[发明专利]一种热作模具钢及其制备方法

权利要求书

1.一种热作模具钢的制备方法，包括：

将合金原料进行EBT电炉熔炼、LF精炼和VD精炼，得到合金液；

将所述合金液进行模铸，得到铸件；

将所述铸件进行电渣重熔、一次退火、锻造和二次退火，得到热作模具钢；

所述将合金原料进行EBT电炉熔炼过程中，配料时控制料中P、S含量，保证电炉冶炼时的脱碳量为0.3％，吹氧温度以保证充分去气、去夹杂；所述配料时P的质量含量控制为0.05％，S的质量含量控制为0.05％，所述吹氧温度为1570℃；

所述EBT电炉采用氧化法冶炼，装料前炉底垫石灰800kg；所述EBT电炉熔炼过程中满足P为0.005wt％、Si为0.4wt％条件后1680℃出钢，出钢后高温除渣，入LF炉控制渣量为300Kg，渣厚控制为20mm，为LF炉充分实现低SiO₂钙铝渣系创造条件；所述高温除渣的温度为1570℃；

所述LF精炼过程中入LF炉的温度为1560℃，C的质量含量为0.35％，Cr的质量含量为2.5％；Si的质量含量为0.35％；

所述LF精炼过程中LF炉入罐后薄渣下喂入铝线进行强脱氧，铝线加入量为合金液质量的0.06％；并根据精炼终渣成分控制要求按入罐渣厚加入精炼渣、石灰及分批加入钢渣友进行合金化；温度1570℃后，取样全分析，样回，根据结果调整成分，继续加入钢渣友或碳粉，保持还原气氛并深度脱S；Al控制在0.05wt％，调整化学成分使其满足内控要求，LF精炼出钢后除渣至渣厚80mm，所述除渣过程注意氩气流量，防止钢液裸露吸气；所述氩气流量为68NL/min；加入硅钙线7m/t合金液；

所述VD精炼过程中极限真空35Pa下保持30min，极限真空度下大流量吹氩强搅拌，钢和渣充分接触，改善钢中Al₂O₃夹杂物的传质动力学条件，降低B类、D类氧化物夹杂物级别，提高钢的洁净度，吹氩流量为250NL/min；破空前约1～2min，将吹Ar流量调到35L/min；所述VD精炼过程中入罐测温，测渣厚，渣厚为80mm，调整Ar流量；

所述模铸过程中软吹氩时间25min，温度达到吊包温度时浇注，浇注时采用氩气保护浇注，控制钢中气体含量；所述钢中气体含量氧含量为12ppm，氮含量为80ppm，吊包浇注温度为1536℃；采用狭缝式氩气保护装置及石棉保护套相结合的方式进行保护浇注；

所述电渣重熔过程中将渣料经过烘烤后使用；所述烘烤的温度为750℃，所述烘烤的时间为6.5小时；所述电渣重熔过程中使用的渣系包括CaF₂和Al₂O₃；所述CaF₂和Al₂O₃的质量比优选为70：30；所述渣系中还包括MgO；所述MgO在渣系中的质量为8kg；

所述电渣重熔的过程中结晶器出水温度为50℃，熔速为7.0kg/min；渣重为195kg，冶炼炉座为A14；摇摆设定值为0.4mhOm，充填时间为65min；

所述一次退火工艺包括：将电渣重熔后的电渣锭加热10h升温到860℃保温21h；然后经25h降温至270℃出炉；

所述锻造过程中锭坯加热时注意保证料温均匀、防止阴阳面；所述锻造过程中的开锻温度为1120℃，停锻温度为920℃；钢锭出炉后打钳把，镦粗到1/2高度，然后拔长到高径比2.3的荒方回炉，料等齐后进行均质化处理，然后降温到后保温；均质化处理后的荒方出炉镦粗到1/2高度，然后锻造成品；均质化处理的温度为1280℃，降温的温度为1180℃，保温的时间为1小时；所述锻造过程中采用压机开坯时最后一火的加热温度为1180℃，然后拔长、整形到尺；

所述二次退火工艺包括：将锻造后的产品冷却后待料，料齐后加热至保温温度保温然后降温后保温，然后出炉；所述冷却的方法为空冷；所述冷却的温度为150℃，所述待料的温度为500℃，所述保温温度为860℃，保温时间为12小时，降温的温度为750℃，降温后保温的时间为15小时；所述出炉的温度为300℃；

所述二次退火完成后还包括：

将二次退火后的产品进行探伤、取样和精整，得到热作模具钢；

所述热作模具钢的成分为：0.38wt％的C；0.40wt％的Mn；0.99wt％的Si；0.005wt％的P；0.0015wt％的S；5.2wt％的Cr；1.46wt％的Mo；0.98wt％的V；余量为Fe。