專(zhuān)利名稱(chēng)：一種150～400mm厚塑料模具用鋼板的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，具體涉及一種米用連鑄板還生產(chǎn)150 400mm塑料模具用鋼板的工藝方法。
背景技術(shù)：
隨著塑料模具鋼加工行業(yè)的迅猛發(fā)展，國(guó)內(nèi)外對(duì)塑料模具鋼板的需求也越來(lái)越多樣化，廣泛化，對(duì)高性能、低成本的要求也越來(lái)越迫切。多年來(lái)塑料模具鋼多采用模鑄鋼錠、開(kāi)坯、軋制、預(yù)硬化熱處理的方式生產(chǎn)，對(duì)于120mm以上厚規(guī)格產(chǎn)品而言，由于鑄錠的原始缺陷難以消除，其內(nèi)部質(zhì)量往往無(wú)法保證；近年來(lái)有企業(yè)采用電渣重熔鑄錠的模式進(jìn)行生產(chǎn)，保證了內(nèi)部質(zhì)量，但產(chǎn)品存在能耗高、成本高、成材率低、生產(chǎn)效率低等缺點(diǎn)，難以滿(mǎn)足競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的模具鋼加工行業(yè)的需求。
近年，已有工廠(chǎng)采用連鑄板坯為原料利用厚板軋機(jī)生產(chǎn)塑料模具鋼板，如專(zhuān)利CN101352724A “一種含硼非調(diào)質(zhì)塑料模具鋼的制造方法”和專(zhuān)利CN102268599A “一種非調(diào)制的塑料模具鋼厚板生產(chǎn)工藝”分別公開(kāi)了采用連鑄板坯生產(chǎn)塑料模具鋼板的方法，其中前者是采用220-320_的連鑄坯軋制20-80_的厚板，后者是采用320_連鑄坯生產(chǎn)120_以下的塑料模具鋼。對(duì)于市場(chǎng)需求量更大的120mm以上的厚塑料模具用鋼板，由于受到壓縮比的限制，采用連鑄坯生產(chǎn)還存在非常大的難度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明充分利用連鑄坯坯料生產(chǎn)低成本、高效率的優(yōu)勢(shì)，提供一種利用現(xiàn)有連鑄板還生產(chǎn)保探傷保性能150mm以上厚度塑料模具鋼板的工藝技術(shù),可實(shí)現(xiàn)最大厚度400mm保探傷保性能塑料模具鋼板的生產(chǎn)。本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種150 400mm厚塑料模具用鋼板的生產(chǎn)方法，其特征是，包括以下步驟(I)以?xún)蓧K以上(包含兩塊)四周相同尺寸(即長(zhǎng)度、寬度相等，厚度可以不同)的連鑄板坯為原料，所用連鑄板坯包含如下化學(xué)成分(質(zhì)量百分比，wt%) C0. 20 O. 40%,SiO. 20 O. 50%,Mnl. 00 I. 60%, S,P ( O. 008%, MoO. 10 O. 50%, Crl. 40 2. 0%,VO. 01 O. 04%，其它合金元素(Nb+Ti+Ni) ( O. 20% ；(2)對(duì)所有連鑄板坯擬焊接面的三條邊通過(guò)火焰切割或刨、銑等形式加工坡口，坡口深度10-40mm，坡口角度15-35° ;將連鑄板坯疊放在一起，并旋轉(zhuǎn)90°豎直放置，組齊對(duì)正，然后采用氣體保護(hù)焊的焊接方式，對(duì)連鑄板坯有坡口的三個(gè)面上的邊縫進(jìn)行打底焊接，再采用埋弧自動(dòng)焊進(jìn)行填充及蓋面焊接，最后將剩余面上的邊縫在高真空下進(jìn)行真空電子束焊接，組焊成大厚度坯料；或者不開(kāi)坡口，將連鑄板坯疊放在一起，并旋轉(zhuǎn)90°豎直放置，組齊對(duì)正，然后全部采用真空電子束焊接的方式將4個(gè)面焊接成大厚度坯料；(3)對(duì)焊接好的大厚度坯料采用車(chē)底式爐或均熱爐進(jìn)行加熱，坯料在400°C以下的低溫段保溫至少2個(gè)小時(shí)，加熱至800°C以上時(shí)要求升溫速度小于100°C /mm,出爐溫度控制在 1200 1280 °C ；(4)出爐后軋制，第一階段開(kāi)軋溫度1050 1150°C，第二階段開(kāi)軋溫度820 920°C，中間坯厚度不小于成品厚度的I. 4倍；(5)對(duì)軋后鋼板進(jìn)行堆垛加保溫罩緩冷或在緩冷坑內(nèi)緩慢冷卻至100°C以下，開(kāi)始緩冷溫度要求400°C以上；(6)對(duì)鋼板進(jìn)行正火+回火熱處理，正火熱處理溫度880 930°C，保溫系數(shù)I. 5
2.5min/mm ;回火熱處理溫度480 650°C,保溫系數(shù)為2 4min/mm。所述步驟(I)的連鑄板坯為經(jīng)轉(zhuǎn)爐煉鋼、LF+RH爐外精煉、連鑄工序的連鑄板坯，且在600°C以上進(jìn)行堆垛緩冷或在緩冷坑內(nèi)緩慢冷卻至200°C以下；所述RH爐外精煉工序中要進(jìn)行真空脫氣處理，要求真空度為O. STorr保持10分鐘以上。 所述步驟(2)連鑄板坯，其焊接前通過(guò)銑床、刨床等機(jī)加工方法，去除待復(fù)合表面的氧化鐵皮、油污等，實(shí)現(xiàn)表面潔凈。所述步驟(2)氣體保護(hù)焊，其焊絲直徑I. 2-2. Omm,焊接電壓20-35V，焊接電流120-400A,焊接速度250-600mm/min，焊絲干伸長(zhǎng)度15_25mm，保護(hù)氣體CO2或Ar+C02，保護(hù)氣體流量15-25L/min，熔深5_20mm。所述步驟(2)埋弧自動(dòng)焊，其焊絲直徑4. 0-6. 0mm，焊接電壓30-45V，焊接電流250-1600A，焊接速度 250-600mm/min，焊絲干伸長(zhǎng)度 25_45mm，熔深 10_30mm。所述步驟(2)真空電子束焊接，其焊接電壓30-150KV，真空度高于IX KT1Pa,焊接電流 100-500mA，焊接速度 50-700mm/min，熔深 20_50mm。本發(fā)明利用經(jīng)轉(zhuǎn)爐煉鋼、爐外精煉的連鑄板坯，采取多元微合金化成分設(shè)計(jì)的路線(xiàn)，其化學(xué)成分如上所述，成分設(shè)計(jì)原則如下c為主要強(qiáng)化元素，提升鋼板的硬度；Mn也是主要強(qiáng)化元素，同時(shí)能夠顯著提高鋼板的淬透性；S、P元素含量盡量降低，以減少鋼中夾雜物等對(duì)鋼板內(nèi)部質(zhì)量的影響。成分設(shè)計(jì)時(shí)還充分利用了 Mo、Cr、V等合金元素的復(fù)合強(qiáng)化作用Cr能增加奧氏體過(guò)冷能力，降低馬氏體和貝氏體轉(zhuǎn)變溫度，提高鋼板的硬度；Mo能夠顯著增加鋼的淬透性，推遲過(guò)冷奧氏體向珠光體轉(zhuǎn)變；V具有較高的析出強(qiáng)化作用，提高鋼的強(qiáng)度和硬度。該產(chǎn)品在煉鋼過(guò)程中采用RH爐外精煉真空脫氣處理，真空度要求O. STorr保持10分鐘以上，其主要目的一是為了充分脫氣，盡可能降低鋼中氫等氣體的含量，減少氫致裂紋等對(duì)鋼板內(nèi)部質(zhì)量的影響；二是為了使鋼水中的夾雜物盡可能上浮，減少鋼中夾雜物的含量。本發(fā)明采用氣體保護(hù)焊、埋弧自動(dòng)焊和真空電子束焊組合焊接方式或者全真空電子束焊接的方式形成的大厚度坯料可以大幅度提高軋制成品鋼板時(shí)的壓縮比，為生產(chǎn)厚鋼板奠定基礎(chǔ)。本發(fā)明焊接好的大厚度坯料采用車(chē)底式爐或均熱爐進(jìn)行加熱時(shí)，400°C以下保溫及控制升溫速度都是為了防止加熱速度過(guò)快時(shí)坯料出現(xiàn)裂紋或斷裂。本發(fā)明軋后鋼板進(jìn)行緩冷，主要為了防止鋼板冷速過(guò)快時(shí)出現(xiàn)裂紋或斷裂，同時(shí)消除鋼板中的應(yīng)力，減少氫等氣體含量，保證鋼板的內(nèi)部質(zhì)量。本發(fā)明對(duì)鋼板進(jìn)行正火和回火熱處理，使鋼板組織更加均勻，增加鋼板的塑韌性及鋼板厚度方向組織性能均勻性。
通過(guò)以上方法生產(chǎn)的150 400mm塑料模具用鋼板具備良好的綜合力學(xué)性能，整塊鋼板的硬度均勻性良好，內(nèi)部組織致密，無(wú)須再進(jìn)行熱處理即可直接加工使用，具有優(yōu)良的加工性能、拋光性、耐腐蝕及耐磨性。探傷合格率達(dá)到98%以上，生產(chǎn)工藝可操作性強(qiáng)，成材率高，成本低，生產(chǎn)效率高。尤其是氣體保護(hù)焊、埋弧焊和真空電子束焊的組焊方式，具有以下優(yōu)勢(shì)I、本發(fā)明對(duì)連鑄板坯組的三條邊縫首先采用氣體保護(hù)焊進(jìn)行打底焊接，在不污染結(jié)合面的前提下自動(dòng)高效地完成基礎(chǔ)焊接，并為下一步埋弧焊做好準(zhǔn)備；然后對(duì)這三條邊縫再采用埋弧自動(dòng)焊的方式快速地完成焊縫的填充焊接，最后將剩余一條邊縫在真空環(huán)境下應(yīng)用真空電子束焊工藝，完成坯料的最終焊接；相比四邊真空電子束焊工藝大幅度提高了焊接效率；2、本發(fā)明采用固定順序進(jìn)行先后焊接的工藝，不是氣體保護(hù)焊、埋弧焊和真空電子束焊的簡(jiǎn)單結(jié)合，而是嚴(yán)格按照大厚度板坯制備的內(nèi)在質(zhì)量要求，充分考慮了三種焊接方式的各自?xún)?yōu)勢(shì)，將其優(yōu)化組合的結(jié)果。因?yàn)闅怏w保護(hù)焊不會(huì)污染板坯組結(jié)合面同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化提高焊接效率，埋弧自動(dòng)焊是比氣體保護(hù)焊更加高效的一種焊接方式，而氣體·保護(hù)焊和埋弧焊操作均在正常環(huán)境下進(jìn)行，不像真空焊接時(shí)需要反復(fù)進(jìn)出真空室，從而不必反復(fù)抽真空操作，因此大幅減少了真空作業(yè)時(shí)間，這種組合焊接順序和方式可以在保證焊接要求(特別是對(duì)結(jié)合面的潔凈度要求)的前提下大幅度提高焊接效率，降低了生產(chǎn)成本。3、本發(fā)明由于板坯組是豎直方向放置，因此可以保證坯料之間保持Imm左右的間隙，而不會(huì)形成局部的封閉區(qū)域。真空電子束焊確保了最終的焊接在高真空中完成，避免了結(jié)合面處存在空氣影響軋后質(zhì)量的可能性，相比較現(xiàn)有真空焊接工藝而言，只需要一次性抽真空和焊接操作，同時(shí)由于板坯組為豎直放置焊接，避免了水平焊接時(shí)復(fù)雜的機(jī)械機(jī)構(gòu)和升降操作，大幅度提聞了焊接效率。4、本發(fā)明組焊工藝可以完全替代全真空環(huán)境下的制造工藝，所生產(chǎn)的特厚鋼板內(nèi)部質(zhì)量?jī)?yōu)良，性能優(yōu)異，完全達(dá)到全真空復(fù)合軋制工藝的水平；且與全真空復(fù)合軋制工藝相t匕，本發(fā)明操作簡(jiǎn)單、投資少，成本降低80%以上，生產(chǎn)效率提高一倍以上，生產(chǎn)組織形式靈活，適用于大批量工業(yè)化生產(chǎn)，而全真空電子束焊接無(wú)法批量生產(chǎn)。


圖I為實(shí)施例I生產(chǎn)的鋼板原始鑄坯結(jié)合面金相組織圖。實(shí)施具體方式以下結(jié)合具體的實(shí)施例，對(duì)150 400mm塑料模具用鋼板的制造工藝作詳細(xì)描述。實(shí)施例I :生產(chǎn)150mm厚塑料模具用鋼板I)高純凈度鋼水冶煉，鋼液經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉后進(jìn)行LF+RH雙精煉，LF精煉充分去除夾雜、脫硫，RH真空處理保持真空度O. 8TorrlO分鐘，進(jìn)一步除去夾雜和氣體，經(jīng)雙精煉后鋼液中氣體含量為[O] 12ppm, [H] 2. Oppm02)鋼水連鑄過(guò)程全程保護(hù)澆注，并采用電磁攪拌、恒速澆注等技術(shù)手段，鑄坯低倍分析結(jié)果中心偏析C類(lèi)O. 5，無(wú)中間裂紋、疏松等缺陷。連鑄坯厚度300mm，熔煉成分分析結(jié)果如下表I :
表I實(shí)施例I連鑄坯化學(xué)成分
權(quán)利要求
1.一種150 400_厚塑料模具用鋼板的生產(chǎn)方法，其特征是，包括以下步驟 (1)以?xún)蓧K以上四周相同尺寸的連鑄板坯為原料，所用連鑄板坯包含如下化學(xué)成分CO. 20 O. 40wt %，SiO. 20 O. 50wt %，Mnl. 00 I. 60wt %，S、P 彡 O. 008wt %，MoO. 10 O.50wt%, Crl. 40 2. Owt%, VO. 01 O. 04wt%，其它合金元素彡O. 20wt% ;所述其它合金元素為Nb+Ti+Ni ； (2)對(duì)所有連鑄板坯的三條邊加工坡口，坡口深度10-40mm，坡口角度15-35°，將連鑄板坯疊放在一起，并旋轉(zhuǎn)90°豎直放置，組齊對(duì)正，然后采用氣體保護(hù)焊的焊接方式，對(duì)連鑄板坯有坡口的三個(gè)面上的邊縫進(jìn)行打底焊接，再采用埋弧自動(dòng)焊進(jìn)行填充及蓋面焊接，最后將剩余面上的邊縫在高真空下進(jìn)行真空電子束焊接，組焊成大厚度坯料；或者不開(kāi)坡口，將連鑄板坯疊放在一起，并旋轉(zhuǎn)90°豎直放置，組齊對(duì)正，然后全部采用真空電子束焊接的方式將4個(gè)面焊接成大厚度坯料； (3)對(duì)焊接好的大厚度坯料采用車(chē)底式爐或均熱爐進(jìn)行加熱，坯料在400°C以下的低溫段保溫至少2個(gè)小時(shí)，加熱至800°C以上時(shí)要求升溫速度小于100°C /mm,出爐溫度控制在1200 1280。。； (4)出爐后軋制，第一階段開(kāi)軋溫度1050 1150°C，第二階段開(kāi)軋溫度820 920°C，中間坯厚度不小于成品厚度的I. 4倍； (5)對(duì)軋后鋼板進(jìn)行堆垛加保溫罩緩冷或在緩冷坑內(nèi)緩慢冷卻至100°C以下，開(kāi)始緩冷溫度要求400°C以上； (6)對(duì)鋼板進(jìn)行正火+回火熱處理，正火熱處理溫度880 930°C，保溫系數(shù)I.5 2. 5min/mm ;回火熱處理溫度480 650°C,保溫系數(shù)為2 4min/mm。
2.如權(quán)利要求I所述的一種150 400mm厚塑料模具用鋼板的生產(chǎn)方法，其特征是，所述步驟(I)的連鑄板坯為經(jīng)轉(zhuǎn)爐煉鋼、LF+RH爐外精煉、連鑄工序的連鑄板坯，且在600°C以上進(jìn)行堆垛緩冷或在緩冷坑內(nèi)緩慢冷卻至200°C以下；所述RH爐外精煉工序中要進(jìn)行真空脫氣處理，要求真空度為O. 8Torr保持10分鐘以上。
3.如權(quán)利要求I所述的一種150 400mm厚塑料模具用鋼板的生產(chǎn)方法，其特征是，所述步驟(2)真空電子束焊接，其焊接電壓30-150KV，真空度高于I X KT1Pa,焊接電流100-500mA，焊接速度 50-700mm/min，熔深 20_50mm。
4.如權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的一種150 400mm厚塑料模具用鋼板的生產(chǎn)方法，其特征是，所述步驟(2)為對(duì)所有連鑄板坯的三條邊加工坡口，坡口深度10-40mm，坡口角度15-35°，將連鑄板坯疊放在一起，并旋轉(zhuǎn)90°豎直放置，組齊對(duì)正，然后采用氣體保護(hù)焊的焊接方式，對(duì)連鑄板坯有坡口的三個(gè)面上的邊縫進(jìn)行打底焊接，再采用埋弧自動(dòng)焊進(jìn)行填充及蓋面焊接，最后將剩余面上的邊縫在高真空下進(jìn)行真空電子束焊接，組焊成大厚度坯料。
5.如權(quán)利要求4所述的一種150 400mm厚塑料模具用鋼板的生產(chǎn)方法，其特征是，所述氣體保護(hù)焊，其焊絲直徑I. 2-2. 0mm，焊接電壓20-35V，焊接電流120-400A，焊接速度250-600mm/min,焊絲干伸長(zhǎng)度15_25mm，保護(hù)氣體CO2 *Ar+C02，保護(hù)氣體流量15_25L/min，熔深 5_20mm。
6.如權(quán)利要求4所述的一種150 400mm厚塑料模具用鋼板的生產(chǎn)方法，其特征是，所述埋弧自動(dòng)焊，其焊絲直徑4. 0-6. 0mm，焊接電壓30-45V，焊接電流250-1600A，焊接速度· 250-600mm/min，焊絲干伸長(zhǎng)度 25_45mm，懷深 10_30mm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種150～400mm厚塑料模具用鋼板的生產(chǎn)方法，屬金屬材料領(lǐng)域。該工藝以連鑄板坯為原料，其包含如下化學(xué)成分(質(zhì)量百分比)C0.20～0.40％，Si0.20～0.50％，Mn1.00～1.60％，S、P≤0.008％，Mo0.10～0.50％，Cr1.40～2.0％，V0.01～0.04％，其它合金元素(Nb+Ti+Ni)≤0.20％；經(jīng)氣體保護(hù)焊、埋弧焊和真空電子束組合焊接工藝或全真空電子束焊接形成大厚度坯料，然后經(jīng)加熱、軋制、緩冷、熱處理工序，生產(chǎn)的塑料模具用鋼板超聲波探傷合格率達(dá)98％以上，硬度分布均勻，具有優(yōu)良加工性、耐磨性和拋光性，適于各類(lèi)塑料模具制造。
文檔編號(hào)B23P15/00GK102896466SQ201210264180
公開(kāi)日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月27日
發(fā)明者孫衛(wèi)華, 趙乾, 馬興云, 崔健 申請(qǐng)人:濟(jì)鋼集團(tuán)有限公司