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1、(10)申请公布号 CN 103556065 A (43)申请公布日 2014.02.05 CN 103556065 A (21)申请号 201310569068.7 (22)申请日 2013.11.15 C22C 38/38(2006.01) C22C 33/04(2006.01) C21D 8/02(2006.01) (71)申请人 湖南华菱湘潭钢铁有限公司 地址 411101 湖南省湘潭市岳塘区 . 钢城路 (72)发明人 杨云清 张青学 杜江 蒋凌枫 高擎 李玉路 张勇伟 唐治宇 闻国院 唐利民 (74)专利代理机构 长沙新裕知识产权代理有限 公司 43210 代理人 李由 (54) 。
2、发明名称 一种易切削塑料模具钢板的生产方法 (57) 摘要 一种易切削塑料模具钢板的生产方法， 其工 艺步骤为铁水预处理 120 吨转炉炼钢炉外精 炼 LF 真空处理 RH 连铸加热轧制正火 回火精整性能检验超声波探伤。其特 征在于钢的化学组成百分含量为 ： C=0.350.45， Si=0.25 0.35， Mn=1.50 1.60， P 0.008， S=0.05 0.10， Als=0.010 0.045， Cr=1.80 2.00， Mo=0.150.20， 余量为Fe和不可避免的杂 质。生产厚度小于 120mm 易切削塑料模具钢板硬 度为 30 36HRC 且差值小于 0.5HRC、。
3、 超声波探 伤一级合格， 满足了易切削塑料模具钢板的要求。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103556065 A CN 103556065 A 1/1 页 2 1. 一种易切削塑料模具钢板的生产方法， 工艺步骤为铁水预处理转炉炼钢炉外精 炼 LF 真空处理 RH 连铸加热轧制正火回火精整性能检验超声波探伤， 其特征在于 ： 钢的化学组成质量百分比为 ： C=0.350.45， Si=0.25 0.35， Mn=1.50 1.60。
4、， P 0.008， S=0.05 0.10， Als=0.010 0.045， Cr=1.80 2.00， Mo=0.15 0.20， 余量 为 Fe 和不可避免的杂质 ； 关键工艺步骤为 ： （1） 120吨转炉炼钢 ： 冶炼过程控制炉渣碱度、 流动性和冶炼温度， 出钢P控制在0.008% 以下， 出钢温度 1600 1620， 出钢过程加入合金， 加入一定量的铝合金脱氧和适量的合 成渣， 合金、 脱氧剂和合成渣料在出钢1/4时开始加入， 出钢到3/4加完 ； 出钢后喂入Al线， 使钢水中 Als 含量在 0.01% 0.03% ； （2） 炉外精炼 LF ： 钢水进 LF 炉冶炼， 按 。
5、6 7kg/t 渣量加入石灰和合成渣， 并加入 CaC2 和 Al 粒进行扩散脱氧， 冶炼后期喂入 Al 线 ； 钢水中 Als 含量控制在 0.04% 0.06% ； LF 冶 炼末期软吹阶段喂入硫线 900 1000m， 钢水中硫含量控制在 0.08% 0.10% ； （3） 真空处理 RH ： 钢水进 RH 进行真空处理过程中全程吹氩气， 在 50Pa 70Pa 压力下 保持 15 20min， 钢水中氢含量控制在 2ppm 以下 ； 破真空后保持软吹状态 15 30min ； （4）连铸 ： 连铸浇注过程中， 过热度控制在 10 20， 降低浇注拉速， 保证通钢量 2.8 3.0t/m。
6、in ； 连铸保护渣采用专用模具钢保护渣， 配水采用弱冷， 减小二冷配水， 比水 量控制在 0.45 0.47 L/kg ； （5） 轧制 ： 板坯热装， 加热温度控制在 1180 1220， 开轧温度 1070， 轧制过程采 用高温大压下慢速轧制， 粗轧有三道次压下率大于 20%， 精轧后不打水， 空冷至室温 ； （6） 正火 ： 正火温度 875 885， 时间为板厚 mm(2.0 2.3)min/mm， 然后空冷 ； （7）回火 ： 正火后钢板 250 350装炉回火 ； 575 585回火， 回火时间为板厚 mm(3.0 4.0)min/mm， 然后空冷 ； （8） 硬度性能检验 ； 。
7、（9） 超声波探伤。 权 利 要 求 书 CN 103556065 A 2 1/4 页 3 一种易切削塑料模具钢板的生产方法 技术领域 0001 本发明属于钢铁冶炼技术， 特别是一种易切削塑料模具钢板的生产方法。 背景技术 0002 易切削塑料模具钢板广泛应用于家电制品制造业， 电脑外壳模具等大型长寿命塑 胶注塑模、 热塑性塑胶的挤压模具、 吹塑模具、 成型工具、 结构零件等领域， 具有硬度均匀 , 良好的抛光性能 , 良好的机加工性能和较好的耐磨性等优点。目前易切削塑料模具钢多采 用提高钢中的硫含量来提高其切削性能， 其原理是利用钢中的 MnS 软性夹杂物特点， 避免 刀具在切削加工过程中与。
8、 Al2O3 等超硬质点直接接触， 从而减轻超硬夹杂物质点对刀具的 磨损， 使钢的切削性得以改善。 0003 目前生产高硫塑料模具钢板的冶炼方法主要是通过 LF 精炼过程中造酸性渣或者 弱碱性渣来减少冶炼过程中硫含量的损失。 但这种冶炼方法的缺点在于 ： 碱度低， 钢水脱氧 困难， 炉渣吸附夹杂物能力较差， 难以保证钢板对探伤的高标准要求。 0004 另一种生产高硫塑料模具钢板的冶炼方法为 ： 在LF造碱性渣， 精炼过程利用Al线 沉淀脱氧， 再喂入钙线使夹杂物变性， 然后通过真空处理和软吹去除夹杂物。 这种冶炼方法 缺点有 ： 精炼过程产生大量氧化铝夹杂， 必须用钙线进行夹杂物变性， 而喂入。
9、钙线会降低硫 线的收得率， 同时产生新的钙铝酸盐夹杂和 CaS 夹杂物。 0005 易切削塑料模具钢板成分体系有高碳高铬高硫等特点， 铸坯易产生偏析以及裂 纹， 对连铸工艺提出较高的要求。 0006 中国专利 200810141497.3 公布了一种 “加硫易切削塑料模具钢的冶炼方法” ， 其 中真空处理方式为 VD， 硫铁线喂入时机为 VD 真空处理后， 喂完硫铁线之后再次进行真空处 理， 该方法处理的硫线喂入钢水后未能将钢水中的硫充分均匀， 易造成硫的偏析， 再次真空 处理硫易被碱性渣吸附， 控制硫含量困难， 二次真空处理能耗高， 生产节奏紧张。 中国专利 CN200910062748.3。
10、 公布了一种 “低碳高硫易切削钢的生产工艺方法” ， 主要生产小方坯产 品， 其中真空处理为 RH， 炼钢采用电炉炼钢， 无 LF 精炼过程， 因此钢中夹杂物多， 不能满足 大宽厚比的板坯生产要求。 0007 目前生产高硫塑料模具钢板有许多缺陷 ：（1） 钢中夹杂物多 ；（2） 硫的收得率低 ； （3） 钢水可浇性差 ；（4） 连铸坯易产生严重的偏析和裂纹等 ；（5） 钢板厚度方向硬度均匀性 差。 发明内容 0008 本专利旨在提供一种克服上述已有技术不足之处的易切削塑料模具钢板的生产 方法， 生产厚度小于 120mm 易切削塑料模具钢板硬度为 30 36HRC 且差值小于 0.5HRC， 超。
11、声波探伤一级合格， 满足易切削塑料模具钢板的要求。 0009 本发明的技术方案 ： 一种易切削塑料模具钢板的生产方法， 工艺步骤为铁水预处理转炉炼钢炉外精炼 说 明 书 CN 103556065 A 3 2/4 页 4 LF 真空处理 RH 连铸加热轧制正火回火精整性能检验超声波探伤， 其 特征在于 ： 钢的化学组成质量百分比为 ： C=0.350.45， Si=0.25 0.35， Mn=1.50 1.60， P 0.008， S=0.05 0.10， Als=0.010 0.045， Cr=1.80 2.00， Mo=0.15 0.20， 余量 为 Fe 和不可避免的杂质 ； 关键工艺步骤。
12、为 ： （1） 120吨转炉炼钢 ： 冶炼过程控制炉渣碱度、 流动性和冶炼温度， 出钢P控制在0.008% 以下， 出钢温度 1600 1620， 出钢过程加入合金， 加入一定量的铝合金脱氧和适量的合 成渣， 合金、 脱氧剂和合成渣料在出钢1/4时开始加入， 出钢到3/4加完 ； 出钢后喂入Al线， 使钢水中 Als 含量在 0.01% 0.03% ； （2） 炉外精炼 LF ： 钢水进 LF 炉冶炼， 按 6 7kg/t 渣量加入石灰和合成渣， 并加入 CaC2 和 Al 粒进行扩散脱氧， 冶炼后期喂入 Al 线 ； 钢水中 Als 含量控制在 0.04% 0.06% ； LF 冶 炼末期软。
13、吹阶段喂入硫线 900 1000m， 钢水中硫含量控制在 0.08% 0.10% ； （3） 真空处理 RH ： 钢水进 RH 进行真空处理过程中全程吹氩气， 在 50Pa 70Pa 压力下 保持 15 20min， 钢水中氢含量控制在 2ppm 以下 ； 破真空后保持软吹状态 15 30min ； （4）连铸 ： 连铸浇注过程中， 过热度控制在 10 20， 降低浇注拉速， 保证通钢量 2.8 3.0t/min ； 连铸保护渣采用专用模具钢保护渣， 配水采用弱冷， 减小二冷配水， 比水 量控制在 0.45 0.47 L/kg ； （5） 轧制 ： 板坯热装， 加热温度控制在 1180 122。
14、0， 开轧温度 1070， 轧制过程采 用高温大压下慢速轧制， 粗轧有三道次压下率大于 20%， 精轧后不打水， 空冷至室温 ； （6） 正火 ： 正火温度 875 885， 时间为板厚 mm(2.0 2.3)min/mm， 然后空冷 ； （7）回火 ： 正火后钢板 250 350装炉回火 ； 575 585回火， 回火时间为板厚 mm(3.0 4.0)min/mm， 然后空冷 ； （8） 硬度性能检验 ； （9） 超声波探伤。 0010 本发明通过对转炉冶炼、 脱氧方式、 炉外精炼、 硫线喂入时机、 真空处理等工艺调 整， 保证低磷钢水纯净， 成分均匀 ； 连铸低过热度、 弱冷却工艺调整、 。
15、合理轻压下等辅以合理 的电磁搅拌生产出高质量的板坯 ； 热板坯的直装、 高温大压下慢速轧制为钢板厚度方向性 能均匀提供了前提 ； 正火后钢板带温回火保证了钢板整体性能一致。生产厚度小于 120mm 易切削塑料模具钢板硬度为 30 36HRC 且差值小于 0.5HRC， 超声波探伤一级合格， 满足 易切削塑料模具钢板的要求。因此， 与现有技术相比， 本发明具有以下优点 ： a. 调整脱氧方式， 减少钢水中夹杂物生成 ； b. 调整硫线喂入时机， 提高硫的收得率， 钢水中的硫元素均匀性好 ； c. 调整浇注工艺， 减轻铸坯偏析， 提高铸坯质量 ； d. 合适的轧制和热处理工艺， 生产的钢板硬度性能。
16、及厚度方向性能均匀性良好 ； e. 成品钢板硬度为 30 36HRC 且差值小于 0.5HRC， 超声波探伤一级合格。 附图说明 0011 图 1 为板坯低倍照片。 说 明 书 CN 103556065 A 4 3/4 页 5 0012 图 2 为钢板金相组织照片。 0013 图 3 为 120mm 厚钢板厚度方向硬度分布图。 具体实施方式 0014 下面结合实施例进一步说明本发明的内容。 0015 实施例一 ： 炼制 60mm 易切削塑料模具钢板。 0016 钢的化学组成质量百分比为 ： C=0.38， Si=0.29， Mn=1.54， P=0.007， S=0.07， Als=0.015。
17、， Cr=1.92， Mo=0.18， 余量为 Fe 和不可避免的杂质。 0017 钢的生产工艺步骤与参数为 ： （1） 转炉装入量 146 吨， 冶炼过程控制炉渣碱度、 流动性和冶炼温度， 出钢 P =0.006%， 出钢温度 1612， 出钢过程加入 192kg 铝铁脱氧、 400kg 石灰、 100kg 合成渣， 脱氧剂和合成 渣料在出钢1/4开始加入， 出钢到3/4加完。 出钢后喂入200m的Al线， Als含量在0.015%。 0018 （2） 钢水进 LF 炉冶炼， 按照 6.5kg/t 渣量加入石灰和合成渣， 并加入 CaC2 和 Al 粒 进行扩散脱氧， 冶炼前期不喂Al线， 。
18、冶炼后期喂入300m长度Al线， 钢水中Als含量0.048%。 LF 冶炼末期软吹 10min， 喂入硫线 950m， 钢水中硫含量 0.085%。 0019 （3） 钢水进 RH 进行真空处理， 处理过程中全程吹氩气， 在 65Pa 压力下保持 18min， 钢水中 H 含量 1.8ppm ； 破真空后保持软吹状态 20min。 0020 （4） 连铸浇注过热度 18， 拉速 0.85m/min， 通钢量 3.0t/min ； 连铸保护渣采用专 用模具钢保护渣， 配水采用高碳钢模式弱冷， 减小二冷配水， 保证比水量控制在 0.47 L/kg， 浇注成 300mm2280mm 断面板坯。 0。
19、021 （5） 轧制 ： 板坯热装， 加热温度 1210， 开轧温度 1080， 轧制过程采用高温大压 下慢速轧制， 粗轧连续有三道次压下率 20.1%、 20.2%、 22.1%， 轧制成 60mm 钢板， 精轧后空冷 至室温。 0022 （6） 正火 ： 880温度下 120min， 然后空冷。 0023 （7） 回火 ： 正火后钢板 300左右装炉回火 ； 回火温度 570时间 180min， 然后空 冷。 0024 （8） 硬度性能检验结果如表 1。 0025 表 1 实施例一硬度性能检验结果 （9） 钢板按照 GB/T2970 标准探伤级合格。 0026 实施例二 ： 炼制 120m。
20、m 易切削塑料模具钢板。 0027 钢的化学组成质量百分比为 ： C=0.40， Si=0.30， Mn=1.57， P=0.008， S=0.08， Als=0.016， Cr=1.91， Mo=0.19， 余量为 Fe 和不可避免的杂质。 0028 钢的生产工艺步骤与参数为 ： （1） 转炉装入量 145 吨， 冶炼过程控制炉渣碱度、 流动性和冶炼温度， 出钢 P =0.006%， 出钢温度 1612， 出钢过程加入 210kg 铝铁脱氧、 420kg 石灰、 130kg 合成渣， 脱氧剂和合成 渣料在出钢1/4开始加入， 出钢到3/4加完。 出钢后喂入300m的Al线， Als含量在0.。
21、018%。 说 明 书 CN 103556065 A 5 4/4 页 6 0029 （2） 钢水进 LF 炉冶炼， 按照 6.5kg/t 渣量加入石灰和合成渣， 并加入 CaC2 和 Al 粒 进行扩散脱氧， 冶炼前期不喂Al线， 冶炼后期喂入320m长度Al线， 钢水中Als含量0.048%。 LF 冶炼末期软吹 12min， 喂入硫线 980m， 钢水中硫含量 0.088%。 0030 （3） 钢水进 RH 进行真空处理， 处理过程中全程吹氩气， 在 65Pa 压力下保持 17min， 钢水中 H 含量 1.6ppm ； 破真空后保持软吹状态 19min。 0031 （4） 连铸浇注过热度。
22、 19， 拉速 0.80m/min， 通钢量 2.8t/min ； 连铸保护渣采用专 用模具钢保护渣， 配水采用高碳钢模式弱冷， 减小二冷配水， 保证比水量控制在 0.45 L/kg， 浇注成 300mm2280mm 断面板坯。 0032 （5） 轧制 ： 板坯热装， 加热温度 1218， 开轧温度 1083， 轧制过程采用高温大压 下慢速轧制， 粗轧连续有三道次压下率 20.0%、 20.0%、 22.2%， 轧制成 120mm 钢板， 精轧后空 冷至室温。 0033 （6） 正火 ： 880温度下 250min， 然后空冷。 0034 （7） 回火 ： 正火后钢板 289左右装炉回火 ； 575温度下 400min， 然后空冷。 0035 （8） 硬度性能检验结果如表 2。 0036 表 2 实施例二硬度性能检验结果 （9） 钢板按照 GB/T2970 标准探伤级合格。 说 明 书 CN 103556065 A 6 1/1 页 7 图 1 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103556065 A 7 。