采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法技术

本发明专利技术涉及H13模具钢制备领域，具体为一种采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，解决现有技术中热作模具钢H13的全氧含量、氮含量及夹杂物含量较高的问题，有效提高H13钢的纯净度。该方法包括如下步骤：电炉出钢控制溶解氧，出钢过程采用铝深脱氧，到钢包精炼工位造高碱度还原渣；真空脱气工位采用强氩气搅拌；真空脱气后进行稀土元素RE处理；浇注前采用弱氩气搅拌。采用本发明专利技术能将钢中的全氧含量T.O控制在12ppm以下，硫含量可控制在0.001wt％以下，钢中N含量控制在85ppm以下，能够显著降低夹杂物等级。经热处理后，性能显著提高。

Method for preparing high purity H13 hot work die steel by aluminum rare earth composite deoxidation

The present invention relates to H13 die steel preparation field, in particular to a rare earth compound deoxidation by aluminum preparation of high pure H13 hot die steel, the total oxygen content, solve the existing technology in die steel H13 hot nitrogen content and impurity content high, effectively improve the purity of steel H13. The method comprises the following steps: dissolved oxygen control furnace tapping, tapping process using aluminum deoxidation, to ladle station building high basicity reducing slag; vacuum degassing station with argon stirring; vacuum degassing of rare earth element RE; before pouring with weak argon stirring. The invention can control the total oxygen content T.O in the steel below 12ppm, the sulfur content can be controlled below 0.001wt%, the N content in the steel is controlled below 85PPM, and the inclusion grade can be remarkably reduced. After heat treatment, the properties are improved remarkably.

【技术实现步骤摘要】
采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法
本专利技术涉及H13模具钢制备领域，具体为一种采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法。
技术介绍
热作模具钢H13国内用量较大，但其制备水平还未达到进口模具钢水平，其主要原因是钢的纯净度不高。其中，国内H13钢的全氧含量(T.O)大部分在15ppm以上，而进口模具钢在12ppm以下。国内夹杂物等级B+D≥2.5级，A+C≥1.5级，而国外夹杂物控制水平则低于该水平。另外，国外优质模具钢氮含量控制在90ppm以下，而国内大部分在90ppm以上。由于钢中纯净度的差距，使国内热作模具钢H13很难走向高端模具市场。因此，急需一种有效的纯净化冶炼方法来提高国内H13钢的纯净度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，解决现有技术中热作模具钢H13的全氧含量、氮含量及夹杂物含量较高的问题，有效提高H13钢的纯净度。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，电炉出钢控制溶解氧，出钢过程采用铝深脱氧，到钢包精炼工位造高碱度还原渣；真空脱气工位采用强氩气搅拌；真空脱气后进行稀土元素RE处理；浇注前采用弱氩气搅拌。所述的采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，电炉配碳量大于1.5wt％，保证出钢前钢水中磷含量低于0.003wt％。所述的采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，出钢过程加铝进行钢水深脱氧，当钢水中碳含量小于0.05wt％，每吨钢加铝2kg；当碳含量在0.05～0.08wt％之间，每吨钢加铝1.5kg/吨；当碳含量大于0.08wt％，每吨钢加铝1kg/吨。所述的采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，到钢包精炼工位迅速添加高碱度预熔渣，预熔渣中氧化铝含量在30wt％以上，电极提温后分配加入硅铁粉、Al粉、碳化硅，形成高碱度还原渣，并具有良好发泡功能；在钢包精炼工位所形成的还原渣碱度不低于3.0，其最终熔炼渣熔点不高于1550℃。所述的采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，入真空脱气工位前钢水中的S含量不高于0.0015wt％。所述的采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，钢水真空脱气操作时，采用大氩气流量，40吨以上钢水包，氩气流量不低于120L/min。所述的采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，钢水真空脱气后，溶解氧低于5ppm以下，全氧含量T.O低于25ppm以下，并添加稀土元素RE。所述的采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，所添加的稀土元素RE氧含量不高于120ppm，采用浸入式将稀土元素RE加入到钢水中；稀土元素RE加到钢水中的量按Ce或La占钢水重量0.03wt％～0.08wt％计算。所述的采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，加入稀土元素RE后，采用氩气软搅拌，搅拌时间大于15min。所述的采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，H13钢中全氧含量T.O控制在12ppm以下，硫含量控制在0.001wt％以下，钢中N含量控制在85ppm以下，夹杂物B+D≤2.0级，A+C≤1.0级，钢水具有较高的纯净度。本专利技术的优点及有益效果是：1、本专利技术采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢，该方法能将钢中的全氧含量T.O控制在12ppm以下，硫含量可控制在0.001wt％以下，钢中N含量控制在85ppm以下，能够显著降低夹杂物等级。经热处理后，性能显著提高。2、本专利技术是通过一种可操作脱氧工艺，实现了H13模具钢纯净化生产，缩短了与进口模具钢在纯净度方面的差距。3、本纯净化制备H13钢工艺能广泛在特钢企业使用。具体实施方式在具体实施过程中，本专利技术采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，首先电炉出钢控制溶解氧；出钢过程采用铝深脱氧；到钢包精炼工位迅速造高碱度还原渣；真空脱气工位采用强氩气搅拌；真空脱气后进行稀土处理；浇注前采用弱氩气搅拌，具体步骤如下：(1)电炉配碳量要求大于1.5wt％(优选为1.8～3.0wt％)，保证出钢前钢水中磷含量低于0.003wt％，避免氧化脱磷钢水过氧化。(2)出钢过程加铝进行钢水深脱氧，当钢水中碳含量小于0.05wt％，每吨钢加铝2kg；当碳含量在0.05～0.08wt％之间，每吨钢加铝1.5kg/吨；当碳含量大于0.08wt％，每吨钢加铝1kg/吨。(3)到钢包精炼工位迅速添加高碱度预熔渣(预熔渣中氧化铝含量在30wt％以上，优选为35～45wt％)，电极提温后分配加入硅铁粉、Al粉、碳化硅等，形成高碱度还原渣(还原渣碱度R＝CaO/SiO2，还原渣碱度不低于3.0)，并具有良好发泡功能，防止钢水吸气。(4)在钢包精炼工位所形成的碱度不低于3.0(优选为3.0～5.0)，其最终熔炼渣熔点不得高于1550℃(优选为1490～1550℃)，避免后期结壳；(5)入真空脱气工位前钢水中的S含量不应高于0.0015wt％。(6)钢水真空脱气操作时，采用大氩气流量，40吨以上钢水包，氩气流量不得低于120L/min(优选为150～300L/min)。(7)钢水真空脱气操作后，溶解氧低于5ppm以下，T.O低于25ppm以下，添加稀土元素RE；(8)所添加的稀土元素RE氧含量不得高于120ppm，采用浸入式将稀土元素RE加入到钢水中。稀土元素RE加到钢水中的量，按Ce或La占钢水重量0.03wt％～0.08wt％计算。(9)加入稀土元素RE后，采用氩气软搅拌，搅拌时间大于15min，最佳区间为15～20min。运用以上手段控制，H13钢中T.O控制在12ppm以下，硫含量可控制在0.001wt％以下，钢中N含量控制在85ppm以下，夹杂物B+D≤2.0级，A+C≤1.0级，钢水具有较高的纯净度。下面通过实施例对本专利技术作进一步详细说明。实施例1本实施例中，电炉70吨，配碳量为2.5wt％。出钢时，钢水中的磷含量为0.003wt％，碳含量为0.08wt％。出钢加铝1.5kg/吨，加高氧化铝预熔渣(预熔渣中氧化铝含量为35wt％)，精炼过程加20kg碳化钙，精炼渣泡沫化良好，真空脱气前，钢中硫含量为0.001wt％，进真空脱气处理工位后，氩气流量为165L/min，真空脱气后测溶解氧为4ppm，T.O为25ppm，添加0.05wt％稀土元素Ce，采用氩气软搅拌(弱搅拌)20min。锻后坯料测试结果显示：T.O＝10ppm，S＝0.0008wt％，N＝83ppm。夹杂物：B+D≤2.0级，A+C≤0.5级。实施例2本实施例中，电炉40吨，配碳量为1.8wt％。出钢时，钢水中的磷含量为0.002wt％，碳含量为0.05wt％。出钢加铝2kg/吨，加高氧化铝预熔渣(预熔渣中氧化铝含量为40wt％)，精炼过程加20kg碳化硅，精炼渣泡沫化良好，真空脱气前，钢中硫含量为0.0015wt％，进真空脱气处理工位后，氩气流量为150L/min，真空脱气后测溶解氧为4ppm，T.O为25ppm，添加0.05wt％稀土元素La，采用氩气软搅拌(弱搅拌)20min。锻后坯料测试结果显示：T.O＝12ppm，S＝0.0009wt％，N＝8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，其特征在于，电炉出钢控制溶解氧，出钢过程采用铝深脱氧，到钢包精炼工位造高碱度还原渣；真空脱气工位采用强氩气搅拌；真空脱气后进行稀土元素RE处理；浇注前采用弱氩气搅拌。

【技术特征摘要】
1.一种采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，其特征在于，电炉出钢控制溶解氧，出钢过程采用铝深脱氧，到钢包精炼工位造高碱度还原渣；真空脱气工位采用强氩气搅拌；真空脱气后进行稀土元素RE处理；浇注前采用弱氩气搅拌。2.根据权利要求1所述的采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，其特征在于，电炉配碳量大于1.5wt％，保证出钢前钢水中磷含量低于0.003wt％。3.根据权利要求1所述的采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，其特征在于，出钢过程加铝进行钢水深脱氧，当钢水中碳含量小于0.05wt％，每吨钢加铝2kg；当碳含量在0.05～0.08wt％之间，每吨钢加铝1.5kg/吨；当碳含量大于0.08wt％，每吨钢加铝1kg/吨。4.根据权利要求1所述的采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，其特征在于，到钢包精炼工位迅速添加高碱度预熔渣，预熔渣中氧化铝含量在30wt％以上，电极提温后分配加入硅铁粉、Al粉、碳化硅，形成高碱度还原渣，并具有良好发泡功能；在钢包精炼工位所形成的还原渣碱度不低于3.0，其最终熔炼渣熔点不高于1550℃。5.根据权利要求1所述的采用铝稀土复合脱氧制备高纯净H13热作模具钢方法，其特征在于，入真空脱...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏伟，傅排先，胡小强，栾义坤，夏立军，李殿中，李依依，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21