本发明专利技术公开一种Φ300mm～Φ700mm高碳高铬冷作模具钢锻造圆钢制造新工艺，目的是解决大型钢锭的铸态组织碳化物偏析恶化、造成大截面锻材共晶碳化物不均匀度十分严重以及锻造过程中的内裂和表面裂纹缺陷增加的问题。本发明专利技术通过采用LF精炼、VD脱气、喂铝线等炼钢工艺措施提高了钢水洁净度，对电渣重熔输出功率的控制以及锻造前均质化处理，改善共晶碳化物偏析和钢的热加工塑性；并通过对大型高碳高铬钢锭的锻造火次和不同变形量控制，破碎大颗粒碳化物和改善共晶碳化物不均匀度、防止锻造过程中裂纹缺陷，生产的高碳高铬钢大截面锻材达到共晶碳化物不均匀度4级～6级；超声波探伤达到E/e级、D/d级良好水平。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及冷作模具钢锻造圆钢制造方法，具体涉及一种Φ 300mm Φ 700mm高碳高铬冷作模具钢锻造圆钢制造新工艺。
技术介绍
合金钢模具钢可分为冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢，其中冷作模具钢主要用于制造在室温条件下将金属材料压制成型的各种模具；冷作模具的种类很多、应用范围广，其产值占模具总产值的1/3左右。根据模具的工作条件和生产产品的批量，冷作模具钢按性能可分为淬透性低的碳素工具钢T8 T12等、淬透性较高的9SiCr、CrWMn等、高韧性的6CrW2Si等、高淬透性高耐磨性和淬火变形小的高碳高铬Crl2MolVl、Cr6WV等及粉末冶金的高合金冷作模具钢等。高碳高铬冷作模具钢属于莱氏体钢，由于钢中含有大量Cr、Mo、V等碳化物形成元素，在凝固和共析转变过程中会形成大量共晶碳化物，导致钢材的热塑性差，在锻造加工过程中容易出现表面裂纹。同时，尽管经锻造变形工序能够破碎鱼骨状共晶碳化物，但受锻造方向影响，大截面钢材中的碳化物分布仍然是不均勻的；钢中存在的大颗粒碳化物或碳化物分布不均勻严重时降低钢的力学性能，并导致模具在热处理过程中出现变形、开裂等质量问题，并且随锻材尺寸增大，共晶碳化物不均勻度愈发严重。因此共晶碳化物不均勻度是衡量高碳高铬冷作模具钢材实物质量水平的重要技术指标。目前，国内外市场上的高碳高铬型冷作模具钢锻材尺寸已增大至Φ300πιπι Φ700mm,随锻材尺寸规格增大，只能采用更大型钢锭和大锻压加工比。而大型钢锭的铸态组织碳化物偏析更为严重，如图1所示，在大锻压加工比在锻造过程中产生内裂和表面裂纹缺陷的几率大大增加。采用特殊的控制方法在铸锭过程中减少碳化物的偏析程度，并通过热加工进一步降低碳化物的不均勻性和探伤质量，是目前国内外特殊钢材制造业亟待解决的课题。目前国内市场上的国产高碳高铬型冷作模具钢锻材最大尺寸规格仅为Φ250πιπι， 按照GB/T1299-2000合金工具钢标准交货。标准规定直径大于120mm的钢材，共晶碳化物不均勻度合格级别一般不大于6级(或供需双方协议)，钢材的质量水平无法满足用于制作大截面、重负荷、形状复杂能经受大冲击力的大型冷作模具需求。目前国内外在高碳高铬型冷作模具钢大型锻材生产中采用上下平砧法锻造，该方法为对称变形，便于控制压下。受材料热塑性影响，高碳高铬型冷作模具钢的道次变形量一般在3% 10%，容易产生拉应力，当拉应力超过材料临界强度后，沿大颗粒碳化物尖角部分产生开裂。
技术实现思路
本专利技术的目的是公开一种Φ300πιπι Φ700mm高碳高铬冷作模具钢锻造圆钢制造新工艺，以解决大型钢锭的铸态组织碳化物偏析恶化、造成大截面锻材共晶碳化物不均勻度十分严重以及锻造过程中的内裂和表面裂纹缺陷增加的问题。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案(1)钢的化学成控制C :1.4% 1. 8 %、Mn :0· 40 % 0. 80 %、Si :0· 40 % 0.80%,S ^ 0. 010%,P 彡 0. 030%、Cr :11. 0% 13. 0%、Mo :1. 0% 1. 5%、V :1. 0% 1.5%、氧含量< 20X10-6，其余为！^ ；部分牌号含有或W :0. 6% 1.0%。 (2)钢采用EAF+LF+VD或EAF+LF+VD+ESR方法冶炼，精炼钢钢锭4t 9t ；电渣钢锭Φ 930mm Φ 1100mm。①在采用EAF+LF+VD工艺生产4t 9t钢锭或Φ 700mm电极棒时，LF炉精炼用白渣法，在VD炉脱气后喂铝线，控制钢水氧含量不大于20X 10_6。②在Φ930mm和Φ 1100mm大型电渣锭冶炼中，电极坯重熔输入功率分别控制在 1350KW 1450KW和1750KW 1850KW ；充填阶段输入功率以不大于100kW/h的速度逐渐降低。(3)大型钢锭在锻造前进行高温扩散，扩散温度为1170°C 1200°C，扩散时间根据锭型按4h IOh控制；(4)采用多火次锻造，分为三个步骤第一步，对称变形锻造钢锭按1140°C 1160°C加热，再烧保温时间按1. 5h_3. Oh 控制；采用上下等宽平砧对钢锭轻压，该工序每道次变形量按3% 6%控制；终锻温度不低于850 0C ο第二步，不对称变形锻造钢坯按1120°C 1140°C加热，再烧保温时间按1.5h-3. Oh控制；对中间钢坯采用上宽平砧、下平台锻造，该工序每道次变形量按15% 30%控制；终锻温度不低于850°C。第三步，成品锻造将锻坯采用圆孔型砧精整成形，该工序每道次变形量在5% 15% ；终锻温度不低于850°C。(5)成品材锻后红送退火，温度为850°C 900°C。本专利技术通过采用LF精炼、VD脱气、喂铝线等炼钢工艺措施提高了钢水洁净度，对电渣重熔输出功率的控制以及锻造前均质化处理，改善共晶碳化物偏析和钢的热加工塑性；并通过对大型高碳高铬钢锭的锻造火次和不同变形量控制，破碎大颗粒碳化物和改善共晶碳化物不均勻度、防止锻造过程中裂纹缺陷，生产的高碳高铬钢大截面锻材共晶碳化物不均勻度按GB/T14979标准中第四评级图评定为4级 6级；退火出炉后的成品材按 SEP1921中3组超声波探伤，质量等级满足E/e级、D/d级良好水平。本专利技术通过上述工艺方案来改善共晶碳化物不均勻度，主要工艺措施如下①化学成分优化设计高碳高铬冷作模具钢中的C、Cr、Mo、V是强碳化物形成元素，在退火态钢中含有 16% 18%的碳化物。在保证材料性能的基础上，通过调整、控制上述元素的含量，能够有效控制碳化物的含量。化学成分调整后的铸态组织如图2所示，与图1相比，钢的铸态组织中的碳化物显著细化。②LF炉、VD炉精炼和电渣重熔工艺参数的控制通过对LF炉渣子碱度和渣中PeO]含量的控制，达到预期的脱氧效果。在电渣重熔过程中，电压和电流的控制能够稳定金属电极熔化速度，减少组织偏析。③均质化处理工艺参数的控制将钢锭加热至略低于固相线的温度下长时间保温，能够消除铸锭在凝固过程中产生的枝晶偏析及区域偏析，使成分和组织均勻化。通过对高碳高铬冷作模具钢铸态组织高温扩散温度和时间的交叉试验，确定1170°C 1200°C为合理的扩散温度，扩散时间按4h IOh控制。④自由锻造工艺参数的控制在拔长工序中，通过锻造工具的调整，实现对称变形和不对称变形工艺的合理使用；确保铸态组织的破碎以及避免拉应力造成锻材内裂，成品道次通过控制变形量以保证表面质量。与现有技术相比，本专利技术具有下列优点采用LF+VD精炼工艺控制钢水洁净度，氧含量不大于20 X 10_6 ；控制大型电渣锭重熔速度和充填速度，减少成分和碳化物偏析；通过均质化处理改善共晶碳化物偏析、提高铸态组织热塑性；采用上宽平砧子、下平台法大变形量锻造，压实锻材内部疏松缺陷。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细描述。图1是1. 2379钢铸态组织金相照片；图2是化学成分调整、控制后的1. 2379钢铸态组织金相照片；图3是Φ300mm电炉钢锻材共晶碳化物不均勻度金相组织照片；图4是Φ480πιπι电炉钢锻材共晶碳化物不均勻度金相组织照片； 图5是Φ 510mm电渣钢锻材碳化物金相组织照片；图6是Φ 700mm电渣钢锻材碳化物金相组织照片本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：顾容，刘振天，杨清凯，王琳，汝亚彬，王海江，陈庆新，于丹，赵智刚，牟风，
申请(专利权)人：东北特殊钢集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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