[发明专利]高纯净度高硬度ZW680塑料模具钢的制备方法

权利要求书

1.高纯净度高硬度时效硬化ZW680塑料模具钢的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

步骤I：电炉冶炼，炉料由生铁、碳素返回钢及38~45wt%的废钢组成，采用氧化法在电炉中熔化冶炼，当电炉中熔体的C≤0.09%、P≤0.008%，且温度≥1640℃时进行氧化扒渣；并加入硅铁、萤石和石灰造新渣，钢水温度为1640~1680℃时出钢，出钢过程中加铝进行脱氧，得到钢液；

步骤II：LF精炼，将步骤I得到的钢液在LF炉中通氩气搅拌，精炼过程全程白渣，碱度控制在R=4.0~5.5，待充分脱氧后进行成分微调，调整Cu、C、Mn、Mo及Ni五个元素成分，待元素均调整完毕且熔体均匀稳定之后，进行VD精炼；

步骤III：VD精炼，将步骤II得到的钢液在温度为1670~1700℃时从LF炉移至VD炉进行冶炼，VD炉内保持真空度≤60Pa，真空保持时间20~30min，真空处理后取样分析，然后采用喂Al线方式进行Al合金化，采用氩气进行搅拌，氩气搅拌的强度为保持渣面微动而不裸露钢水；成分搅拌均匀且待温度为1560~1590℃时，吊包浇注得到电极坯，出站的钢中[H]≤1.5ppm；

步骤IV：电渣重熔，将步骤III得到的电极坯进行表面清理磨光，然后采用氟化钙和氧化铝二元渣系进行冶炼，冶炼过程加入脱氧剂，冶炼后得到电渣锭；

步骤V：锻造，将步骤IV得到的电渣锭进行装炉，装炉的炉温≤800℃，钢锭入炉后不点火，闷料1.5~2.5h后，缓慢升温至780~810℃，保温2~6h后，以≤100℃/h的速度升温至1130~1160℃，保温3~7h，出炉锻造，锻造采用抱钳直接进行墩拔，开锻温度为1080~1100℃，终锻温度为800~900℃；

步骤VI：去氢固溶，将步骤V锻造之后得到的锻材入炉后在650~680℃的温度下保温25~40h进行扩氢，然后将炉温升至860~900℃进行固溶加热，固溶保温10~20h，保温结束后将其炉冷至400~550℃，然后出炉空冷；

步骤VII：表面处理，步骤VI固溶处理后的锻材进行表面铣光；

步骤VIII：时效，将步骤VI表面处理后得到的锻材，入炉加热至510~550℃，保温20~30h进行时效处理，时效保温结束后，炉冷至200-300℃，然后出炉空冷，得到高纯净度高硬度时效硬化ZW680塑料模具钢产品；

所述高纯净度高硬度时效硬化ZW680塑料模具钢按质量百分比含量计为：C：0.10-0.20%，Si ≤0.45%，Mn：1.35-1.95%，Mo：0.25-0.55%，Ni：2.80-3.20%，Cu：0.7-1.1%，Al：0.8-1.4%，P ≤0.015%，S ≤0.005%，稀土：0.005-0.009%，余量为Fe和不可避免的杂质。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤IV中的采用氟化钙和氧化铝二元渣系进行冶炼，冶炼过程加入脱氧剂，具体步骤为：用表面清理磨光后的电极坯造渣，氟化钙和氧化铝二元渣系的加入量满足公式（1）

G_渣= D_结²×π/4×H_渣×ρ_渣 （1）

其中G_渣为二元渣系的加入量；D_结为电极坯的结晶器直径；ρ_渣为熔渣比重；H_渣为渣层厚度，待渣料全部融化后，稳态阶段的熔速为8~11kg/min，补缩阶段熔速为2.5~6.5kg/min，得到电渣锭，然后停电，炉冷90~110min后热送锻造工序。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤I中加入的硅铁、萤石和石灰，以及步骤II中成分微调过程中加入的合金料均为经过烘烤后再加入。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤II中，调整Cu、C、Mn、Mo及Ni五个元素成分，调整的目标成分含量分别为：Cu为0.90-1.1wt%，C为0.14-0.15wt%，Mn为1.55-1.63wt%，Mo为0.24-0.32wt%，Ni为3.1-3.3wt%。