[发明专利]一种电渣重熔用热作模具钢连铸圆坯及其生产工艺

说明书

本发明涉及一种电渣重熔用热作模具钢连铸圆坯及其生产工艺，连铸圆坯的组成成分按质量百分数计为：C：0.35～0.37％、Si：0.26～0.34％、Mn：0.41～0.50％、P：≤0.010％、S：0～0.003％、Cr：4.9～5.1％、Mo：2.33～2.7％、V：0.53～0.60％、Cu：≤0.10％、Ti：≤0.010％、Nb：≤0.011％、H：≤1.5ppm、O：≤15ppm、N：≤80ppm，余量为Fe和不可避免的杂质，生产工艺包括依次的电炉炼钢、LF精炼、VD真空处理、连铸和缓冷退火工序，通过参数和工艺设定形成一套完整的电渣重熔用模具钢连铸圆坯生产工艺，有效控制中心裂纹、化学成分，A、B、C、D类夹杂在1.5级以内，DS类夹杂≤1.0级，连铸圆坯中心裂纹长度≤60mm，降低组织及热应力，退火后硬度为270‑285HBW，使电渣重熔用高端热作模具钢的性能满足标准要求。

技术领域

本发明属于热作模具钢冶炼技术领域，具体涉及一种电渣重熔用热作模具钢连铸圆坯及其生产工艺。

背景技术

模具是工业生产的基础工艺装备，模具工业是机械工业的重要组成部分，利用模具生产的制件具有高精度、高复杂程度、高效率和低能耗等特点，符合可持续发展的要求。热作模具钢由于本身特定的工作条件要承受周期作用的热冲击力，热疲劳、冲蚀和整体断裂是压铸模具的主要失效形式，钢中的大尺寸不规则非金属夹杂物是引起疲劳失效的主要原因。电渣重熔技术是一种金属或合金精炼提纯及凝固控制的复合技术，现有热作模具钢连铸圆坯在高温和载荷共同作用下抵抗塑性变形和破坏的能力不佳，且其生产工艺未有效控制中心裂纹、化学成分、低倍质量及中心偏析，组织及热应力未完全释放，硬度较高，存在圆坯开裂风险，难以满足电渣重熔用高端热作模具钢对原材料性能的苛刻要求。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一，本发明提供一种电渣重熔用热作模具钢连铸圆坯及其生产工艺。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种电渣重熔用热作模具钢连铸圆坯，其组成成分按质量百分数计为：C：0.35～0.37％、 Si：0.26～0.34％、Mn：0.41～0.50％、P：≤0.010％、S：0～0.003％、Cr：4.9～5.1％、Mo： 2.33～2.7％、V：0.53～0.60％、Cu：≤0.10％、Ti：≤0.010％、Al：≤0.0175％、Nb：≤0.011％、 Ni：≤0.04％，H：≤1.5ppm、O：≤15ppm、N：≤80ppm，余量为Fe和不可避免的杂质。

上述电渣重熔用热作模具钢连铸圆坯的成分设计原因为：

(1)C：C是决定热作模具钢连铸圆坯硬度的最主要元素，降低C含量有利于提高塑性、热性和退火后的组织，但C含量再低不利于马氏体组织的获得、会影响热作模具钢连铸圆坯强度，故C含量设计为0.35～0.37％。

(2)Si：Si作为还原剂和脱氧剂存在，有利于钢的脱氧，但Si过高易产生粗大的柱状晶粒导致圆坯表面以及内部裂纹、降低钢的塑性、韧性和硬度均匀性，因此Si含量设计为0.26～0.34％。

(3)Mn：Mn是良好的脱氧剂和脱硫剂，固溶强化和稳定奥氏体，能改善钢的热加工性能，但Mn过高会使钢中晶粒粗化、降低钢的塑性，因此Mn含量设计为0.41～0.50％。

(4)Cr：Cr可提高碳钢的硬度和耐磨性而不使钢变脆，使组织细化和均匀分布，提高热稳定性，但Cr过高会影响热轧强度、降低塑性和韧性，因此Cr含量设计为4.9～5.1％。

(5)Mo：Mo具有较强的碳化物形成能力，使较低含碳量的合金钢也具有较高的硬度，能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力，抑制合金钢由于火而引起的脆性，极大的提高了淬透性，但Mo过高会出现铁素体或其他脆性相时韧性降低，因此Mo含量设计为2.33～2.7％。