一种耐腐蚀模具用特厚模块钢的生产方法技术

本发明专利技术涉及一种耐腐蚀模具用特厚模块钢的生产方法，复合坯焊前预热；焊接采用单丝气电立焊的方式；焊后加热：锻前采取两火次加热；采取自由锻的方式对复合坯进行锻造；热处理采用水雾—空气交替控时淬火+回火工艺。本发明专利技术成材率高，生产成本较模铸、电渣重熔等工艺低，本发明专利技术生产的200

【技术实现步骤摘要】
一种耐腐蚀模具用特厚模块钢的生产方法


[0001]本专利技术属于金属材料加工
，具体涉及一种耐腐蚀模具用特厚模块钢的生产方法。

技术介绍

[0002]注塑工业正朝着多元化、复杂化、高精密的方向高速发展，聚氯乙烯、聚丙烯、ABS、EVA、聚氨酯等腐蚀性高分子材料被大量应用，对注塑模具的耐腐蚀性能提出了更高的要求。耐腐蚀模具钢正是应行业发展而兴起的模具专用钢种。随着CAD/CAM/CAE一体化技术的广泛应用，一模多腔、模具大型化等趋势对耐腐蚀模具钢的厚度规格提出更高的要求。
[0003]受连铸坯厚度规格的限制，目前生产特厚耐腐蚀特厚模块通常采用模铸法和电渣重熔法。采用模铸获得大尺寸钢锭，生产特厚钢板可以保证一定的压缩比，但是模铸工艺的先天性缺陷导致一系列问题产生，如钢锭成分偏析严重，浇铸工序时间长、能耗高，对环境造成一定污染，并且轧制成材率低，一般不超过70％，经济性差；电渣重熔法可得到具有更高洁净度的内部组织，同时可减轻钢坯偏析问题，然后电渣重熔需将钢坯二次熔化，效率低下，且消耗大量能源，生产成本过高。
[0004]真空复合轧制技术是生产特厚钢板的有效方法，解决了因连铸坯厚度和压缩比限制，生产特厚钢板厚度受限的问题。相对于传统的模铸工艺，真空复合轧制产品具有更好的内部组织与性能，且成材率高，相较于电渣重熔，生产效率高、成本低，有利于组织批量化生产。目前，国内一些钢厂通过真空复合轧制技术已经能制造出高质量的普碳低合金钢特厚钢板。然而，对于SUS420、S136等C、Cr含量均较高的模具用马氏体不锈钢，由于焊缝裂纹敏感性高，焊接及焊后冷却过程极易发生焊缝开裂甚至引起基坯开裂，无法完成复合特厚模块的生产，相关成功案例鲜有报道。
[0005]公开号CN110195186A公开了“一种特厚热轧高合金热作模具钢及其制备方法”，其仅仅解决了合金(Cr+Mn+Ni+Cu)含量≦3.7％的模具钢特厚钢板生产问题。
[0006]公开号CN101773931A公开了“一种真空复合轧制特厚板的方法”，公开号CN103692166A“一种特厚合金钢板的制备方法”CN101590596B“一种累积叠轧焊工艺制造特厚板坯的方法”、公开号CN103028897 A“一种冷裂纹敏感性高的特厚钢板生产方法”、公开号CN105252237A“一种CrMnNiMo系特厚模具复合坯的生产方法”等均是采用真空电子束焊接技术对连铸坯进行焊接组坯，解决高合金特厚钢板的生产问题。然而该工艺需要在密闭的真空室内进行焊接操作，无法实时掌握焊缝状态，只能焊接完成破空后才能观察焊缝。对于高合金模具钢品种，焊接裂纹敏感性高，焊接过程极易发生开裂，真空电子束焊接不能实现及时补焊，造成组坯成功率下降。另外，还存在复合面结合强度低，导致后续热处理、加工及使用过程中发生复合面分层、开裂等问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供了一种耐腐蚀模具用特厚模块钢的生产方法，采用连铸坯为基础原料
生产厚度300
‑
600mm、探伤及性能优良的耐腐蚀模具用特厚模块，本专利技术成本低廉、成材率高、可操作性强。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：
[0009]一种耐腐蚀模具用特厚模块钢的生产方法，包括：
[0010]1)复合坯料加工：
[0011]对缓冷解垛后的连铸坯待复合表面进行铣磨加工，去除氧化层和锈层，防止后续加热、轧制过程中阻碍基体的扩散与结合；铣磨加工后连铸坯组坯间隙≤2mm，表面粗糙度Ra≤50μm；
[0012]一组待复合坯料的长度、宽度尺寸相差≤10mm；之后对待复合面四边进行倒角加工，倒角尺寸(15～20mm)
×
(40～50)
°
[0013]2)复合坯焊前预热：
[0014]将加工完成的连铸坯待复合面组齐对正、上下叠放在一起，采用电热石棉垫沿坯料四周倒角位置将坯料包覆并进行预热，以减小焊接热影响区的温度差，避免焊缝开裂，预热温度200～300℃，预热时间3～4h；采用电热石棉垫在实现倒坡口附近区域预热功能的同时，还可以防止坯料待复合面因高温发生氧化，影响复合效果；
[0015]3)焊接：
[0016]焊接采用单丝气电立焊的方式，沿坯料四边进行焊接组坯，为确保焊缝强度同时结合钢种成分特点，焊丝选用牌号AWS A5.22 E316LT1
‑
1药芯焊丝，丝速10～15m/min，CO2气体流量20～30L/min，冷却水流量≥2L/min，焊接电流280～380A，电弧电压34～40V，焊接速度15～25cm/min，预留焊缝抽气孔，之后采用真空泵从焊缝抽气孔处抽取真空至真空度≤1Pa，再利用点焊完成封口；
[0017]4)焊后加热：
[0018]焊接完成后再次采用电热石棉垫对焊缝区域进行包覆加热，以促进焊缝中氢的逸出，防止延迟裂纹产生，同时降低焊接残余应力，加热温度150～200℃，保温时间4～5h，之后将复合坯吊运至加热炉进行加热；
[0019]5)加热锻造：
[0020]采取两火次加热锻造，目标加热温度1200℃～1240℃，第一火次加热时间1.5～2h/100mm厚度，第二火次升温至目标加热温度后保温时间2.5～4h，确保复合坯均匀烧透，同时避免加热时间过长导致晶粒粗大；
[0021]钢坯出炉后，采用水雾对其上表面进行冷却，水雾水温≤35℃，水雾中水与空气的体积比1：180～1：220，冷却温度800～850℃，使表面形成一层“低温硬壳”，从而加强锻造过程中锻造力向钢坯心部的渗透；采取3000吨水压机对复合坯进行锻造，上下锤采用非对称尺寸，以进一步提高坯料锻透性，强化复合界面结合度；上锤采用宽度W＝0.4～0.5H、长度L＝1.5～1.8W
′
的平锤头，下锻造平台宽度≥2.0W
′
，H、W
′
分别为复合坯料的高度与宽度，上锤头长度方向垂直于下平台宽度方向与坯料进给方向，锻造方向垂直于坯料复合界面；始锻温度(坯料厚度1/2处)≥1150℃，终锻温度(坯料厚度1/2处)≥800℃，两火次锻造成材，总锻造比1.5～2，单道次锻造进给量为0.8～1.0W，锻造后空冷至室温；
[0022]6)热处理：
[0023]热处理采用水雾—空气交替控时淬火+回火工艺，既可以确保大厚度模块心部得
到淬火马氏体组织，又可防止表面淬火应力过大发生开裂。水温≤35℃，水雾中水与空气的体积比1：450～1：470。水雾—空气交替控时淬火工艺为：加热温度1000～1050℃，净保温时间1～1.4min/mm厚度，之后出炉空冷15～25min
→
水雾冷20～40min
→
空冷50～70min，水雾冷1.5～3h
→
空冷至室温，回火温度610℃～640℃，保温时间3～4min/mm厚度。
[0024]为确保内部质量，选取距连铸坯头、尾部3m以上连铸坯作为待本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐腐蚀模具用特厚模块钢的生产方法，其特征在于，包括以下方法步骤：1)复合坯焊前预热：将加工完成的连铸坯待复合面组齐对正、上下叠放在一起，采用电热石棉垫沿坯料四周将坯料包覆并进行预热，预热温度200～300℃，预热时间3～4h；2)焊接：焊接采用单丝气电立焊的方式，沿坯料四边进行焊接组坯，丝速10～15m/min，CO2气体流量20～30L/min，冷却水流量≥2L/min，焊接电流280～380A，电弧电压34～40V，焊接速度15～25cm/min，预留焊缝抽气孔，之后采用真空泵从焊缝抽气孔处抽取真空至真空度≤1Pa，再利用点焊完成封口；3)焊后加热：焊接完成后再次采用电热石棉垫对焊缝区域进行包覆加热，加热温度150～200℃，保温时间4～5h，之后将复合坯吊运至加热炉进行加热，装炉时复合坯表面温度不小于100℃；4)加热锻造：采取两火次加热锻造，目标加热温度1200℃～1240℃，第一火次加热时间1.5～2h/100mm厚度，第二火次升温至目标加热温度后保温时间2.5～4h；钢坯出炉后，采用水雾对其上表面进行冷却，水雾水温≤35℃，水雾中水与空气的体积比1：180～1：220，冷却温度800～850℃；采取3000吨水压机对复合坯进行锻造，上下锤采用非对称尺寸；上锤采用宽度W＝0.4～0.5H、长度L＝1.5～1.8W
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的平锤头，下锻造平台宽度≥2.0W
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分别为复合坯料的高度与宽度；始锻温度坯料厚度1/2处≥1150℃，终锻温度坯料厚度1/2处≥800℃，两火次锻造成材，总锻造比1.5～2，单道次锻造进给量为0.8～1.0W，锻造后空冷至室温；5)热处理：热处理采用水雾—空气交替控时淬火+回火工艺，水雾—空气交替控时淬火工艺为：加热温度1000～1050℃，净保温时间1～1.4min/...

【专利技术属性】
技术研发人员：范刘群，隋轶，庞宗旭，石锋涛，冯丹竹，王勇，白玉璞，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：