一种模具钢复合钢板的轧制方法技术

一种模具钢复合钢板的轧制方法，坯料采用上坯厚、下坯薄形式；加热温度（1270～1290）±20℃，均热时间T=0.35×复合坯厚度。粗轧开轧温度1200～1250℃，采用中速大压下方式，控制辊速1.8～2.3m/s，总变形量≥30%，前三道次总压下量20%，后续道次压下量10～40%。轧后冷却上下水比≤1，终冷温度400～900℃。下线后进行堆垛缓冷或低温去应力退火，堆垛采用上盖下铺方式，铺盖钢板温度200～400℃，铺盖钢板厚度为复合钢板的2.5倍以上，堆垛时间≥24h；去应力退火温度为200～300℃，退火时间≥12h。本发明专利技术能有效解决复合坯的上下变形不均问题，使变形在轧制初期便能更有效的传递到复合界面，有效解决表面脱碳及高温抗力大，界面结合力不佳的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于轧钢工艺
，具体涉及一种大单重中厚板模具钢复合坯坯料的设计与轧制方法。
技术介绍
高合金型模具钢（除C、Si、Mn、P、S以外合金元素之和大于9%）主要用于高端模具，如作为耐蚀塑料模具的Cr13、Cr17系列。这类钢合金含量较高，通常采用模铸的方式生产，成材率低，且多经过多火次锻造，生产成本高昂，且效率较低。此外，由于模铸锭普遍存在的内部缺陷问题，对于生产超大单重（30吨以上）产品难度较大。公布号102796959A公开了“一种耐腐蚀塑料模具钢及其制造方法”，系采用N的成分设计，一定程度利用了冶炼方式难以消除的气体，然而生产的100×100×100mm规格模块有效利用率较低，且为了增加锻造比，还需采用电渣工艺提高中间坯料规格，电渣工艺以及后续的退火处理成本极高。公布号CN10040269C公开的“新型耐蚀耐磨损塑料模具钢4Cr16Mo及镜面大模块的制备方法”，可以生产规格200-500mm（厚）×800-1200mm（宽）×2500mm以上（长）规格钢板，由于生产规格较大，首先生产出模铸锭，之后电渣工艺制成φ900/980mm棒材，经多向锻造成型。这种生产方式主要受到钢坯冶炼方法制约，大规格模铸锭的内部缺陷通过现有的热加工工艺很难去除，只能采用电渣的方式提高内部质量，细化组织。问题在于，电炉冶炼浇铸的模铸锭气体含量（H、O、N）较高，经电渣工艺后改善有限且也需要长时退火处理消除白点影响，成本极高。一种有效的方式显然是通过致密度好、夹杂低、气体更易控制的转炉双联-精炼-连铸工艺路径生产母坯，然而通常受连铸坯规格限制，一般用于模具钢的成品厚度不超过100mm。如公布号CN103397261A公开的“400mm厚连铸坯轧制塑料模具用钢板及其生产方法”，尽管已经采用了目前最大规格的中厚板连铸坯规格，也仅能生产60～100mm厚规格钢板。复合法是一种生产特厚钢板的新型方法，相对于传统的铸锭，大大提高了轧后产品的内部组织及性能，解决了因连铸坯厚度限制和压下比制约，生产特厚钢板厚度受限的问题，且轧制坯料广泛，利于大批量生产，可以大大提高成材率。公布号CN102896466A提供了“一种150-400mm厚塑料模具用钢板的生产方法”，但是所述的气体保护焊工艺极易产生表面氧化，影响焊接效果，不仅如一般的复合坯对表面进行处理，还要额外进行两块甚至多块坯料进行坡口加工，对于单块10-20吨的钢坯无论是吊运、对齐、加工都是十分困难的。所述的三种焊接组合的方式，工艺复杂，操作困难，且对于同时进行气保焊、埋弧焊、真空复合焊的三条边，由于反复焊接，积累焊接应力、组织应力、热应力等更大，极易开裂。重要的在于，该专利技术主要用于0.20～0.40wt%C，0.20～0.50wt%Si，1.00～1.60wt%Mn，1.40～2.00wt%Cr，0.10～0.50wt%Mo，0.01～0.04wt%V，（Nb+Ti+Ni）≤0.2wt%的钢种，而对于高合金钢，高温抗力较大，物理接触过程相对中低合金钢种相对较弱，此外原子扩散速度较慢，而扩散机制恰是复合法制备的重要环节，相邻的金属界面经短时物理接触后，通过扩散和再结晶形成完整的晶粒。此外对于生产大单重产品无论是钢锭还是复合坯料，坯料的几何中心均是变形较小、较迟的部位，因此如何有效的提高复合坯料心部的变形量，在控制好高合金钢种复合坯高温扩散时机，减小心部变形的延迟现象是解决轧制法生产高合金模具钢的关键。公布号CN101590596B公开的“一种累积叠轧焊工艺制造特厚板坯的方法”，是采用锻造+轧制的方式生产特厚钢板，对于高合金复合坯来说，此种方法尽管解决了高温大压下以及高温高压速的问题，但是由于锻造变形均匀性、同时性较差，使得高合金钢较为薄弱的焊口极易裂开，此外锻造+轧制方式需要多火次进行，生产成本高而效率较低。公开号CN1027996959A公开的“模具钢和高速工具钢的爆炸复合材料及制备方法”，虽然高温下变形力巨大，且变形均匀，但不适合批量生产，且生产风险极高，更重要的在于此种方法不适合大单重坯料复合。公开号CN101530949A提供的“系列复合冷作模具钢的制作方法”，采用高温压力焊的方式，同样不适于大单重坯料生产。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种可以在保证良好的表面质量及性能的前提下，提高复合界面的结合，进而提高复合界面强度的模具钢复合钢板的轧制方法。为此，本专利技术所采取的解决方案是：一种模具钢复合钢板的轧制方法，其特征在于，对于除C、Si、Mn、P、S以外的合金元素之和大于9%，且P≤0.02%、S≤0.005%的高合金型模具钢复合钢板的轧制方法为：复合坯熔深在60～100mm。复合坯规格在200～600mm，且上坯厚度H上厚、下坯厚度H下薄。复合坯加热温度控制在1270±20℃～1290±20℃，均热时间T=0.35×H分钟，H为复合坯厚度，坯料轧制需一火次完成即加热一次，轧制一次完成，不允许回炉二次加热，二次轧制。粗轧开轧温度控制在1200～1250℃，粗轧过程需在1000℃以上温度完成；粗轧过程总变形量最小为30%，采用中速大压下方式轧制，控制轧辊辊速1.8～2.3m/s，前三道次总压下量达到20%，后续道次压下量10%～40%。轧制结束后，进入DQ、ACC等冷却装置进行控制冷却，冷却装置上喷淋管和下喷淋管出水比例≤1；终冷温度控制在400～900℃。复合钢板下线后进行堆垛缓冷或低温去应力退火，堆垛采用“上盖下铺”的工艺进行，在复合钢板上下放置热钢板进行堆垛，铺盖钢板温度200～400℃，铺盖钢板厚度为复合钢板的2.5倍以上，堆垛时间≥24h；去应力退火温度为200～300℃，退火时间≥12h。优先推荐的H上/H下≥1.5。本专利技术的有益效果为：本专利技术结合模具钢钢种特性及性能要求进行合理的坯料设计，能有效解决钢坯由于咬入冲击、轧制过程上下表面温差大引起的上下坯料变形不均问题，并能将薄弱的复合界面移向近表面位置，使得变形在轧制初期便能更有效的传递到复合界面。此外对加热、火次、轧制工艺、冷却工艺以及下线处理方式进行了合理的设计，可有效解决长时间加热条件下表面脱碳以及模具钢高温抗力大，界面结合力不佳的问题，确保复合钢板的表面质量及性能。附图说明图1是复合钢板表面金相组织图；图2是复合钢板复合界面金相组织图。具体实施方式实施例1：母坯材料4Cr13，采用转炉双联（或双渣）+LF精炼+RH（或VD）真空脱气处理，其成分为：C：0.38wt%，Si：0.45wt%，Mn：0.67wt%，Cr：12.5wt%，S0.004，P0.019。复合坯上、下两块坯料规格分别为300mm以及230mm，H上/H下=1.3。复合坯熔深60～70mm。采用室式炉进行生产，加热温度控制在1280±20℃，均热时间185min。开轧温度控制在1230℃，粗轧终轧温度1045℃。粗轧阶段控制辊速2.1m/s，总变形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模具钢复合钢板的轧制方法，其特征在于，对于除C、Si、Mn、P、S以外的合金元素之和大于9%，且P≤0.02%、S≤0.005%的高合金型模具钢复合钢板的轧制方法为：复合坯熔深在60～100mm：复合坯规格在200～600mm，且上坯厚度H上厚、下坯厚度H下薄；复合坯加热温度控制在1270±20℃～1290±20℃，均热时间T=0.35×H分钟，H为复合坯厚度，坯料轧制需一火次完成；粗轧开轧温度控制在1200～1250℃，粗轧过程需在1000℃以上温度完成；粗轧过程总变形量最小为30%，采用中速大压下方式轧制，控制轧辊辊速1.8～2.3m/s，前三道次总压下量达到20%，后续道次压下量10%～40%；轧制结束后，进入DQ、ACC等冷却装置进行控制冷却，冷却装置上喷淋管和下喷淋管出水比例≤1；终冷温度控制在400～900℃；复合钢板下线后进行堆垛缓冷或低温去应力退火，堆垛采用“上盖下铺”的工艺进行，铺盖钢板温度200～400℃，铺盖钢板厚度为复合钢板的2.5倍以上，堆垛时间≥24h；去应力退火温度为200～300℃，退火时间≥12h。

【技术特征摘要】
1.一种模具钢复合钢板的轧制方法，其特征在于，对于除C、Si、Mn、P、S以外的合金元素之和大于9%，且P≤0.02%、S≤0.005%的高合金型模具钢复合钢板的轧制方法为：
复合坯熔深在60～100mm：
复合坯规格在200～600mm，且上坯厚度H上厚、下坯厚度H下薄；
复合坯加热温度控制在1270±20℃～1290±20℃，均热时间T=0.35×H分钟，H为复合坯厚度，坯料轧制需一火次完成；
粗轧开轧温度控制在1200～1250℃，粗轧过程需在1000℃以上温度完成；粗轧过程总变形量最小为30%，采用中速大压下方式轧制，控...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵坦，李广龙，范刘群，李文斌，原思宇，王长顺，王勇，王文仲，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21