[发明专利]一种非调制的塑料模具钢厚板生产工艺

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种塑料模具钢的生产工艺，具体地说是一种低成本非调制的塑料模具钢厚板生产工艺。

背景技术

随着我国塑料工业的迅速发展，市场对大型塑料模具钢的需求量日益增加，为了提高模具的使用寿命，模具的加工精度及塑料制品的质量，对模具钢的质量要求越来越高。

预硬型塑料模具钢是指将热加工后的钢板先进性调质处理，通过淬火处理及高温回火处理，获得回火索氏体组织，达到塑料模具钢要求的硬度范围，再进行刻模加工，待模具成形后不需要再进行最终热处理，从而避免由于热处理引起的模具变形和裂纹问题。预硬型塑料模具钢虽然具有上述优点，但也存在淬火裂纹敏感性高、生产成本高、制造周期长的特点。预硬型塑料模具钢尤其是大截面的塑料模具钢，对淬透性有很高的要求，典型钢种P20/718就是通过添加Cr、Mn及贵金属Ni、Mo等提高淬透性的合金元素，从而得到提高淬透性的目的。贵金属及预硬化导致制造成本的增加，而且预硬化模具钢制造周期加长了。由于调质处理，硬度受截面不同部位冷速的影响较大，导致大截面硬度分布的不均匀。淬火马氏体的硬度随回火温度的变化敏感，生产中很难回火炉内温度均匀分布。导致切削加工性能受到影响。大截面钢板在淬火过程中由于截面温差导致应力大，淬火开裂。

采用非调质钢代替调质是一个很好的克服预硬化塑料模具钢上述缺点的解决方案。非调质钢通过Cr、Mn、Mo等主要元素进行合金化，提高淬透性，并添加微量Ti、B、N等微合金化元素进行沉淀强化和细晶强化，使钢在轧后空冷即可获得调质处理所能得到的性能。国内已有工厂利用厚板轧制生产非调质塑料模具钢板，但鉴于厚板厚度方向的硬度均匀性，一般采用加入Mo,Ni等合金元素，生产成本高。

专利号200610028195.6公开了一种超厚非调质塑料模具钢及其制造方法，克服了预硬化塑料模具钢制造成本高，淬火裂纹敏感性高以及已有非调质塑料模具钢成形厚度小的缺点，保证了大截面塑料模具钢能够获得贝氏体组织及硬度，采用锻造的方式进行热加工，控制锻后冷却速度，实现了厚度超过300mm的超厚塑料模具钢的非调质化。但其采用铸坯锻造的方式生产，生产环节多，生产效率低。

发明内容

为了克服预硬化塑料模具钢制造成本高，制造周期长，淬火裂纹敏感性高及已有非调质塑料模具钢合金元素较多，碳当量较高，截面硬度不均匀的缺点，本发明的目的是提供一种低成本非调制的塑料模具钢厚板生产工艺。该生产工艺通过对合金成分进行控制，不添加Ni，加入少量Mo，B，V并适当提高Cr含量，使其具有较高淬透性；轧后进行水冷，控制终轧温度、返红温度、冷却速度，使大截面钢板获得贝氏体组织，实现120mm的塑料模具钢的非调质化。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种非调制的塑料模具钢厚板生产工艺，其特征在于：该生产工艺采用转炉冶炼、LF+RH精炼，浇注连铸坯；加热温度为1150-1200℃，精轧温度为900-950℃，终轧温度为860-900℃；钢板轧后控冷，利用相变强化和微合金碳氮化物的析出强化，使钢板截面在不进行调质处理的情况下，其组织和性能沿截面的分布均匀，获得截面硬度为300-340的塑料模具钢，截面硬度均匀性达到P20预硬化钢板的要求；并通过轧后再回火，消除应力，避免锯切开裂，回火后硬度均匀，截面获得粒状贝氏体组织；具体要求如下：

1）采用转炉冶炼、LF+RH精炼，连铸方式浇注得到连铸坯，将H控制在1.5ppm以下，N控制在50ppm以下，S控制在50ppm以下；浇注时，保证10-20℃过热度，连铸坯的化学成分满足：碳0.25-0.33%、硅：0.20-0.70%、锰：1.10-1.50%、铬：1.40-2.00%、钼≤0.20%、磷≤0.01%、硫≤0.005%、钛≤0.03%、硼≤0.003%、钒≤0.15%，其余为铁；

2）采用热送温装，入炉温度大于250℃，加热炉加热温度为1150-1200℃，总加热时间4-5h；采用高温、低速强压下的轧制方式，纵横交叉轧制；粗轧温度为1050-1150℃，中间坯厚度为1-2h，终轧温度控制在850-900℃；

3） 轧后进行水冷至500℃返红，然后风冷至200℃下线；

4）钢板轧后在500-550℃再回火，调整硬度，消除轧后冷却过程中产生的内应力，防止模具在加工过程产生变形和开裂，得到非调制的塑料模具钢厚板。