本发明专利技术涉及一种热作模具钢电渣重熔锭及其制造方法，其中电渣重熔锭包括以下化学组分，C:0.36‑0.41％，Si:0.80‑1.10％，Mn:1.00‑3.00％，Cr:4.90‑5.40％，Mo:1.35‑1.55％，V:0.4‑0.7％，Ni≤0.04％，Cu≤0.04％％，S≤0.003％，P≤0.012％，O≤0.0015％，H≤0.0002％，N≤0.006％，0.05％≤RE≤0.20％，其余为Fe，以上百分比为质量百分比。本发明专利技术充分结合惰性气体保护电渣重熔的特点，在电渣重熔环节精准喂入稀土合金，发挥在高纯净高均匀条件下RE的夹杂物改性和微合金化等优异作用，实现高品质高性能热作模具钢。
A kind of Electroslag Remelting Ingot for hot working die steel and its manufacturing method
【技术实现步骤摘要】
一种热作模具钢电渣重熔锭及其制造方法
本专利技术涉及特殊钢冶炼及加工领域，尤其涉及一种高品质热作模具钢电渣重熔锭及其制造方法。
技术介绍
热作模具钢在高温下具有很高的强度、耐热性、耐磨性以及良好的热疲劳性能，是目前锤锻模、热挤压模、压铸模等模具中广泛应用的一种特殊钢。我国每年模具钢产量约240万吨，需要进口精品模具钢约10万吨，合60亿人民币，几乎占据了整个模具钢的高端市场，而且进口价格要比国内同类产品高出3-5倍。主要原因在于国外模具钢采用了包括钢质纯净、热处理组织细化和冲击韧性等在内的指标控制。目前，国产的合金模具钢与瑞典、德国、美国、日本、法国等国际先进水平相比，在品种、质量、尺寸规格与性能等方面仍存在一定的差距，都还难以满足市场需求。钢质纯净是高性能模具钢研发的关键技术之一。随着新一代钢铁材料冶炼技术水平的提升，钢锭中的O、S、H含量在大幅降低，其中O能到≤0.001％，H≤0.0003％，这为高品质模具钢的研发奠定了基础。要想进一步降低钢中的杂质含量，除了配备常规精炼设备外，电渣重熔精炼炉是必不可少的设备。通过在电渣过程中选择合理的渣系，优化调整电渣熔速，并在渣锭缓冷后进行高温均质化处理，能够充分改善碳化物的偏析程度，使共晶碳化物数量减少、颗粒变小、成分更加均匀。近些年来，以Y、La与Ce为主的稀土(RE)元素在钢中应用较多，尤其是特殊钢与结构钢，主要原因在于该类稀土元素化学性质活泼，极易同钢液中的O、S等作用生成RE2O3、RE2S3、REOS等稳定的稀土化合物，并且稀土在晶界的偏聚也会起到净化晶界的作用，稀土会降低O，S等杂质元素在晶界的偏聚。同时还可降低其带状偏析而导致开裂的危害。除此之外，稀土原子的痕量固溶也会造成晶格畸变，位错产生增殖，并随之产生附加的应力场，而为了调节应变能，会形成大量孪晶，孪晶与位错的增多也会极大的提升了综合性能。因此，稀土具备深度脱O、脱S、析H以及碳化物择优析出的作用。然而，稀土元素在钢中的应用仍存在一定的技术难题。目前，工业传统的加入方法，如在精炼炉中加入，结晶器中加入，真空炉中加入等，容易导致钢液中稀土含量不稳定、浇铸水口堵塞不能实现连续浇铸等。因此，针对现有技术的缺陷，需要设计一种新的技术方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于通过在电渣重溶环节喂入稀土合金线，通过工艺和渣系改善，获得一种高纯净，高均匀性的热作模具钢电渣重熔锭。。为实现前述目的，本专利技术提供为实现前述目的，本专利技术提供了一种热作模具钢电渣重熔锭，包括以下化学组分，C:0.36-0.41％，Si:0.80-1.10％，Mn:1.00-3.00％，Cr:4.90-5.40％，Mo:1.35-1.55％，V:0.4-0.7％，Ni≤0.04％，Cu≤0.04％％，S≤0.003％，P≤0.012％，O≤0.0015％，H≤0.0002％，N≤0.006％，0.05％≤RE≤0.20％，其余为Fe，以上百分比为质量百分比。作为本专利技术的进一步改进，所述RE为Y、La二元复合，或Y、Ce二元复合，或Y、La、Ce三元复合。作为本专利技术的进一步改进，所述Y在热作模具钢电渣重熔锭中的质量百分比为0.02％≤Y≤0.15％。作为本专利技术的进一步改进，所述La或Ce在热作模具钢电渣重熔锭中存在时的质量百分比为0.015％≤La≤0.02％，0.015％≤Ce≤0.03％。本专利技术还提供了一种热作模具钢电渣重熔锭的制造方法，包括以下步骤，a、熔炼，b、炉外精炼，c、真空脱气，d、模铸，e、气氛保护电渣重溶。作为本专利技术的进一步改进，所述熔炼可采用转炉熔炼或电炉熔炼，炉外精炼需采用软吹氩处理，软吹时间控制在8-10分钟，真空脱气时间需大于20分钟，模铸采用常规处理，经模铸处理后得到电极锭，所述电极锭中O、H、N的质量百分比满足以下条件：O≤0.001％，H≤0.0002％，N≤0.005％，作为本专利技术的进一步改进，所述步骤e需采用气氛保护恒熔速电渣重溶工艺，采用2～10ba的惰性气体进行压力保护电渣重溶，且保护罩内的氧含量要小于50ppm，电极锭熔速设计在500kg/h。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤e中还通过结晶器喂料口喂入稀土合金，所述稀土合金为颗粒状RE-Fe合金，其中RE占整体质量的60-70％，Fe占30-40％，RE为La、Ce、Y中的一种或几种，所述稀土合金的颗粒粒径为0.5-1.5mm，喂入的速率为7-10克/分钟。作为本专利技术的进一步改进，所述步骤e中在电渣重熔的过程中加入预熔渣，所述预熔渣中各成分的质量百分比为，70％CaF2、15％Al2O3、10％RE2O3、5％MgO，RE为La、Ce、Y中的一种或几种。作为本专利技术的进一步改进，所述预熔渣按照渣系比例配比好之后置于600-750℃环境中连续烘烤8h以上。作为本专利技术的进一步改进，经过烘烤之后的预熔渣中结晶水含量0.006～0.05％。作为本专利技术的进一步改进，所述热作模具钢电渣重熔锭在经过锻造退火之后，偏析控制在AS4级别以内，带状组织控制在SA1级别以内。本专利技术有益效果：本专利技术充分结合惰性气体保护电渣重熔的特点，实现在电渣重熔精炼炉环节精准喂入稀土合金线，避免传统喂入的技术问题，发挥在高纯净高均匀条件下RE的夹杂物改性、微合金化等优异作用。具体的表现为：1、由于稀土元素可通过空位机制进行扩散，占据铁的点阵结点，或者基体的空位等缺陷位置，从而发挥稀土对固溶碳的钉扎作用，抑制了碳的扩散。并且稀土易偏聚在晶界处，因此可以改善一次碳化物的形态、分布，有利于模具钢的综合性能改善。2、在气氛保护电渣工艺获得高洁净钢的前提下，进一步发挥稀土元素的的深度脱O、脱S的效果，同时还可形成亚微米稀土复合夹杂物，可以改善基体的冲击韧性和热稳定性。3、在电渣重熔精炼炉环节喂入稀土合金，可以在高洁净钢液中充分发挥稀土元素的微合金化作用，通过晶界的缺陷占位，以及对合金元素(Cr、V、Mo)的影响，充分减少带状偏析、改善组织均匀性，提高电渣锭的冶金质量。附图说明图1为本专利技术实施例1电渣重熔锭腐蚀后的金相组织照片图2为本专利技术实施例1电渣重熔锭抛光后的金相组织照片图3为本专利技术对照例1电渣重熔锭腐蚀后的金相组织照片图4为本专利技术对照例1电渣重熔锭抛光后的金相组织照片具体实施方式以下将结合附图所示的具体实施例对本专利技术进行详细描述。为了使具体实施方式更加具有说服力，先对本专利技术中电渣重熔锭中的各化学成分设计原理做一下具体说明。C:碳在钢中可部分溶入基体中起到固溶强化的作用；部分与合金元素形成合金碳化物。适量提高碳含量可以提高钢的淬硬性和淬透性；但当碳含量过高时，将导致形成过多的碳化物和组织偏析，影响钢的冲击韧性。而当碳元素含量过低，将会造成和其他合金元素结合形成合金碳化物量较少，影响钢的硬度、耐磨性和高温性能等。在碳钢中，碳的增加降低热导率，但是在合金钢中要考虑其与合本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种热作模具钢电渣重熔锭，其特征在于：包括以下化学组分，C:0.36-0.41％，Si:0.80-1.10％，Mn:1.00-3.00％，Cr:4.90-5.40％，Mo:1.35-1.55％，V:0.4-0.7％，Ni≤0.04％，Cu≤0.04％％，S≤0.003％，P≤0.012％，O≤0.0015％，H≤0.0002％，N≤0.006％，0.05％≤RE≤0.20％，其余为Fe，以上百分比为质量百分比。/n
【技术特征摘要】
1.一种热作模具钢电渣重熔锭，其特征在于：包括以下化学组分，C:0.36-0.41％，Si:0.80-1.10％，Mn:1.00-3.00％，Cr:4.90-5.40％，Mo:1.35-1.55％，V:0.4-0.7％，Ni≤0.04％，Cu≤0.04％％，S≤0.003％，P≤0.012％，O≤0.0015％，H≤0.0002％，N≤0.006％，0.05％≤RE≤0.20％，其余为Fe，以上百分比为质量百分比。
2.根据权利要求1所述的热作模具钢电渣重熔锭，其特征在于：所述RE为Y、La二元复合，或Y、Ce二元复合，或Y、La、Ce三元复合。
3.根据权利要求2所述的电渣锭，其特征在于：所述Y在热作模具钢电渣重熔锭中的质量百分比为0.02％≤Y≤0.15％。
4.根据权利要求2所述的热作模具钢电渣重熔锭，其特征在于：所述La或Ce在热作模具钢电渣重熔锭中存在时的质量百分比为0.015％≤La≤0.02％，0.015％≤Ce≤0.03％。
5.一种如权利要求1所述的热作模具钢电渣重熔锭的制造方法，其特征在于：包括以下步骤，a、熔炼，b、炉外精炼，c、真空脱气，d、模铸，e、气氛保护电渣重溶。
6.根据权利要求5所述的热作模具钢电渣重熔锭的制造方法，其特征在于，所述熔炼可采用转炉熔炼或电炉熔炼，炉外精炼需采用软吹氩处理，软吹时间控制在8-10分钟，真空脱气时间需大于20分钟，模铸采用常规处理，经模铸处理后得到电极锭，所述电极锭中O、H、N的质量百分比满足以下条件：O≤0.001％...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱福生，汪志刚，杨清，廖志金，杨宇鹏，李春红，
申请(专利权)人：龙南龙钇重稀土科技股份有限公司，江西理工大学，
类型：发明
国别省市：江西;36
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