のBiの添加によって偏析が低減された鋼塊を素材として用いて、実製品と同等の大きさのプラスチック成型用金型の素材を作製した。そして、このプラスチック成型用金型の素材におけるシボムラの発生と鋼塊の重量、形状および寸法との関係について検討した。その結果、後述の実施例で実証するとおり、シボ加工時にシボムラの発生が抑制される条件が存在することを知見した。   The inventor used a steel ingot whose segregation was reduced by adding a small amount of Bi as a material, and produced a material for a plastic molding die having the same size as the actual product. Then, the relationship between the occurrence of grain unevenness in the plastic molding material and the weight, shape and dimensions of the steel ingot was examined. As a result, as demonstrated in the examples described later, it has been found that there are conditions for suppressing the occurrence of grain unevenness during graining.

本発明は、この知見に基づいてなされたものであり、その要旨は、下記のプラスチック成型用金型鋼の製造方法にある。   This invention is made | formed based on this knowledge, and the summary exists in the manufacturing method of the following mold steel for plastic molding.

質量%で、C:0.10〜0.55%、Si:0.05〜1.0%、Mn:0.10〜1.50%、P:0.040%以下、S:0.040%以下、Cu:0.5%以下、およびAl:0.003〜0.050%を含有し、さらにBiを10〜100質量ppm以下で含有し、残部がFeおよび不純物からなるプラスチック成型用金型鋼の製造方法であって、横断面が多角形の鋳型を用いた普通造塊法により、平均直径が1800mm以下で、重量が45t以下の鋼塊を鋳造することを特徴とするプラスチック成型用金型鋼の製造方法。   In mass%, C: 0.10 to 0.55%, Si: 0.05 to 1.0%, Mn: 0.10 to 1.50%, P: 0.040% or less, S: 0.040 %, Cu: 0.5% or less, and Al: 0.003 to 0.050%, Bi is further contained in an amount of 10 to 100 ppm by mass, and the balance is Fe and impurities. A mold for producing plastics, characterized by casting a steel ingot having an average diameter of 1800 mm or less and a weight of 45 t or less by a normal ingot method using a mold having a polygonal cross section. A method for producing steel molds.

この方法では、前記鋼塊が、Feの一部に代えて、Ni:2.0%以下、Cr:2.0%以下、Mo:0.6%以下およびV:0.2%以下のいずれか1種または2種以上を含有するものとしてもよい。   In this method, the steel ingot is replaced with a part of Fe, Ni: 2.0% or less, Cr: 2.0% or less, Mo: 0.6% or less, and V: 0.2% or less It is good also as what contains 1 type, or 2 or more types.

また、本発明の要旨は、上記のプラスチック成型用金型鋼の製造方法で製造した鋼塊を素材としたことを特徴とするプラスチック成型用金型にある。   The gist of the present invention resides in a plastic molding die characterized by using a steel ingot produced by the above-described method for producing a plastic molding die steel as a raw material.

以下の説明では、鋼の成分組成についての「質量%」、「質量ppm」を、それぞれ単に「%」、「ppm」とも表記する。   In the following description, “mass%” and “mass ppm” for the component composition of steel are also simply expressed as “%” and “ppm”, respectively.

本発明のプラスチック成型用金型鋼の製造方法によれば、拡散処理を施さなくてもミクロ偏析およびマクロ偏析の発生が抑制され、シボ加工に適した鋼塊を製造することができる。この鋼塊から製造したプラスチック成型用金型は、要求される機械的特性を満足するとともに、表面のシボ加工時には偏析に起因するシボムラの発生が抑制される。   According to the method for producing a mold steel for plastic molding of the present invention, the occurrence of microsegregation and macrosegregation is suppressed without performing diffusion treatment, and a steel ingot suitable for embossing can be produced. The plastic molding die manufactured from this steel ingot satisfies the required mechanical properties and suppresses the occurrence of grain unevenness due to segregation during the graining of the surface.

Bi含有率とデンドライトの1次アーム間隔との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between Bi content rate and the primary arm space | interval of a dendrite. 各比較例および各本発明例の試験片におけるシボムラの発生率を示す図である。It is a figure which shows the incidence rate of the grain unevenness in the test piece of each comparative example and each example of the present invention.

以下に、本発明のプラスチック成型用金型鋼の製造方法を上述のとおり規定した理由およびその好ましい態様について説明する。   Below, the reason which prescribed | regulated the manufacturing method of the metal mold steel for plastic molding of this invention as mentioned above, and its preferable aspect are demonstrated.

1.プラスチック成型用金型鋼の成分組成の範囲およびその限定理由
1−1.必須元素
C:0.10〜0.55%
Cは鋼の強度を高めるのに有効な元素である。しかし、C含有率が0.10%未満では、鋼の強度が十分ではない。一方、C含有率が0.55%を超えると、鋼の靭性、溶接性および被削性が低下する。そこで、C含有率は0.10〜0.55%とする。好ましくは、0.15〜0.45%である。
1. 1. Range of component composition of mold steel for plastic molding and reasons for limitation 1-1. Essential element C: 0.10 to 0.55%
C is an element effective for increasing the strength of steel. However, if the C content is less than 0.10%, the strength of the steel is not sufficient. On the other hand, if the C content exceeds 0.55%, the toughness, weldability and machinability of the steel will be reduced. Therefore, the C content is set to 0.10 to 0.55%. Preferably, it is 0.15 to 0.45%.

Si:0.05〜1.0%
Siは、鋼の脱酸に用いられるとともに、焼入れ性および被削性を向上させる元素である。しかし、Si含有率が0.05%未満では、十分な脱酸ができず、Al、Ti等、他の元素の添加が必要となる。一方、Si含有率が高すぎると偏析を助長し、特に1.0%を超えると、金型のシボ加工時におけるシボムラの発生を抑制できない。そこで、Si含有率は0.05〜1.0%とする。好ましくは、0.15〜0.30%である。
Si: 0.05-1.0%
Si is an element that is used for deoxidation of steel and improves hardenability and machinability. However, when the Si content is less than 0.05%, sufficient deoxidation cannot be performed, and addition of other elements such as Al and Ti is necessary. On the other hand, if the Si content is too high, segregation is promoted, and if it exceeds 1.0%, it is not possible to suppress the occurrence of irregularities during the embossing of the mold. Therefore, the Si content is set to 0.05 to 1.0%. Preferably, it is 0.15 to 0.30%.

Mn:0.10〜1.50%
Mnは、鋼の熱間加工性および焼入れ性を向上させるのに有効な元素である。しかし、Mn含有率が0.10%未満ではこれらの効果が得られない。一方、Mn含有率が1.50%を超えると偏析が大きくなり、金型のシボ加工時におけるシボムラの発生を抑制できない。そこで、Mn含有率は0.10〜1.50%とする。好ましくは、0.90〜1.35%である。
Mn: 0.10 to 1.50%
Mn is an element effective for improving the hot workability and hardenability of steel. However, if the Mn content is less than 0.10%, these effects cannot be obtained. On the other hand, when the Mn content exceeds 1.50%, segregation increases, and the occurrence of grain unevenness during the grain machining of the mold cannot be suppressed. Therefore, the Mn content is set to 0.10 to 1.50%. Preferably, it is 0.90 to 1.35%.

P:0.001〜0.040%
Pは、鋼の靭性を害する元素であるため、極力含有率が低いことが好ましい。そこで、通常の工業的な精錬方法で製造される範囲として、P含有率は0.001〜0.040%とする。
P: 0.001 to 0.040%
Since P is an element that impairs the toughness of steel, it is preferable that the content is as low as possible. Then, as a range manufactured with a normal industrial refining method, P content rate shall be 0.001-0.040%.

S:0.040%以下
Sは、鋼の被削性の向上に有効な元素である。しかし、Sは鋼の靭性に有害であり、また、溶接割れが起こり易くなる。そこで、S含有率は0.040%以下とする。好ましくは、0.015〜0.040%である。
S: 0.040% or less S is an element effective for improving the machinability of steel. However, S is detrimental to the toughness of steel, and weld cracks are likely to occur. Therefore, the S content is set to 0.040% or less. Preferably, it is 0.015-0.040%.

Cu:0.5%以下
Cuは鋼の耐食性を向上させる元素である。しかし、Cu含有率が過剰であると鋼の結晶粒界に偏析して鋼の脆化を招来する。これらの点を考慮して、Cu含有率は0.5%以下とする。好ましくは、0.01〜0.20%である。
Cu: 0.5% or less Cu is an element that improves the corrosion resistance of steel. However, if the Cu content is excessive, it segregates at the grain boundaries of the steel and causes embrittlement of the steel. Considering these points, the Cu content is set to 0.5% or less. Preferably, it is 0.01 to 0.20%.

Al:0.003〜0.050%
Alは溶鋼の脱酸を促進する元素である。しかし、Al含有率が過剰であると、非金属介在物となり、ピンホールの原因となる。そのため、Al含有率は0.003〜0.050%とする。好ましくは、0.003〜0.020%である。
Al: 0.003 to 0.050%
Al is an element that promotes deoxidation of molten steel. However, if the Al content is excessive, non-metallic inclusions are formed, causing pinholes. Therefore, the Al content is set to 0.003 to 0.050%. Preferably, it is 0.003 to 0.020%.

Bi:10〜100ppm
Biは、前記図1に示すように、微量でも鋼のデンドライトアーム間隔の微細化に有効な元素である。しかし、Bi含有率が100ppmを超えると熱間での鋼の脆化が生じる。そのため、Bi含有率は10〜100ppmとする。Bi含有率は、好ましくは、10〜30ppmである。
Bi: 10 to 100 ppm
As shown in FIG. 1, Bi is an element effective for miniaturizing the dendrite arm interval of steel even in a small amount. However, when the Bi content exceeds 100 ppm, hot embrittlement of the steel occurs. Therefore, Bi content rate shall be 10-100 ppm. The Bi content is preferably 10 to 30 ppm.

上述の成分以外の残部は、Feおよび不純物である。   The balance other than the above components is Fe and impurities.

1−2.任意添加元素
Feの一部に代えて、以下の任意添加元素を1種または2種以上含有してもよい。
1-2. Optional Additive Element Instead of a part of Fe, one or more of the following optional additive elements may be contained.

Ni:2.0%以下
Niは、鋼の焼入れ性を向上させる一方、被削性を低下させる元素である。また、Niは上述の必須元素と比較して高価である。これらの点を考慮して、Niは、含有させる場合は、2.0%以下とする。より好ましくは、0.01〜0.70%である。
Ni: 2.0% or less Ni is an element that improves the hardenability of the steel while reducing the machinability. Ni is more expensive than the above essential elements. Considering these points, when Ni is contained, the content is made 2.0% or less. More preferably, it is 0.01 to 0.70%.

Cr:2.0%以下
Crは、鋼の焼入れ性の向上に有効な元素である。しかし、Cr含有率が2.0%を超えると鋼の被削性が害される。そのため、Crは、含有させる場合は、2.0%以下とする。より好ましくは、0.20〜1.30%である。また、焼入れ性を確保するため、CrとMnの合計含有率は0.5%以上とすることが好ましい。
Cr: 2.0% or less Cr is an element effective for improving the hardenability of steel. However, if the Cr content exceeds 2.0%, the machinability of the steel is impaired. Therefore, when Cr is contained, the content is made 2.0% or less. More preferably, it is 0.20 to 1.30%. In order to ensure hardenability, the total content of Cr and Mn is preferably 0.5% or more.

Mo:0.6%以下
Moは鋼の焼入れ性の向上および焼戻し脆化の防止に有効な元素である。しかし、Moは強偏析元素である。これらの点を考慮して、Moは、含有させる場合は、0.6%以下とする。より好ましくは、0.01〜0.40%である。
Mo: 0.6% or less Mo is an element effective in improving the hardenability of steel and preventing temper embrittlement. However, Mo is a strong segregation element. Considering these points, when Mo is contained, the content is made 0.6% or less. More preferably, it is 0.01 to 0.40%.

V:0.2%以下
Vは鋼の結晶粒の微細化に用いられる元素である。また、Vは上述の必須元素と比較して高価である。これらの点を考慮して、Vは、含有させる場合は、0.2%以下とする。より好ましくは、0.03〜0.07%である。
V: 0.2% or less V is an element used for refining steel crystal grains. V is more expensive than the above essential elements. Considering these points, when V is contained, it is set to 0.2% or less. More preferably, it is 0.03 to 0.07%.

2.本発明のプラスチック成型用金型鋼の製造方法
本発明のプラスチック成型用金型鋼の製造方法は、横断面が多角形の鋳型を用いた普通造塊法により、上記成分組成を有し、平均直径が1800mm以下で、重量が45t以下の鋼塊を鋳造する方法である。鋼塊の重量は17t以上が好ましく、平均直径は1100mm以上が好ましい。鋳型の横断面の形状は、回転対称性を有する多角形が好ましい。また、回転対称性を有し、かつ各辺の長さが等しい8角形〜24角形がより好ましい。
2. Manufacturing method of mold steel for plastic molding of the present invention The manufacturing method of mold steel for plastic molding of the present invention has the above-mentioned component composition by an average ingot method using a mold having a polygonal cross section, and has an average diameter of This is a method of casting an ingot having a weight of 1800 mm or less and a weight of 45 t or less. The weight of the steel ingot is preferably 17 t or more, and the average diameter is preferably 1100 mm or more. The shape of the cross section of the mold is preferably a polygon having rotational symmetry. In addition, octagons to 24 polygons having rotational symmetry and the same length of each side are more preferable.

この方法により、拡散処理を必要とせずミクロ偏析およびマクロ偏析の発生が抑制された鋼塊を製造することができる。この鋼塊から製造したプラスチック成型用金型は、機械的特性を満足するとともに、表面のシボ加工時に、偏析に起因するシボムラの発生が抑制される。   By this method, a steel ingot in which the occurrence of microsegregation and macrosegregation is suppressed without requiring diffusion treatment can be produced. The plastic molding die manufactured from this steel ingot satisfies the mechanical characteristics, and suppresses the occurrence of grain unevenness due to segregation during the graining of the surface.

本発明のプラスチック成型用金型鋼の製造方法の効果を確認するため、実製品の製造時と同等の大きさの鋼塊およびプラスチック成型用金型の素材を作製する試験を行い、その結果を評価した。   In order to confirm the effect of the method for producing the mold steel for plastic molding of the present invention, a test for producing a steel ingot of the same size as the actual product and a material for the mold for plastic molding was conducted, and the result was evaluated. did.

1.試験方法
表1に示す条件で、普通造塊法により鋼塊を作製した。比較例では、C:0.10〜0.55%、Si:0.05〜1.0%、Mn:0.10〜1.50%、P:0.010〜0.040%、S:0.040%以下、Ni:2.0%以下、Cr:2.0%以下、Mo:0.6%以下、V:0.2%以下、Cu:0.5%以下およびAl:0.003〜0.050%を含有し、残部がFeおよび不純物からなる成分組成となるように精錬し、Bi含有率が0(検出限界以下)である溶鋼を使用した。これは、プラスチック成型用金型に汎用される鋼種である。本発明例では、Feの一部をBiとし、Bi含有率を表1に示す範囲とし、それ以外は比較例と同じ成分組成である溶鋼を使用した。本発明で規定する範囲の量のBiを添加しても、他の元素の組成バランスを変えないため、プラスチック成型用金型に要求される機械的特性には影響を与えない。
1. Test Method A steel ingot was produced by the ordinary ingot-making method under the conditions shown in Table 1. In comparative examples, C: 0.10 to 0.55%, Si: 0.05 to 1.0%, Mn: 0.10 to 1.50%, P: 0.010 to 0.040%, S: 0.040% or less, Ni: 2.0% or less, Cr: 2.0% or less, Mo: 0.6% or less, V: 0.2% or less, Cu: 0.5% or less, and Al: 0. A molten steel containing 003 to 0.050% and refined so that the balance is composed of Fe and impurities and having a Bi content of 0 (below the detection limit) was used. This is a steel type widely used in plastic molds. In the examples of the present invention, a part of Fe was Bi, the Bi content was in the range shown in Table 1, and the molten steel having the same component composition as that of the comparative example was used. Even if Bi in an amount specified in the present invention is added, the compositional balance of other elements is not changed, and therefore mechanical properties required for a plastic molding die are not affected.

Figure 2015007278
Figure 2015007278

表1には、鋼塊の作製に用いた鋳型の横断面の形状、作製した鋼塊の重量および平均直径の範囲、ならびに各鋼塊の作製個数も示した。平均直径とは、各鋼塊の横断面の外接円の直径と内接円の直径の平均値の、鋼塊の上端から下端までの平均値である。同表中、鋳型の横断面の形状の「8角形」および「24角形」はそれぞれ、回転対称性を有しかつ各辺の長さが等しい8角形および24角形を意味する。   Table 1 also shows the cross-sectional shape of the mold used for producing the steel ingot, the range of the weight and average diameter of the produced steel ingot, and the number of produced steel ingots. The average diameter is the average value of the diameter of the circumscribed circle and the diameter of the inscribed circle in the cross section of each steel ingot from the upper end to the lower end of the ingot. In the same table, the “octagon” and “24-gon” in the shape of the cross section of the mold mean octagons and 24-gons having rotational symmetry and the lengths of each side being equal.

鋼塊に生じた偏析の程度は、鍛造工程の影響も受けて変動するため、鍛造条件は全ての鋼塊について同一とした。具体的には、作製した鋼塊を、1260℃に加熱し、横断面が縦1000mm、横1000mmの正四角柱となるように鍛造した。鍛造終止温度は1000℃とした。得られた鍛造後素材には900℃、20時間の焼ならしを施した後、600℃、30時間の焼き戻しを施した。焼き戻し完了後、鍛造後素材の鋼塊の押湯およびディッシュ部に相当する部分を切断除去し、プラスチック成型用金型の素材とした。   Since the degree of segregation occurring in the steel ingot fluctuates due to the influence of the forging process, the forging conditions are the same for all the steel ingots. Specifically, the produced steel ingot was heated to 1260 ° C. and forged so as to be a regular quadrangular column having a cross section of 1000 mm in length and 1000 mm in width. The forging end temperature was 1000 ° C. The obtained forged material was subjected to normalization at 900 ° C. for 20 hours and then tempered at 600 ° C. for 30 hours. After completion of tempering, the part corresponding to the hot metal and dish part of the steel ingot of the material after forging was cut off and used as a material for a plastic molding die.

このようにして作製されたプラスチック成型用金型の素材において、それぞれの上端近傍から水平に厚さ20mmの板材を切り出し、その中心部から縦100mm、横100mmの試験片を1枚ずつ切り出した。プラスチック成型用金型でのシボ加工を模擬するため、この切り出した試験片の表面を腐食させるシボ加工により梨地模様を施し、それぞれの試験片についてシボムラの発生の有無を目視で調査した。   In the plastic molding material thus produced, a plate material having a thickness of 20 mm was cut horizontally from the vicinity of each upper end, and test pieces each having a length of 100 mm and a width of 100 mm were cut out one by one from the center. In order to simulate embossing with a plastic molding die, a textured pattern was applied by embossing that corroded the surface of the cut-out test piece, and each test piece was visually examined for occurrence of wrinkle unevenness.

2.試験結果
図2は、各比較例および各本発明例の試験片におけるシボムラの発生率を示す図である。表1には、各比較例および各本発明例について、シボムラが発生した試験片の枚数およびシボムラの発生率を、試験条件と併せて示した。
2. Test Results FIG. 2 is a diagram showing the occurrence rate of grain unevenness in the test pieces of each comparative example and each invention example. Table 1 shows the number of test pieces in which the unevenness occurred and the occurrence rate of the uneven unevenness, together with the test conditions, for each comparative example and each inventive example.

比較例2および3から、Biを含有しない場合には、鋼塊の重量および平均直径が同じであれば、横断面を構成する多角形の角数が多い方が、シボムラの発生が抑制されることがわかる。   From Comparative Examples 2 and 3, when Bi is not contained, if the weight and average diameter of the steel ingot are the same, the occurrence of grain unevenness is suppressed when the number of polygons constituting the cross section is larger. I understand that.

また、比較例1〜4から、Biを含有しない場合には、横断面の形状が同じであれば、鋼塊の重量および平均径が大きい方がシボムラの発生が顕著であることがわかる。これは、普通造塊法において、鋼塊の重量および平均径が大きいほど、偏析の規模が大きくなることと対応する。   Moreover, from Comparative Examples 1-4, when Bi is not contained, if the shape of a cross section is the same, it will be understood that the occurrence of grain unevenness is more remarkable when the weight and average diameter of the steel ingot are larger. This corresponds to the fact that in the ordinary ingot forming method, the larger the weight and average diameter of the steel ingot, the greater the scale of segregation.

本発明例2および3から、Biを含有する場合には、鋼塊の重量および平均径が同じであれば、横断面を構成する多角形が24角形でも8角形でも、シボムラの発生が完全に抑制されることがわかる。この結果から、鋳型の横断面を構成する多角形の角数が24よりも多くても、シボムラの発生を抑制する効果は損なわれないと考えられる。   From Examples 2 and 3 of the present invention, when Bi is contained, if the weight and average diameter of the steel ingot are the same, even if the polygon constituting the cross section is a 24 or 8 polygon, the occurrence of grain unevenness is completely achieved. It turns out that it is suppressed. From this result, it is considered that even when the number of polygons constituting the cross section of the mold is larger than 24, the effect of suppressing the occurrence of graininess is not impaired.

また、本発明例1から、重量が45t、平均径が1800mmの鋼塊であって、Biを含有する場合には、偏析の影響を解消でき、シボムラの発生が完全に抑制されることがわかる。この結果と、普通造塊法では、鋼塊の重量および平均径が大きいほど、偏析の規模が大きくなることを併せて考えると、重量が45t未満、平均径が1800mm未満の鋼塊であって、Biを含有する場合にも同様に、偏析の影響を解消でき、シボムラの発生を抑制できると考えられる。本発明例2〜4の結果はこれに合致するものである。   In addition, it can be seen from Example 1 of the present invention that when the steel ingot has a weight of 45 t and an average diameter of 1800 mm and contains Bi, the influence of segregation can be eliminated and the occurrence of graininess is completely suppressed. . In consideration of this result and the ordinary ingot forming method, the larger the weight and average diameter of the steel ingot, the larger the scale of segregation. The steel ingot has a weight of less than 45 t and an average diameter of less than 1800 mm. Similarly, when Bi is contained, it is considered that the effect of segregation can be eliminated and the occurrence of graininess can be suppressed. The results of Examples 2 to 4 of the present invention agree with this.

本発明のプラスチック成型用金型鋼の製造方法によれば、拡散処理を施さなくてもミクロ偏析およびマクロ偏析の発生が抑制され、シボ加工に適した鋼塊を製造することができる。この鋼塊から製造したプラスチック成型用金型は、要求される機械的特性を満足するとともに、表面のシボ加工時に、偏析に起因するシボムラの発生が抑制される。   According to the method for producing a mold steel for plastic molding of the present invention, the occurrence of microsegregation and macrosegregation is suppressed without performing diffusion treatment, and a steel ingot suitable for embossing can be produced. The plastic molding die manufactured from this steel ingot satisfies the required mechanical properties and suppresses the occurrence of grain unevenness due to segregation during the graining of the surface.

Claims (3)

質量%で、C:0.10〜0.55%、Si:0.05〜1.0%、Mn:0.10〜1.50%、P:0.001〜0.040%、S:0.040%以下、Cu:0.5%以下、およびAl:0.003〜0.050%を含有し、さらにBiを10〜100質量ppm以下で含有し、残部がFeおよび不純物からなるプラスチック成型用金型鋼の製造方法であって、
横断面が多角形の鋳型を用いた普通造塊法により、平均直径が1800mm以下で、重量が45t以下の鋼塊を鋳造することを特徴とするプラスチック成型用金型鋼の製造方法。
In mass%, C: 0.10 to 0.55%, Si: 0.05 to 1.0%, Mn: 0.10 to 1.50%, P: 0.001 to 0.040%, S: Plastic containing 0.040% or less, Cu: 0.5% or less, and Al: 0.003 to 0.050%, further containing Bi at 10 to 100 mass ppm or less, and the balance being Fe and impurities A method for producing mold steel for molding,
A method for producing a mold steel for plastic molding, characterized by casting a steel ingot having an average diameter of 1800 mm or less and a weight of 45 t or less by an ordinary ingot forming method using a mold having a polygonal cross section.
前記鋼塊が、Feの一部に代えて、Ni:2.0%以下、Cr:2.0%以下、Mo:0.6%以下およびV:0.2%以下のいずれか1種または2種以上を含有することを特徴とする請求項1に記載のプラスチック成型用金型鋼の製造方法。   The steel ingot is replaced with a part of Fe, any one of Ni: 2.0% or less, Cr: 2.0% or less, Mo: 0.6% or less and V: 0.2% or less or The method for producing a mold steel for plastic molding according to claim 1, comprising two or more kinds. 請求項1または2に記載のプラスチック成型用金型鋼の製造方法で製造した鋼塊を素材としたことを特徴とするプラスチック成型用金型。   A plastic molding die characterized by using a steel ingot produced by the method for producing a plastic molding die steel according to claim 1 or 2 as a raw material.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016159392A1 (en) * 2015-03-31 2016-10-06 新日鐵住金株式会社 Hot-rolled bar member, part, and hot-rolled bar member manufacturing method
WO2017068935A1 (en) * 2015-10-19 2017-04-27 新日鐵住金株式会社 Steel for hot forging and hot forged product
WO2018061191A1 (en) * 2016-09-30 2018-04-05 新日鐵住金株式会社 Steel for cold forging and production method thereof
CN110512138A (en) * 2019-06-02 2019-11-29 青岛东盛高科模塑技术有限公司 A kind of hot stamping die alloy material and preparation method thereof
CN114908301A (en) * 2019-03-01 2022-08-16 育材堂(苏州)材料科技有限公司 Hot work die steel, heat treatment method thereof and hot work die

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0949067A (en) * 1995-08-07 1997-02-18 Sumitomo Metal Ind Ltd Steel for plastic molding die
JP2003253383A (en) * 2002-02-27 2003-09-10 Daido Steel Co Ltd Steel for plastic molding die
JP2009242820A (en) * 2008-03-28 2009-10-22 Daido Steel Co Ltd Steel, steel for die and die using the same
JP2009242819A (en) * 2008-03-28 2009-10-22 Daido Steel Co Ltd Steel, steel for die and die using the same
JP2011011227A (en) * 2009-07-01 2011-01-20 Sumitomo Metal Ind Ltd Bottom-pouring type ingot-casting method for steel
JP2012035286A (en) * 2010-08-05 2012-02-23 Sumitomo Metal Ind Ltd Method for manufacturing forged steel roll

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0949067A (en) * 1995-08-07 1997-02-18 Sumitomo Metal Ind Ltd Steel for plastic molding die
JP2003253383A (en) * 2002-02-27 2003-09-10 Daido Steel Co Ltd Steel for plastic molding die
JP2009242820A (en) * 2008-03-28 2009-10-22 Daido Steel Co Ltd Steel, steel for die and die using the same
JP2009242819A (en) * 2008-03-28 2009-10-22 Daido Steel Co Ltd Steel, steel for die and die using the same
JP2011011227A (en) * 2009-07-01 2011-01-20 Sumitomo Metal Ind Ltd Bottom-pouring type ingot-casting method for steel
JP2012035286A (en) * 2010-08-05 2012-02-23 Sumitomo Metal Ind Ltd Method for manufacturing forged steel roll

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016159392A1 (en) * 2015-03-31 2016-10-06 新日鐵住金株式会社 Hot-rolled bar member, part, and hot-rolled bar member manufacturing method
JPWO2016159392A1 (en) * 2015-03-31 2018-02-08 新日鐵住金株式会社 Hot-rolled bar wire, parts and method for producing hot-rolled bar wire
WO2017068935A1 (en) * 2015-10-19 2017-04-27 新日鐵住金株式会社 Steel for hot forging and hot forged product
CN108138288A (en) * 2015-10-19 2018-06-08 新日铁住金株式会社 Hot forging steel and warm and hot forging product
JPWO2017068935A1 (en) * 2015-10-19 2018-08-09 新日鐵住金株式会社 Hot forging steel and hot forging
US10844466B2 (en) 2015-10-19 2020-11-24 Nippon Steel Corporation Hot forging steel and hot forged product
WO2018061191A1 (en) * 2016-09-30 2018-04-05 新日鐵住金株式会社 Steel for cold forging and production method thereof
KR20190042656A (en) * 2016-09-30 2019-04-24 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 Cold forging steel and its manufacturing method
KR102226488B1 (en) * 2016-09-30 2021-03-11 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 Cold forging steel and its manufacturing method
US11111568B2 (en) 2016-09-30 2021-09-07 Nippon Steel Corporation Steel for cold forging and manufacturing method thereof
CN114908301A (en) * 2019-03-01 2022-08-16 育材堂(苏州)材料科技有限公司 Hot work die steel, heat treatment method thereof and hot work die
CN110512138A (en) * 2019-06-02 2019-11-29 青岛东盛高科模塑技术有限公司 A kind of hot stamping die alloy material and preparation method thereof

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