一种小孔径环模的制造方法技术

本发明专利技术属于环模制粒机技术领域，具体涉及一种小孔径环模的制造方法，包括以下步骤：(1)冶炼：(1‑1)采用电弧炉进行钢液的处理，初步完成合金化；(1‑2)采用钢包吹氩埋弧精炼法进行最终钢液合金化的处理；(1‑3)采用喷射成形的方式完成钢锭的成形，整个过程中采用氩气保护；(2)锻打：锻打的毛坯采用分段式升温；(3)锻后退火：锻后的毛坯应先空冷到500℃，后入炉升温到700℃保温5‑8h，再升温到920‑950℃保温6‑10h，随炉冷到760℃保温8‑12h，最后随炉冷到450℃后出炉空冷。本发明专利技术环模金相组织更加均匀，使得环模在加工小孔径时大大降低断钻率，生产效率提高，产品具有良好的耐磨、耐蚀性。

【技术实现步骤摘要】
一种小孔径环模的制造方法
本专利技术属于冶金材料
，特别涉及小孔径环模毛坯制造领域。
技术介绍
环模制粒机中一个重要的部件，而小孔径环模主要用于生产水产料，环模需要具有耐腐蚀性，而40cr13具有较好的耐磨性同时又具有良好的耐腐蚀性，40cr13巧合满足环模的材料要求。在枪钻加工孔径为1.0～2.0mm的环模时，加工模孔的长径比达到24，属于深孔加工，并且加工难度大，例如：在内径为550mm的环模上需要加工Φ1.2mm、深26mm的孔径数量高达46000个，加工周期长达14天。在加工过程中常现断钻情况，甚至有的环模断钻7～8根后，而环模的孔径仅仅加工了不足一半的情况，导致加工报废，导致加工成本增加。经过分析主要原因在于材料中存在液析碳化物及氮化钛的硬质相，见图1、图2；另外环模毛坯本身硬度高也是一个诱因。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种小孔径环模的制造方法，本专利技术得到的环模用钢锭的成分更加均匀，使得环模在加工小孔径时大大降低断钻率，生产效率提高30～45％，并且环模产品具有良好的耐磨性。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的，一种小孔径环模的制造方法，其特征是，包括以下步骤：(1)冶炼：(1-1)采用电弧炉进行钢液的处理，初步完成合金化，除Cr与Mo外的其它合金成分控制在80～90％wt以内；(1-2)采用钢包吹氩埋弧精炼法进行最终钢液合金化的处理，最终钢锭的化学成分为：碳0.40～0.47wt％，硅不大于0.35wt％，锰0.3％～0.6wt％，铬12.5％～13.5wt％，钼0.3％～0.5wt％，磷不大于0.030wt％，硫0.015～0.030wt％，钛不大于0.001wt％，余量为铁及杂质；(1-3)采用喷射成形的方式完成钢锭的成形，整个过程中采用氩气喷射与保护；(2)锻打：锻打的毛坯采用分段式升温，先升温到550℃，保温3～5h，再升温到850℃保温2～4h，最后升温到1150℃保温，锻打温度控制在1150～900℃；(3)锻后退火：锻后的毛坯应先空冷到500℃，后入炉升温到700℃保温5-8h，再升温到920-950℃保温6-10h，随炉冷到760℃保温8-12h，最后随炉冷到450℃后出炉空冷。优选的，所述制造方法还包括以下步骤：(4)枪钻加工，保证内孔的粗糙度小于3.2μm；(5)产品半精车后，做高低温淬火处理：第一次淬火：冷装炉，升温到650℃保温1.5-2h；再升温到850℃保温1-1.5h，后升温到1070～1080℃保温1.5-2h后2-3bar压力气淬到室温，后升温到680-780℃保温2.5-3h后气冷；第二次淬火：冷装炉，升温到650℃保温1.5-2h；再升温到850保温1-1.5h，后升温到1020～1050℃保温1.5h后2-3bar压力气淬到室温，后升温到200℃保温2.5-3h后空冷到室温，再升温到180℃保温2.5h后空冷到室温。优选的，步骤(2)中锻打工艺中，钢锭的镦粗比为1.5～2，芯棒扩孔比为1.5-2.0，总的锻打比为3～5。优选的，步骤(1-3)中所述钢锭为圆形。相对于现有技术，本专利技术取得了以下有益效果：第一，本专利技术对40cr13的化学成分进行优化，并采用EAF+LF+SF的冶炼方式将化学成分控制为：碳0.40～0.47、硅不大于0.35％，锰0.3％～0.6％，铬12.5％～13.5％，钼0.3％～0.5％，磷不大于0.030，硫0.015～0.030％，钛不大于0.001％，余量为铁及杂质，通过EAF+LF实现铁液的化学成分的提纯与控制，而通过SF实现液析碳化物及氮化物的控制。第二，本专利技术通过后期锻打解决SF钢锭疏松的问题，锻后通过高温退火实现毛坯硬度控制，但是毛坯硬度偏低导致环模淬火后的硬度不高，影响耐磨性，因此后期通过2次热处理(高温淬火和低温淬火的方式)确保产品的耐磨性。第三，本专利技术通过SF的冶炼方式使钢锭的成分更加均匀，使得后期环模在加工小孔径时大大降低断钻率，采用该方式未出现报废的环模，将生产效率提高30～45％，并且产品具有良好的耐磨性。附图说明图1是现有环模金相组织图(炉外精炼出现液析碳化物)；图2是现有环模金相组织图(炉外精炼出现氮化钛)；图3是本专利技术EAF+LF+SF得到环模金相组织(无偏析的均匀组织)；图4是本专利技术锻后退火曲线图；图5是本专利技术产品精车后做高温淬火曲线图；图6是本专利技术产品精车后做低温淬火曲线图。具体实施方式一种小孔径环模的制备方法：1冶炼：采用电弧炉(EAF)进行钢液的处理，在此过程中初步完成合金化，除Cr与Mo外其它合金的成分控制在80～90％以内；采用钢包吹氩埋弧精炼法(LF)进行最终钢液合金化的处理，此过程需确保硫含量的控制，硫含量不得过低；采用喷射成形(SF)的方式完成钢锭的成形，整个过程中采用氩气喷射及保护，最终圆锭的化学成分为：碳0.40～0.47、硅不大于0.35％，锰0.3％～0.6％，铬12.5％～13.5％，钼0.3％～0.5％，磷不大于0.030，硫0.015～0.030％，钛不大于0.001％，余量为铁及杂质。2锻打：锻打的毛坯采用分段式升温，先升温到550℃，保温3～5h，再升温到850℃保温2～4h，最后升温到1150℃保温，锻打温度控制在1150～900℃。钢锭的镦粗比为1.5～2，总的锻打比不小于3.53锻后退火：锻后的毛坯应先空冷到500℃，后入炉升温到700℃保温5～8h，再升温到920～950℃保温6～10h，随炉冷到760℃保温8～12h，最后随炉冷到450℃后出炉空冷，硬度不大于170HB。本专利技术主要优化了化学成分，增加Mo提高耐腐耐磨性，降低Ti的含量，同时采用炉外精炼加SF的方式使钢锭的组织无宏观偏析，从而解决了钢锭中的液析碳化物及氮化钛等硬质相以大颗粒方式存在的问题，其组织对比图片见图3。本专利技术优化了锻后的冷却方式及退火流程，严格控制锻打温度，同时锻后的毛坯先空冷到500℃，后入炉升温到700℃保温，这样可以抑制二次碳化物的析出，此过程可以认为是一个等温正火的过程。另外，将退火的温度进行提高，使得球化退火时，碳化物的形核率降低，从而使毛坯得到一个较低的退火硬度，退火工艺见图4。低硬度毛坯，若采用正常的淬火温度，得到的硬度只有50～51HRC之间，为提高耐磨性，需对环模进行2次淬火，其热处理工艺见图5、图6。实施例1：内径400mm小孔径环模采用EAF+LF+SF的制造直径300mm的钢锭，锻打过程中采用的镦粗比为1.94，芯棒扩孔比为1.57，总的锻打比为3.51，采用2火成形。锻后采用空冷的方式将毛坯冷到500℃，用时21分钟，之后升温到700℃保温5h，再升温到930℃保温6.5h后，再炉冷到760℃保温8h，再炉冷到450℃出炉，待毛坯冷却粗车后测试毛坯硬度为158～165HB，采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小孔径环模的制造方法，其特征是，所述制造方法包括以下步骤：/n(1)冶炼：/n(1-1)采用电弧炉进行钢液的处理，初步完成合金化，除Cr与Mo外的其它合金成分控制在80～90％wt；/n(1-2)采用钢包吹氩埋弧精炼法，进行最终钢液合金化的处理，最终钢锭的化学成分为：碳0.40～0.47wt％，硅不大于0.35wt％，锰0.3％～0.6wt％，铬12.5％～13.5wt％，钼0.3％～0.5wt％，磷不大于0.030wt％，硫0.015～0.030wt％，钛不大于0.001wt％，余量为铁及杂质；/n(1-3)采用喷射成形的方式完成钢锭的成形，整个过程中采用氩气喷射与保护；/n(2)锻打：锻打的毛坯采用分段式升温，先升温到550℃，保温3～5h，再以50℃/h速率升温到850℃保温2～4h，最后升温到1150℃保温，锻打温度控制在1150～900℃；/n(3)锻后退火：锻后的毛坯应先空冷到500℃，后入炉升温到700℃保温5-8h，再升温到920-950℃保温6-10h，随炉冷到760℃保温8-12h，最后随炉冷到450℃后出炉空冷。/n

【技术特征摘要】
1.一种小孔径环模的制造方法，其特征是，所述制造方法包括以下步骤：
(1)冶炼：
(1-1)采用电弧炉进行钢液的处理，初步完成合金化，除Cr与Mo外的其它合金成分控制在80～90％wt；
(1-2)采用钢包吹氩埋弧精炼法，进行最终钢液合金化的处理，最终钢锭的化学成分为：碳0.40～0.47wt％，硅不大于0.35wt％，锰0.3％～0.6wt％，铬12.5％～13.5wt％，钼0.3％～0.5wt％，磷不大于0.030wt％，硫0.015～0.030wt％，钛不大于0.001wt％，余量为铁及杂质；
(1-3)采用喷射成形的方式完成钢锭的成形，整个过程中采用氩气喷射与保护；
(2)锻打：锻打的毛坯采用分段式升温，先升温到550℃，保温3～5h，再以50℃/h速率升温到850℃保温2～4h，最后升温到1150℃保温，锻打温度控制在1150～900℃；
(3)锻后退火：锻后的毛坯应先空冷到500℃，后入炉升温到700℃保温5-8h，再升温到920-950℃保温6-10h，随炉冷到760℃保温8-12h，最后随炉冷到450℃后出炉空冷。
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【专利技术属性】
技术研发人员：贺凯林，孙爱华，
申请(专利权)人：江苏丰尚智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32