KR20200001460A - 플라스틱 사출 금형 툴링 및 이의 제조방법 - Google Patents

플라스틱 사출 금형 툴링 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 현재 이용 가능한 상업용 제품과 대조적으로 큰 면적에서 현저하게 증가된 경화 및 경화능을 갖는 저탄소 금형 스틸로 형성되는 플라스틱 사출 금형 툴링, 및 대형 단조품(forgings)에 관한 것이다. 상기 특성은 동일하거나 우수한 절삭성 및 개선된 금형 파팅 라인 마모(mold parting line wear)와 함께 얻어진다. 이중 용융 공정과 함께 제조될 때, 본 발명은 툴링 세트의 성형 부품의 연마 특성 및 다른 특성을 현저히 개선할 수 있다.

Description

플라스틱 사출 금형 툴링 및 이의 제조방법{PLASTIC INJECTION MOLD TOOLING AND A METHOD OF MANUFACTURE THEREOF}
(관련 출원의 상호 참조)
본 출원은 2016년 2월 5일에 출원된 미국 특허출원 시리얼 넘버 14/998,701의 35 U.S.C.§120에 의한 일부 계속 출원이다.
본 발명은 현재 이용 가능한 상업용 제품과 대조적으로 큰 면적에서 현저하게 증가된 경화 및 경화능(hardenability)을 갖는 저탄소 금형 스틸로 형성되는 플라스틱 사출 금형 툴링, 및 대형 단조품(forgings)에 관한 것이다. 상기 특성은 동일하거나 우수한 절삭성(machinability) 및 개선된 금형 파팅 라인 마모(mold parting line wear)와 함께 얻어진다. 이중 용융 공정과 함께 제조될 때, 본 발명은 툴링 세트의 성형 부품의 연마 특성 및 다른 특성을 현저히 개선할 수 있다.
자동차 산업에서 플라스틱의 위치는 미래의 고성능, 더욱 연비가 좋은 차량의 핵심이기 때문에 엄청나게 성장했다. 플라스틱은 디자이너와 엔지니어에게 가볍고, 다양한 디자인 및 더 낮은 제조 비용을 제공함으로써 다수의 적용에 있어서 여러 가지 이점을 제공한다. 플라스틱의 다양성은 광범위한 형태와 표면 마감(surface finishes)으로 나타낼 수 있다. 그러나, 이러한 다양성은 고품질 플라스틱 사출 금형 스틸(plastic injection mold steel)이 없으면 가능하지 않다. 연비가 좋은 자동차에 대한 수요의 증가는 설계자가 더 많은 공기 역학적인 자동차를 만들도록 하며, 결국 범퍼, 대시 보드 및 도어 패널과 같은 복잡한 플라스틱 부품을 필요로 한다. 다른 산업 분야는 외측 가구(exterior furniture)와 같은 플라스틱 부품에 대해 유사한 요건을 갖는다. 플라스틱 사출 성형은 빠른 속도를 유지하는 생산에 사용되고, 공구강(tool steel)은 이러한 적용을 위해 이용된다. 고품질의 플라스틱 주입 금형 스틸의 특성은 금형 제조업체에서부터 최종 사용자까지 달라진다. 우수한 절삭성 및 우수한 표면 마감을 제공하기 위한 능력은 금형 제조업자에게 중요한 측면이다. 그러나, 균일한 경도(hardness)는 최종 사용자에게 있어 형태의 변형 없이 부품을 생산하기 위한 핵심이다. 부품의 크기가 증가함에 따라, 금형은 더 커져야 하고, 전체 면적에서도 이러한 특성을 보여주어야 한다.
본 개시의 일 측면에 따라서, 20인치 이상의 면적에서 우수한 경화능을 갖는 플라스틱 사출 금형 툴링의 제조방법이 개시된다. 상기 방법은, (1) 가열 유닛에서 전체 합금 성분보다 적은 성분을 갖는 스틸 용융물을 형성하는 단계; (2) 상기 용융물을 용기로 옮겨 가열물(heat)을 형성하는 단계; (3) 합금 조성물을 가열하고, 추가로 처방 조성(specification)으로 합금화하고, 아르곤 퍼징, 자기 교반 또는 일부 다른 혼합 방법을 사용하여 교반함으로써 상기 가열물을 정제(refining)하는 단계; (4) 상기 가열물을 진공 탈기, 추출(teeming) 및 주조(casting)하여 압상 주탕(bottom pouring)에 의해 잉곳(ingot)을 형성하는 단계; (5) 상기 잉곳을 재용해(remelting)시키는 단계; 및 (6) 상기 잉곳을 열간 가공(hot working)하여 20인치 이상의 단면적을 갖는 금형 및 다이 블럭을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 금형 및 다이 블럭은 중량 퍼센트로 하기 조성을 가질 수 있다:
C 0.15 - 0.40,
Mn 0.60 - 1.10,
Si 0.60 이하,
Cr 1.00 - 2.00,
Ni 0.15 - 1.00,
Mo 0.20 - 0.55,
V 0.05 - 0.20,
Al 0.040 이하,
P 0.025 이하, 및
S 0.025 이하.
상기 방법은, (7) 상기 금형 및 다이 블럭을 급냉(quenching) 및 템퍼링(tempering)에 의해 열 처리하는 단계; 및 (8) 상기 급냉 및 템퍼링된 블럭으로부터 플라스틱 사출 금형 툴링을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
다른 구체예에 있어서, 상기 잉곳을 재용해시키는 단계는 상기 잉곳을 진공 아크 재용해법(VAR)에 의해 재용해시키는 것을 포함할 수 있다.
다른 구체예에 있어서, 상기 잉곳을 재용해시키는 단계는 상기 잉곳을 일렉트로슬래그 재용해(ESR)에 의해 재용해시키는 것을 포함할 수 있다.
다른 구체예에 있어서, 상기 가열 유닛은 전기 아크로(electric arc furnace)이다.
다른 구체예에 있어서, 상기 가열 유닛은 진공 유도로(vacuum induction furnace)이다.
다른 구체예에 있어서, 상기 금형 및 다이 블럭은 중량 퍼센트로 하기 조성을 갖는다:
C 0.20 - 0.35,
Mn 0.70 - 1.10,
Si 0.15 - 0.50,
Cr 1.10 - 2.00,
Ni 0.20 - 0.90,
Mo 0.30 - 0.55,
V 0.07 - 0.20,
Al 0.040 이하,
P 0.020 이하, 및
S 0.015 이하.
다른 구체예에 있어서, 상기 금형 및 다이 블럭은 중량 퍼센트로 하기 조성을 갖는다:
C 0.25 - 0.33,
Mn 0.80 - 1.10,
Si 0.20 - 0.45,
Cr 1.20 - 2.00,
Ni 0.30 - 0.80,
Mo 0.35 - 0.55,
V 0.10 - 0.20,
Al 0.020 이하,
P 0.015 이하, 및
S 0.005 이하.
본 개시의 다른 측면에 따라서, 20인치 이상의 면적에서 균일한 높은 경화능을 갖는 플라스틱 사출 금형 툴링이 개시된다. 상기 플라스틱 사출 금형 툴링은 하기를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다: (1) 전체 합금 성분보다 적은 성분을 갖는 스틸 용융물을 형성하는 단계; (2) 상기 용융물을 용기로 옮겨 가열물을 형성하는 단계; (3) 합금 조성물을 가열하고, 추가로 처방 조성으로 합금화하고, 아르곤 퍼징, 자기 교반 또는 일부 다른 혼합 방법을 사용하여 교반함으로써 상기 가열물을 정제하는 단계; (4) 상기 가열물을 진공 탈기, 추출 및 주조하여 압상 주탕에 의해 잉곳을 형성하는 단계; (5) 상기 잉곳을 재용해시키는 단계; 및 (6) 상기 잉곳을 열간 가공하여 20인치 이상의 단면적을 갖는 금형 및 다이 블럭을 형성하는 단계. 상기 금형 및 다이 블럭은 중량 퍼센트로 하기 조성을 가질 수 있다;
C 0.15 - 0.40,
Mn 0.60 - 1.10,
Si 0.60 이하,
Cr 1.00 - 2.00,
Ni 0.15 - 1.00,
Mo 0.20 - 0.55,
V 0.05 - 0.20,
Al 0.040 이하,
P 0.025 이하, 및
S 0.025 이하;
상기 방법은, (7) 상기 금형 및 다이 블럭을 급냉 및 템퍼링에 의해 열 처리하는 단계; 및 (8) 상기 급냉 및 템퍼링된 블럭으로부터 플라스틱 사출 금형 툴링을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다른 구체예에 있어서, 상기 잉곳을 재용해시키는 단계는 상기 잉곳을 진공 아크 재용해법(VAR)에 의해 재용해시키는 것을 포함한다.
다른 구체예에 있어서, 상기 잉곳을 재용해시키는 단계는 상기 잉곳을 일렉트로슬래그 재용해(ESR)에 의해 재용해시키는 것을 포함한다.
다른 구체예에 있어서, 상기 스틸 용융물을 형성하는 단계는 전기 아크 용융에 의해 상기 스틸 용융물을 형성하는 것을 포함한다.
다른 구체예에 있어서, 상기 스틸 용융물을 형성하는 단계는 진공 유도 용융에 의해 상기 스틸 용융물을 형성하는 것을 포함한다.
다른 구체예에 있어서, 상기 금형 및 다이 블럭은 중량 퍼센트로 하기 조성을 갖는다:
C 0.20 - 0.35,
Mn 0.70 - 1.10,
Si 0.15 - 0.50,
Cr 1.10 - 2.00,
Ni 0.20 - 0.90,
Mo 0.30 - 0.55,
V 0.07 - 0.20,
Al 0.040 이하,
P 0.020 이하, 및
S 0.015 이하.
다른 구체예에 있어서, 상기 금형 및 다이 블럭은 중량 퍼센트로 하기 조성을 갖는다:
C 0.25 - 0.33,
Mn 0.80 - 1.10,
Si 0.20 - 0.45,
Cr 1.20 - 2.00,
Ni 0.30 - 0.80,
Mo 0.35 - 0.55,
V 0.10 - 0.20,
Al 0.020 이하,
P 0.015 이하, 및
S 0.005 이하.
본 발명의 다른 측면에 따라서, 20인치 이상의 면적에서 우수한 경화능을 갖는 플라스틱 사출 금형 툴링의 제조방법이 개시된다. 상기 방법은, (1) 가열 유닛에서 전체 합금 성분보다 적은 성분을 갖는 스틸 용융물을 형성하는 단계; (2) 상기 용융물을 용기로 옮겨 가열물을 형성하는 단계; (3) 합금 조성물을 가열하고, 추가로 처방 조성으로 합금화하고, 아르곤 퍼징, 자기 교반 또는 일부 다른 혼합 방법을 사용하여 교반함으로써 상기 가열물을 정제하는 단계; (4) 상기 가열물을 진공 탈기, 추출 및 주조하여 압상 주탕에 의해 잉곳을 형성하는 단계; (5) 상기 잉곳을 재용해시키는 단계; 및 (6) 상기 잉곳을 열간 가공하여 20인치 이상의 단면적을 갖는 금형 및 다이 블럭을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 금형 및 다이 블럭은 0.05 내지 0.20 중량 퍼센트의 바나듐을 포함할 수 있다. 상기 방법은, (7) 상기 금형 및 다이 블럭을 급냉 및 템퍼링에 의해 열 처리하는 단계; 및 (8) 상기 급냉 및 템퍼링된 블럭으로부터 플라스틱 사출 금형 툴링을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
다른 구체예에 있어서, 상기 잉곳을 재용해시키는 단계는 상기 잉곳을 진공 아크 재용해법(VAR) 및 일렉트로슬래그 재용해(ESR) 중 하나에 의해 재용해시키는 것을 포함할 수 있다.
다른 구체예에 있어서, 상기 금형 및 다이 블럭은 중량 퍼센트로 하기 성분을 더 포함할 수 있다:
C 0.15 - 0.40,
Mn 0.60 - 1.10,
Si 0.60 이하,
Cr 1.00 - 2.00,
Ni 0.15 - 1.00,
Mo 0.20 - 0.55,
Al 0.040 이하,
P 0.025 이하, 및
S 0.025 이하.
다른 구체예에 있어서, 상기 금형 및 다이 블럭은 중량 퍼센트로 하기 조성을 가질 수 있다:
C 0.20 - 0.35,
Mn 0.70 - 1.10,
Si 0.15 - 0.50,
Cr 1.10 - 2.00,
Ni 0.20 - 0.90,
Mo 0.30 - 0.55,
V 0.07 - 0.20,
Al 0.040 이하,
P 0.020 이하, 및
S 0.015 이하.
다른 구체예에 있어서, 상기 금형 및 다이 블럭은 중량 퍼센트로 하기 조성을 가질 수 있다:
C 0.25 - 0.33,
Mn 0.80 - 1.10,
Si 0.20 - 0.45,
Cr 1.20 - 2.00,
Ni 0.30 - 0.80,
Mo 0.35 - 0.55,
V 0.10 - 0.20,
Al 0.020 이하,
P 0.015 이하, 및
S 0.005 이하.
다른 구체예에 있어서, 상기 가열 유닛은 전기 아크로이다.
다른 목적 및 이점은 하기 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 개시의 방법에 따른 플라스틱 사출 금형 툴링의 제조에 포함될 수 있는 일련의 단계들의 흐름도이다.
탄소는 필요한 경도와 내마모성을 제공하는데 필요하다. 탄소가 현저히 0.40 % 초과이면, 금형 블록은 낮은 기계 가공성 및 연마 특성을 나타낼 것이다. 바람직하게는, 최대 0.35 %의 탄소가 양호한 기계 가공성을 보장하기 위해 사용된다. 탄소 함량이 사실상 0.15 % 미만인 경우, 내마모성 및 기계적 특성은 금형 블록이받는 서비스 컨디션(service condition)에 적합하지 않을 것이다. 바람직하게는, 허용되는 내마모성, 경도 및 기계적 특성을 보증하기 위해 최소 0.20 %의 탄소가 사용된다. 가장 바람직하게는, 0.30 %를 목적으로 0.25 % 내지 0.035 %의 범위 내에서 탄소가 사용된다.
망간은 경화능(hardenability) 및 제강 공정의 탈산제(deoxidizer)로서 필수적이다. 또한, 다른 합금 요소와 함께 단조 공정에서 황화물을 제어하는 역할을 한다. 현저히 1.10 % 초과로 존재하면, 잔류 오스테나이트(austenite)가 존재할 위험이 있다. 사실상 0.60 % 미만의 망간이 존재하면, 금형 블록의 경화능이 감소될 것이다. 또한, 황 제어를 보증하기 위해, 망간의 함량은 황 함량의 적어도 20 배의 양으로 존재해야 한다. 또한, 망간은 다른 카바이드 형성제(carbide former)보다 덜하지만 내마모성에 기여한다. 바람직하게는, 망간은 0.70 % 내지 1.10 %의 범위 내에서, 가장 바람직하게는 0.80 % 내지 1.10 %의 범위 내에서 존재한다.
실리콘(Silicon)은 제강 공정에서 탈산 능력에 대해 명시되어 있다. 사실상 0.60 %보다 많은 양이 존재하면, 최종 생성물이 취화되는 경향이 있다.
크롬은 카바이드 형성, 경화능 및 내마모성을 위해 필요하다. 사실상 최대 2.00 % 초과의 크롬이 존재하면, 경화 온도는 정상적인 열처리 공정에 비해 너무 높아진다. 1.00 %의 규정된 최소값보다 낮으면, 내마모성에 부정적인 영향을 미칠 것이다. 바람직하게는, 크롬은 1.10 % 내지 2.00 %, 가장 바람직하게는 1.20 % 내지 2.00 %의 양으로 존재한다.
니켈은 페라이트(ferrite)를 강화하고 금형 블록에 인성을 제공하는데 필요하다. 사실상 1.00 % 초과의 양으로 존재하면, 잔류 오스테나이트 및 절삭성이 감소될 위험이 있다. 또한, 과량의 니켈은 단조 공정 동안 스카핑(scarfing) 및/또는 컨디셔닝(conditioning)을 필요로 하는 고온의 헤어라인(hairline) 균열을 촉진시킬 수 있다. 니켈이 사실상 0.30 %의 규정된 최소값 미만이면, 금형 블록은 서비스 동안 경화능 및 인성 결핍을 감소시킬 것이다. 니켈은 바람직하게는 0.20% 내지 0.90 %의 범위 내에서, 가장 바람직하게는 0.30 % 내지 0.80 %의 범위 내에서 존재해야 한다.
몰리브덴은 이들이 강력한 카바이트 형성제인 사실에 의해 경화능과 내마모성에 기여하는 핵심 요소이다. 이의 유리한 효과는 0.20 % 내지 0.55 %의 몰리브덴의 범위 내에서 효과적이지만, 바람직하게는 0.30 % 내지 0.55 %의 몰리브덴의 범위의 상부 밴드(upper band) 내에서, 가장 바람직하게는 0.35 % 내지 0.55 %의 몰리브덴의 범위 내에서 유지된다.
바나듐은 핵심 요소이고, 경화능, 내마모성 및 결정립 미세화 특성(grain refining properties)에 높은 효과가 명시된다. 적절한 열처리와 결합된 0.05 % 내지 0.20 %의 특정 범위에서 바나듐의 첨가는 특히 적어도 20 인치의 대면적에서 경화능을 현저히 향상시킬 수 있는 것이 밝혀졌다. 표 1에 나타난 바와 같이, 바나듐을 제외하고 통계적으로 일정한 합금 성분으로 스틸 시료를 시험한 결과, 바나듐의 첨가는 경화능을 현저히 증가시키는 것을 보였다.
(표 1)
Figure pat00001
스틸 XO에 있어서, 하나의 유형의 카바이드는 주로 몰리브덴 및 망간을 함유하여 존재한다. X20은 동일한 카바이드지만, 바나듐을 함유하는 두번째 유형의 카바이드가 첨가되는 것을 보인다. 바나듐 카바이트 계열은 크롬 카바이드에 비해 노화에 훨씬 더 안정적이다. 전체 특성에 최적의 효과를 가지기 위해서, 바람직하게는 바나듐은 도면에 도시되는 바와 같이 0.15%를 목적으로 0.07% 내지 0.20%의 범위 내에서, 가장 바람직하게는 0.10% 내지 0.20%의 범위 내에서 존재한다. 또한, 바나듐은 내마모성 및 기계 가공성에 현저한 영향을 미친다.
알루미늄은 결정립 미세화(grain refinement)에 바람직하지만, 바람직하지 않은 불순물인 알루미네이트의 존재를 유발하여 스틸 품질에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서, 최종 용융 조성물 중에서 최대 0.040 %로 알루미늄 첨가를 최소화하는 것이 중요하다. 가장 바람직하게는, 0.020 %의 알루미늄을 목적으로 하면 결정립 미세화를 달성할 것이다.
인은 절삭성을 증가시킬 수 있지만, 연성-취성 천이 온도(ductile-brittle transition temperature)의 증가와 같은 공구강에서의 이러한 원소의 해로운 영향은 어떠한 유리한 효과보다 더 크다. 따라서, 인 함량은 규정된 최대값인 0.025 % 미만, 가장 바람직하게는 0.015 % 미만이어야 한다.
황은 기계 가공성의 핵심 요소이며, 공구강에서 최대 0.045 %의 함유량은 허용 가능한 기계 가공성을 제공한다고 일반적으로 여겨진다. 그러나, 황은 또한 가공 동안 열간 취성(hot shortness)을 포함하고, 연마 및 텍스처링 특성을 감소시키는 것을 포함하는 이러한 유형의 강철에서 몇 가지 해로운 영향을 미친다. 카바이드 크기에 대한 바나듐의 효과는 절삭성에 중요한 영향을 미치기 때문에, 황을 0.025 % 미만, 바람직하게는 0.015 % 미만 및 가장 바람직하게는 0.005 % 미만의 값으로 유지하는 것이 바람직하다.
20인치 이상의 금형 및 다이 블록 면적에서의 코어 대 경도 시험의 비교는 피스의 경화능이 전체 단면적에 걸쳐 사실상 균일함을 나타낸다. 이는, 이러한 큰 면적의 경화능이 중심 근처에서 떨어지는 경향이 있는 현재 사용 가능한 스틸로 제조되는 툴링 세트에 비해 현저한 개선이다.
20인치 이상의 면적에서 높은 경화능을 갖는 플라스틱 사출 금형 툴링의 제조방법에 포함될 수 있는 일련의 단계는 도 1에 도시된다. 첫번째 블럭 102에서, 스틸 용융물을 전기 아크로와 같은 가열 유닛에서 형성할 수 있다. 상기 용융물은 필수 합금 성분의 대다수를 포함하나 모든 성분을 포함하는 것은 아니고, 예를 들어, 알루미늄은 공정의 마지막 부근까지 연기될 수 있다. 스틸 용융물을 형성하기 위해 사용되는 가열 유닛은 이에 한정되지 않지만 진공 유도로(vacuum induction furnace) 또는 레이저 용융 장치(laser melting device)와 같은 당업자에게 명백한 다른 유형의 가열 유닛일 수 있음이 이해될 것이다. 따라서, 스틸 용융물은 이에 한정되지 않지만 전기 아크 용융, 진공 유도 용융, 레이저 용융, 및 당업자에게 명백한 다른 적합한 가열 방법과 같은 다양한 공정에 의해 형성될 수 있다. 예컨대, 일부 양태에서, 합금 원소는 파우더로 제공되고, 스틸 용융물을 형성하기 위해 레이저로 용융될 수 있다.
용융물이 형성된 후, 블럭 104에 따라서, 용융물을 저주 레이들(bottom pour ladle)과 같은 용기로 옮겨 가열물을 형성했다. 그 후, 가열물을 가열하고, 추가 합금화하고, 합금이 균일하게 분산될 때까지 가열물을 혼합함으로써 정제하고, 가열물의 합금 조성물을 처방 조성으로 옮겼다(블럭 106). 그 후, 블럭 108에 따라서, 가열물을 진공 탈기한 후, 압상 주탕(bottom pouring)에 의해 잉곳 금형(ingot molds)으로 추출(teeming)했다.
추가로, 블럭 110에 따라서, 잉곳을 임의로 2차 용융 공정으로서 재용해(remelting)시킬 수 있다. 재용해는 잉곳의 화학적 및/또는 기계적 균질성을 증가시키고, 잉곳의 미세 구조 특성을 보다 잘 제어함으로써 잉곳의 품질을 향상시킬 수 있다. 재용해는 진공 아크 재용해법(VAR), 일렉트로슬래그 재용해(ESR), 또는 당업자에게 명백한 다른 적합한 재용해법에 의해 달성될 수 있다.
고체화 후, 잉곳을 열간 가공(hot working)하여, 생성된 저 합금 스틸(low alloy steel)을 20인치 이상의 단면적을 갖는 금형 및 다이 블럭으로 형성할 수 있다(블럭 112). 그 후, 다음 블럭 114에 따라서, 금형 및 다이 블럭을 바람직하게는 물에서 급냉(quenching) 및 템퍼링에 의해 열 처리할 수 있다. 다음 블럭 116에서, 급냉 및 템퍼링된 금형 및 다이 블럭으로부터 플라스틱 사출 금형 툴링을 형성할 수 있다.
본 발명의 특정 실시예가 본 명세서에 개시되지만, 본 발명의 사상 및 범위 내에서 변형이 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 관련 선행 기술에 비추어 해석될 때 이후 첨부된 청구항의 범위에 의해서만 제한되는 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 20인치 이상의 면적에서 우수한 경화능을 갖는 플라스틱 사출 금형 툴링의 제조방법으로서,
    상기 방법은,
    (1) 가열 유닛에서 전체 합금 성분보다 적은 성분을 갖는 스틸 용융물을 형성하는 단계;
    (2) 상기 용융물을 용기로 옮겨 가열물(heat)을 형성하는 단계;
    (3) 합금 조성물을 가열하고, 추가로 처방 조성(specification)으로 합금화하고, 아르곤 퍼징, 자기 교반 또는 일부 다른 혼합 방법을 사용하여 교반함으로써 상기 가열물을 정제(refining)하는 단계;
    (4) 상기 가열물을 진공 탈기, 추출(teeming) 및 주조(casting)하여 압상 주탕(bottom pouring)에 의해 잉곳(ingot)을 형성하는 단계;
    (5) 상기 잉곳을 재용해(remelting)시키는 단계;
    (6) 상기 잉곳을 열간 가공(hot working)하여 20인치 이상의 단면적을 갖는 금형 및 다이 블럭을 형성하는 단계로, 상기 금형 및 다이 블럭은 중량 퍼센트로 하기 조성을 갖는 것인, 단계;
    C 0.15 - 0.40,
    Mn 0.60 - 1.10,
    Si 0.60 이하,
    Cr 1.00 - 2.00,
    Ni 0.15 - 1.00,
    Mo 0.20 - 0.55,
    V 0.05 - 0.20,
    Al 0.040 이하,
    P 0.025 이하, 및
    S 0.025 이하;
    (7) 상기 금형 및 다이 블럭을 급냉(quenching) 및 템퍼링(tempering)에 의해 열 처리하는 단계; 및
    (8) 상기 급냉 및 템퍼링된 블럭으로부터 플라스틱 사출 금형 툴링을 형성하는 단계;를 포함하는 것인, 플라스틱 사출 금형 툴링의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 잉곳을 재용해시키는 단계는 상기 잉곳을 진공 아크 재용해법(VAR)에 의해 재용해시키는 것을 포함하는 것인, 플라스틱 사출 금형 툴링의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 잉곳을 재용해시키는 단계는 상기 잉곳을 일렉트로슬래그 재용해(ESR)에 의해 재용해시키는 것을 포함하는 것인, 플라스틱 사출 금형 툴링의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가열 유닛은 전기 아크로(electric arc furnace)인 것인, 플라스틱 사출 금형 툴링의 제조방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 가열 유닛은 진공 유도로(vacuum induction furnace)인 것인, 플라스틱 사출 금형 툴링의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 금형 및 다이 블럭은 중량 퍼센트로 하기 조성을 갖는 것을 추가의 특징으로 하는 것인, 플라스틱 사출 금형 툴링의 제조방법:
    C 0.20 - 0.35,
    Mn 0.70 - 1.10,
    Si 0.15 - 0.50,
    Cr 1.10 - 2.00,
    Ni 0.20 - 0.90,
    Mo 0.30 - 0.55,
    V 0.07 - 0.20,
    Al 0.040 이하,
    P 0.020 이하, 및
    S 0.015 이하.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 금형 및 다이 블럭은 중량 퍼센트로 하기 조성을 갖는 것을 추가의 특징으로 하는 것인, 플라스틱 사출 금형 툴링의 제조방법:
    C 0.25 - 0.33,
    Mn 0.80 - 1.10,
    Si 0.20 - 0.45,
    Cr 1.20 - 2.00,
    Ni 0.30 - 0.80,
    Mo 0.35 - 0.55,
    V 0.10 - 0.20,
    Al 0.020 이하,
    P 0.015 이하, 및
    S 0.005 이하.
  8. 20인치 이상의 면적에서 균일한 높은 경화능을 갖는 플라스틱 사출 금형 툴링으로서, 상기 플라스틱 사출 금형 툴링은 하기를 포함하는 방법에 의해 제조되는 것인, 플라스틱 사출 금형 툴링:
    (1) 전체 합금 성분보다 적은 성분을 갖는 스틸 용융물을 형성하는 단계;
    (2) 상기 용융물을 용기로 옮겨 가열물을 형성하는 단계;
    (3) 합금 조성물을 가열하고, 추가로 처방 조성으로 합금화하고, 아르곤 퍼징, 자기 교반 또는 일부 다른 혼합 방법을 사용하여 교반함으로써 상기 가열물을 정제하는 단계;
    (4) 상기 가열물을 진공 탈기, 추출 및 주조하여 압상 주탕에 의해 잉곳을 형성하는 단계;
    (5) 상기 잉곳을 재용해시키는 단계;
    (6) 상기 잉곳을 열간 가공하여 20인치 이상의 단면적을 갖는 금형 및 다이 블럭을 형성하는 단계로, 상기 금형 및 다이 블럭은 중량 퍼센트로 하기 조성을 갖는 것인, 단계;
    C 0.15 - 0.40,
    Mn 0.60 - 1.10,
    Si 0.60 이하,
    Cr 1.00 - 2.00,
    Ni 0.15 - 1.00,
    Mo 0.20 - 0.55,
    V 0.05 - 0.20,
    Al 0.040 이하,
    P 0.025 이하, 및
    S 0.025 이하;
    (7) 상기 금형 및 다이 블럭을 급냉 및 템퍼링에 의해 열 처리하는 단계; 및
    (8) 상기 급냉 및 템퍼링된 블럭으로부터 플라스틱 사출 금형 툴링을 형성하는 단계.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 잉곳을 재용해시키는 단계는 상기 잉곳을 진공 아크 재용해법(VAR)에 의해 재용해시키는 것을 포함하는 것인, 플라스틱 사출 금형 툴링.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 잉곳을 재용해시키는 단계는 상기 잉곳을 일렉트로슬래그 재용해(ESR)에 의해 재용해시키는 것을 포함하는 것인, 플라스틱 사출 금형 툴링.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 스틸 용융물을 형성하는 단계는 전기 아크 용융에 의해 상기 스틸 용융물을 형성하는 것을 포함하는 것인, 플라스틱 사출 금형 툴링.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 스틸 용융물을 형성하는 단계는 진공 유도 용융에 의해 상기 스틸 용융물을 형성하는 것을 포함하는 것인, 플라스틱 사출 금형 툴링.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 금형 및 다이 블럭은 중량 퍼센트로 하기 조성을 갖는 것인, 플라스틱 사출 금형 툴링:
    C 0.20 - 0.35,
    Mn 0.70 - 1.10,
    Si 0.15 - 0.50,
    Cr 1.10 - 2.00,
    Ni 0.20 - 0.90,
    Mo 0.30 - 0.55,
    V 0.07 - 0.20,
    Al 0.040 이하,
    P 0.020 이하, 및
    S 0.015 이하.
  14. 제8항에 있어서,
    상기 금형 및 다이 블럭은 중량 퍼센트로 하기 조성을 갖는 것인, 플라스틱 사출 금형 툴링:
    C 0.25 - 0.33,
    Mn 0.80 - 1.10,
    Si 0.20 - 0.45,
    Cr 1.20 - 2.00,
    Ni 0.30 - 0.80,
    Mo 0.35 - 0.55,
    V 0.10 - 0.20,
    Al 0.020 이하,
    P 0.015 이하, 및
    S 0.005 이하.
  15. 20인치 이상의 면적에서 우수한 경화능을 갖는 플라스틱 사출 금형 툴링의 제조방법으로서,
    상기 방법은,
    (1) 가열 유닛에서 전체 합금 성분보다 적은 성분을 갖는 스틸 용융물을 형성하는 단계;
    (2) 상기 용융물을 용기로 옮겨 가열물을 형성하는 단계;
    (3) 합금 조성물을 가열하고, 추가로 처방 조성으로 합금화하고, 아르곤 퍼징, 자기 교반 또는 일부 다른 혼합 방법을 사용하여 교반함으로써 상기 가열물을 정제하는 단계;
    (4) 상기 가열물을 진공 탈기, 추출 및 주조하여 압상 주탕에 의해 잉곳을 형성하는 단계;
    (5) 상기 잉곳을 재용해시키는 단계;
    (6) 상기 잉곳을 열간 가공하여 20인치 이상의 단면적을 갖는 금형 및 다이 블럭을 형성하는 단계로, 상기 금형 및 다이 블럭은 0.05 내지 0.20 중량 퍼센트의 바나듐을 포함하는 것인, 단계;
    (7) 상기 금형 및 다이 블럭을 급냉 및 템퍼링에 의해 열 처리하는 단계; 및
    (8) 상기 급냉 및 템퍼링된 블럭으로부터 플라스틱 사출 금형 툴링을 형성하는 단계;를 포함하는 것인, 플라스틱 사출 금형 툴링의 제조방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 잉곳을 재용해시키는 단계는 상기 잉곳을 진공 아크 재용해법(VAR) 및 일렉트로슬래그 재용해(ESR) 중 하나에 의해 재용해시키는 것을 포함하는 것인, 플라스틱 사출 금형 툴링의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 금형 및 다이 블럭은 중량 퍼센트로 하기 성분을 더 포함하는 것인, 플라스틱 사출 금형 툴링의 제조방법:
    C 0.15 - 0.40,
    Mn 0.60 - 1.10,
    Si 0.60 이하,
    Cr 1.00 - 2.00,
    Ni 0.15 - 1.00,
    Mo 0.20 - 0.55,
    Al 0.040 이하,
    P 0.025 이하, 및
    S 0.025 이하.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 금형 및 다이 블럭은 중량 퍼센트로 하기 조성을 갖는 것인, 플라스틱 사출 금형 툴링의 제조방법:
    C 0.20 - 0.35,
    Mn 0.70 - 1.10,
    Si 0.15 - 0.50,
    Cr 1.10 - 2.00,
    Ni 0.20 - 0.90,
    Mo 0.30 - 0.55,
    V 0.07 - 0.20,
    Al 0.040 이하,
    P 0.020 이하, 및
    S 0.015 이하.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 금형 및 다이 블럭은 중량 퍼센트로 하기 조성을 갖는 것인, 플라스틱 사출 금형 툴링의 제조방법:
    C 0.25 - 0.33,
    Mn 0.80 - 1.10,
    Si 0.20 - 0.45,
    Cr 1.20 - 2.00,
    Ni 0.30 - 0.80,
    Mo 0.35 - 0.55,
    V 0.10 - 0.20,
    Al 0.020 이하,
    P 0.015 이하, 및
    S 0.005 이하.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 가열 유닛은 전기 아크로인 것인, 플라스틱 사출 금형 툴링의 제조방법.
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