一种厚大断面高均质塑料模具钢制备方法技术

本发明专利技术涉及塑料模具钢制备领域，具体为一种厚大断面高均质塑料模具钢制备方法。利用成分均匀的坯料，采用超细化组织锻造及关键冷速控制热处理方法，实现厚大断面高均质塑料模具钢的制备。原始坯料采用高纯净低偏析的制备方法，获得厚度200～500mm铸坯，断面碳含量控制在0.05wt％以内；然后采用高纯净低偏析电渣重熔技术，控制电渣方锭断面碳含量在0.05wt％以内；采用超细化组织锻造及热处理方法、模块防裂及组织控制方法,实现组织均匀、硬度均匀的大型均质塑料模块。本发明专利技术方法涉及的钢种主要为DIN1.2738系列等，将为厚大断面塑料模具用钢提供原材料。

A preparation method of thick large section and high homogeneity plastic die steel

【技术实现步骤摘要】
一种厚大断面高均质塑料模具钢制备方法
本专利技术涉及塑料模具钢制备领域，具体为一种厚大断面高均质塑料模具钢制备方法。
技术介绍
塑料模具钢广泛应用在汽车、电视、冰箱、光学仪器等塑料制品制造中，随着汽车行业的快速发展，汽车用的塑料模具越来越大，而质量要求越来越高。当前，塑料模具钢常用主要生产坯料的方式有：①电炉-精炼-VD-模铸钢锭，然后再锻造制造模块；②电炉-精炼-VD-模铸电极坯-电渣重熔-电渣锭，然后再锻造制造模块，由于大型钢锭在冒口端存在严重正偏析，用上面两种方式制造模块，都存在成分偏析及利用率低问题。因此，成本高、硬度不均匀一致是大型模具钢制造过程中的一个难题，急需解决，替代进口。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种厚大断面高均质塑料模具钢制备方法，解决现有技术大型模具钢制造过程中存在硬度不均匀一致等问题，实现替代进口。本专利技术的技术方案是：一种厚大断面高均质塑料模具钢制备方法，原始坯料采用高纯净低偏析制备方法，获得厚度200～500mm铸坯，断面碳含量控制在0.05wt％以内；然后采用高纯净低偏析电渣重熔技术，控制电渣方锭断面碳含量在0.05wt％以内；采用超细化组织锻造及热处理方法、模块防裂及组织控制方法实现组织均匀、硬度均匀的大型均质塑料模块。所述的厚大断面高均质塑料模具钢制备方法，该方法适合厚大断面DIN1.2738系列大型均质塑料模块的制备，模块吨位在15吨以上，硬度均匀性控制在4HRC范围内，满足厚度断面≥400mm塑料模具钢高均匀性要求，硬度均匀性控制在34～37HRC范围内。所述的厚大断面高均质塑料模具钢制备方法，高纯净采用的冶炼工艺是电炉/转炉——LF精炼炉——RH/VD——连铸，其中：电炉/转炉的钢水出钢碳大于0.1wt％，精炼过程中采用高氧化铝渣系，氧化铝控制在20～35wt％，CaO/Al2O3质量比控制在1.8～2.5％，RH/VD处理时间大于25min；RH/VD后溶解氧控制在5ppm以下，铸坯氧含量控制在12ppm以下。所述的厚大断面高均质塑料模具钢制备方法，电炉/转炉的钢水出钢碳控制在0.10～0.30wt％。电炉/转炉的钢水出钢碳最优控制在0.15～0.25wt％。所述的厚大断面高均质塑料模具钢制备方法，电炉/转炉熔炼后的浇注环节大包与中间包连接采用全密闭多层保护，中间包采用氧化镁含量大于70wt％的打结料，中间包的包盖与中间包通过耐火材料密封，填料口采用氩气密封，保证防二次氧化。所述的厚大断面高均质塑料模具钢制备方法，RH/VD后溶解氧控制在10ppm以下，铸坯氧含量控制在3～10ppm。RH/VD后溶解氧最优控制在3.5ppm以下，铸坯氧含量较稳定控制在6～8ppm。所述的厚大断面高均质塑料模具钢制备方法，低偏析控制方面，中间包采用30℃以下浇注，连铸拉坯过程中采用轻压下技术，末端轻压点采用数值模拟技术准确控制。所述的厚大断面高均质塑料模具钢制备方法，中间包采用的浇注温度控制钢水过热度在15～30℃范围，连铸工位板坯的宽/厚比控制在3～10。中间包采用的浇注温度最优控制钢水过热度在20～25℃范围，连铸工位板坯的宽/厚比最优控制在5.5～7。所述的厚大断面高均质塑料模具钢制备方法，高纯净低偏析电渣重熔技术，采用MgO、CaO、Al2O3、CaF2多组元渣系，过程还分批添加CaSi-Al-CaC复合脱氧剂，并实现气密保护，微正压控制；电渣结晶器横截面的宽/厚比控制在1.8～2.5，保证具有凝固浅熔池，控制电渣方锭断面碳含量在0.05wt％以内。所述的厚大断面高均质塑料模具钢制备方法，采用超细化组织锻造及热处理方法、模块防裂及组织控制方法实现组织均匀、硬度均匀的大型均质塑料模块；其中，锻造采用三向交叉大变形处理，保证铸态组织充分锻碎，并在最后一火采用1200℃以下锻造温度，通过采用正火及淬火处理，达到组织超细化控制，晶粒度达到7级以上；为了保证模块组织、硬度均匀，采用800℃以下低温快速淬火工艺，应用计算机数值模拟技术，根据材料CCT曲线中合理组织冷却曲线需要，在淬火操作过程中，采用水控交替方式将组织控制在马氏体与贝氏体两相组织，保证组织在整个断面均匀，硬度均匀性控制在4HRC范围以内，并控制应力避免材料开裂。本专利技术的设计原理是：利用成分均匀的坯料，采用超细化组织锻造及关键冷速控制热处理方法，实现厚大断面高均质塑料模具钢的制备。原始坯料采用高纯净低偏析的制备方法，获得厚度200～500mm铸坯，断面碳含量控制在0.05wt％以内；然后采用高纯净低偏析电渣重熔技术，控制电渣方锭断面碳含量在0.05wt％以内；采用超细化组织锻造及热处理方法、模块防裂及组织控制方法,实现组织均匀、硬度均匀的大型均质塑料模块。本专利技术的优点及有益效果是：1、本专利技术通过对塑料模具钢纯净度控制，能够将铸坯中的氧含量稳定控制在6～8ppm，与国外先进控氧水平相当，保证最终模块的纯净度。2、本专利技术的通过成分均匀控制，再加锻造及热处理控制，实现模块组织的均匀控制，能够很好将模块硬度均匀性控制在4HRC以内，满足国内400mm以上厚大断面高均质塑料模具钢的需求。3、本专利技术集成纯净度、成分偏析、锻造、热处理等方面的系统控制，并应用先进数值模拟计算进行工艺指导，工艺具有先进性，产品可以替代进口。4、本专利技术方法涉及的钢种主要为DIN1.2738系列等，将为厚大断面塑料模具用钢提供原材料。附图说明图1为铸坯断面低倍金相图。具体实施方式下面，通过实施例对本专利技术作进一步详细说明。实施例1本实施例为20吨塑料模具钢制备过程，模块厚大部位的厚度为500mm，塑料模具钢材料成分如下：元素含量(wt％)C0.37Si0.32Mn1.35P0.012S0.005Ni0.90Cr1.9Mo0.3Al0.02Fe余量制备流程采用如下步骤：①铸坯生产工艺为：转炉熔炼——LF精炼炉进行钢包精炼——RH(真空循环脱气)——连铸，坯厚在250mm。铸坯冶炼控制：转炉钢水出钢碳含量0.15wt％，精炼过程中采用高氧化铝渣系，氧化铝控制在25wt％，CaO/Al2O3质量比控制在1.9％，RH真空循环脱气中进行稀土变质处理，RH真空循环脱气处理时间30min。浇注环节大包与中间包连接采用全密闭多层保护，中间包采用氧化镁含量为75wt％的打结料，中间包的包盖与中间包通过耐火材料密封，填料口采用氩气密封，保证防二次氧化。RH真空循环脱气后溶解氧3ppm，铸坯取样氧含量为8ppm。铸坯偏析控制方面：中间包钢水采用过热度2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种厚大断面高均质塑料模具钢制备方法，其特征在于，原始坯料采用高纯净低偏析制备方法，获得厚度200～500mm铸坯，断面碳含量控制在0.05wt％以内；然后采用高纯净低偏析电渣重熔技术，控制电渣方锭断面碳含量在0.05wt％以内；采用超细化组织锻造及热处理方法、模块防裂及组织控制方法实现组织均匀、硬度均匀的大型均质塑料模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种厚大断面高均质塑料模具钢制备方法，其特征在于，原始坯料采用高纯净低偏析制备方法，获得厚度200～500mm铸坯，断面碳含量控制在0.05wt％以内；然后采用高纯净低偏析电渣重熔技术，控制电渣方锭断面碳含量在0.05wt％以内；采用超细化组织锻造及热处理方法、模块防裂及组织控制方法实现组织均匀、硬度均匀的大型均质塑料模块。


2.根据权利要求1所述的厚大断面高均质塑料模具钢制备方法，其特征在于，该方法适合厚大断面DIN1.2738系列大型均质塑料模块的制备，模块吨位在15吨以上，硬度均匀性控制在4HRC范围内，满足厚度断面≥400mm塑料模具钢高均匀性要求，硬度均匀性控制在34～37HRC范围内。


3.根据权利要求1所述的厚大断面高均质塑料模具钢制备方法，其特征在于，高纯净采用的冶炼工艺是电炉/转炉——LF精炼炉——RH/VD——连铸，其中：电炉/转炉的钢水出钢碳大于0.1wt％，精炼过程中采用高氧化铝渣系，氧化铝控制在20～35wt％，CaO/Al2O3质量比控制在1.8～2.5％，RH/VD处理时间大于25min；RH/VD后溶解氧控制在5ppm以下，铸坯氧含量控制在12ppm以下。


4.根据权利要求3所述的厚大断面高均质塑料模具钢制备方法，其特征在于，电炉/转炉的钢水出钢碳控制在0.10～0.30wt％。


5.根据权利要求3所述的厚大断面高均质塑料模具钢制备方法，其特征在于，电炉/转炉熔炼后的浇注环节大包与中间包连接采用全密闭多层保护，中间包采用氧化镁含量大于70wt％的打结料，中间包的包盖与中间包通过耐火材料密封，填料口采用氩气密封，保证防二次氧化。


6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏伟，杜宁宇，傅排先，刘航航，孙宸，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