本發(fā)明涉及一種冷卻方法，尤其是涉及一種用于防止大錠型熱作模具鋼錠開裂的冷卻方法，屬于熱軋生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)：

1、cn106399643a模具鋼的熱處理方法公開了一種大型cg738塑料模具鋼熱處理方法，包括：a、加熱溫度870～930℃，加熱時間8～26h；b、淬火：淬火熱處理為先出爐空冷2～3min，噴霧冷2～4min，然后噴水冷至表面溫度600℃，再風冷3～5min，然后繼續(xù)噴水冷至200℃，出熱處理槽空冷；c、回火：回火溫度為520～600℃，回火時間為12～34h，橫斷面硬度為33～35hrc。該發(fā)明的熱處理方法，采用了不同介質(zhì)多次淬火工藝，對工件內(nèi)外晶粒細化等級趨于基本一致，能改善cg738模具鋼的組織、斷面硬度值均勻性，根據(jù)斷面尺寸厚度可調(diào)節(jié)上述溫度、時間參數(shù)，在實際生產(chǎn)中能夠保證產(chǎn)品保持較高的性能和尺寸穩(wěn)定性。

2、cn106350643a一種大型模具鋼的熱處理方法公開了一種大型p20塑料模具鋼熱處理方法，包括：a、加熱溫度860～920℃，加熱時間9～24h；b、淬火：淬火熱處理中用到了空冷、風冷、噴霧冷、水冷四種淬火介質(zhì)中的至少兩種；c、回火：回火溫度為520～580℃，回火時間為12～34h，橫斷面硬度為33～35/33～36hrc。該發(fā)明的熱處理方法，采用了不同介質(zhì)多次淬火工藝，對工件內(nèi)外晶粒細化等級趨于基本一致，能改善p20模具鋼的組織、斷面硬度值均勻性，根據(jù)斷面尺寸厚度可調(diào)節(jié)上述溫度、時間參數(shù)，在實際生產(chǎn)中能夠保證產(chǎn)品保持較高的性能和尺寸穩(wěn)定性。

3、上述兩件現(xiàn)有專利均包含淬火工藝，對于合金含量高，錠型過大或截面尺寸過大的鋼不適合，容易產(chǎn)生裂紋從而導致開裂。

4、隨著全球制造業(yè)的快速發(fā)展，特別是汽車、電子、家電、航空航天等行業(yè)的蓬勃發(fā)展，對高質(zhì)量、高性能模具鋼的需求不斷增加。這些行業(yè)在制造過程中大量使用模具，而模具的質(zhì)量直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。因此，對大型、特大型熱作模具鋼錠的需求也隨之增加。為了滿足市場需求和提高競爭力，模具鋼生產(chǎn)企業(yè)將不斷加大技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品升級力度。目前用于生產(chǎn)模具鋼的大錠型鋼錠主要通過電渣重熔的生產(chǎn)方法，大錠型電渣重熔錠作為一種先進的金屬冶煉技術(shù)，在提高金屬純凈度、組織致密性、成分均勻性等方面具有顯著優(yōu)勢，并在多個領(lǐng)域得到廣泛應用。大錠型模具鋼錠由于其尺寸大、質(zhì)量重，凝固過程中各區(qū)域的冷卻速率差異顯著，導致凝固組織不均勻。鑄錠的宏觀組織通常包括三個晶區(qū)：激冷晶區(qū)、柱狀晶區(qū)和中心等軸晶區(qū)。由于凝固條件的復雜性，控制這些晶區(qū)的分布和比例變得尤為困難。特別是當鑄錠尺寸增大時，中心等軸晶區(qū)的比例可能增加，這會影響鑄錠的整體性能。模具鋼中通常含有多種合金元素，這些元素在凝固過程中容易發(fā)生偏析現(xiàn)象，導致鑄錠不同區(qū)域的化學成分和組織結(jié)構(gòu)存在差異。這種差異會影響鑄錠的力學性能和加工性能。為了控制合金元素的偏析和微觀組織的均勻性，需要采用合適的冶煉和澆注工藝，以及后續(xù)的均勻化處理和熱處理工藝。然而，由于大錠型模具鋼鑄錠的尺寸和質(zhì)量特性，這些工藝的實施難度相對較大。為了解決上述問題，生產(chǎn)中通常采用高溫均質(zhì)化和超細化處理來解決上述問題，但是為了確保實施效果，需要將鋼錠加熱到超過1100℃以上的高溫。在冷卻過程中，如果冷卻速度控制過慢會產(chǎn)生高溫珠光體的組織和析出二次網(wǎng)狀碳化物，避免受到組織應力和熱應力的雙重作用開裂；如果冷卻速度過快，由于模具鋼合金含量高，淬透性好，表面形成馬氏體組織，心部仍為奧氏體組織，鋼錠內(nèi)應力過大，就會發(fā)生開裂。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：提供一種能有效提高產(chǎn)品宏微觀理化質(zhì)量的用于防止大錠型熱作模具鋼錠開裂的冷卻方法。

2、為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種用于防止大錠型熱作模具鋼錠開裂的冷卻方法，所述的冷卻方法先對大錠型熱作模具鋼錠進行加熱鍛造，然后交替間隔進行兩次空冷、兩次液冷和兩次風冷，最終將加熱保溫鍛造后溫度保持在1000-1200℃的大錠型熱作模具鋼錠冷卻至室溫完成所述的冷卻工作，

3、其中，在加熱鍛造階段，先將加熱并保溫后的大錠型熱作模具鋼錠進行防裂倒角處理，然后再進行鍛造，最后在超細化處理中使鋼錠的溫度保持在1000-1200℃范圍內(nèi)；兩次風冷分別安排在第一次液冷前和第二次風冷之后。

4、進一步的是，在大錠型熱作模具鋼錠加熱至規(guī)定溫度范圍后的保溫時長按直徑每50-100mm保溫2h-4h計算確定；防裂倒角處理時，將大錠型熱作模具鋼錠鍛件邊緣進行30-60°的倒角處理；鍛造時，壓下速率按每分鐘下降5-10mm進行。

5、上述方案的優(yōu)選方式是，首次空冷和二次空冷均分別采用速度較慢的自然空冷方式進行，冷卻速度控制在0.5℃/s-5℃/s并通過懸空方式保證鋼錠六個面均與空氣密切接觸以確保鋼錠溫度均勻下降，冷卻時長依據(jù)直徑每50-100mm冷卻30s-50s計算確定，直至鋼錠表面溫度降至900-1000℃停止空冷，以及鋼錠表面溫度降至室溫。

6、進一步的是，兩次液冷分別包括一次噴清水冷卻和一次噴鹽水混合液冷卻，噴清水冷卻安排在第一次空冷后，第一次風冷前；噴鹽水混合液冷卻安裝在第一次風冷后，第二風冷前。

7、上述方案的優(yōu)選方式是，噴清水冷卻時，冷卻速度按100-300℃/s控制，冷卻時長按直徑每50-100mm冷卻35s-70s計算確定；噴淋時，水霧需要均勻噴灑在鋼錠表面，流量按0.3m3/min-5m3/min控制直到鋼錠溫度降至800-840℃時停止噴水完成噴清水冷卻的工作。

8、進一步的是，噴鹽水混合液冷卻使用的水溶液為0.5-15％的氯化鈉水溶液，冷卻速度按100-130℃/s控制，冷卻時長按50-100mm冷卻10s-50s計算確定，噴淋時，水霧需要均勻覆蓋鋼錠表面，流量按3m3/min控制直到鋼錠溫度降至51℃時停止噴水完成噴鹽水混合液冷卻的工作。

9、上述方案的優(yōu)選方式是，兩次風冷均為風扇吹風冷卻，第一次風扇吹風冷卻安排在噴清水冷卻之后，第二次風扇吹風冷卻安裝在最后一次空冷前。

10、進一步的是，兩次風扇吹風冷卻的參數(shù)均按下述要求控制，

11、風冷冷速按20℃/s-50℃/s控制，冷卻時長按500s-800s控制，風扇吹出的冷卻風的空氣流速按1.5mpa-9?mpa控制，并通過懸空方式確保鋼錠均勻冷卻直到鋼錠溫度分別降至620-660℃和420-470℃。

12、上述方案的優(yōu)選方式是，風扇吹風冷卻時使用的風扇的個數(shù)和每個風扇的轉(zhuǎn)速依據(jù)風冷冷速確定。

13、進一步的是，冷卻獲得的鋼錠表層硬度為30-35hrc，同時表面和心部無裂紋。

14、本發(fā)明的有益效果是：本技術(shù)提供的技術(shù)方案由于在冷卻時，先對鋼錠加熱保溫在鍛造前先消除了后續(xù)冷卻容易產(chǎn)生裂紋的棱角，并在兩次空冷、兩次液冷和兩次風冷前進行了超細化保溫處理，然后再進行兩次空冷、兩次液冷和兩次風冷，最終將加熱保溫鍛造后溫度保持在1000-1200℃的大錠型熱作模具鋼錠冷卻至室溫完成本技術(shù)的冷卻工作。這樣，由于本技術(shù)的冷卻工作，不是如現(xiàn)有技術(shù)中的那樣對鋼錠就是通過簡單的淬火跟退火來完成大錠型鋼錠的熱處理，而是在冷卻的過程中空冷、液冷和風冷交錯間隔進行，并在冷卻前先進行加熱保溫均勻化組織結(jié)構(gòu)、去棱角處理消除后續(xù)冷卻中易出現(xiàn)裂紋的棱角、鍛造增加組織質(zhì)密性以及超細化保溫處理，進而最大限度的避免了在冷卻過程中產(chǎn)生裂紋的可能，同時經(jīng)過加熱保溫、鍛造以及超細化保溫處理，能很好的保證鋼錠的微觀組織結(jié)構(gòu)，最終獲得表層硬度為30-35hrc，同時表面和心部無裂紋的，達到有效提高產(chǎn)品宏微觀理化質(zhì)量的目的。