[发明专利]一种连铸大方坯生产H13模具用钢的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金钢的制造方法，尤其涉及一种模具用钢的制造方法。背景技术

模具钢材是模具加工制造业中的重要材料，其直接影响模具加工、模具质量以及产品质量。其中H13钢作为模具用钢的典型钢种，在模具加工制造业中得到了长足地发展和广泛地应用。H13钢是一种5％Cr系中的中碳合金热作模具钢，其被大量地应用于热锻模具加工领域。该H13钢具有优异的韧性和良好的冷热疲劳性能，其在600℃工作条件下与室温下的机械性能基本相同，适合用于制造工作温度为600℃，对韧性和塑性都具有较高要求的模具。

基于上述的钢种特性，国内外都正在努力探究和拓展制造方法，以获得具有较低冶炼成本、合金化最合理的、具有最佳组织结构及优良综合性能的H13钢。目前，H13钢的现有生产工艺主要有以下3种：

（1）电炉（转炉）→炉外精炼→模铸→锻打→热处理，是最为传统的一种方式。自80年代以来，国内大部分特殊钢厂都采用这种方法，它是较为传统的一种工艺模式。

（2）电炉→炉外精炼→模铸→初轧棒材→热处理，这种生产工艺采用以轧代锻工艺使得生产能耗降低较多，同时生产收得率也有所提高。

（3）电炉→炉外精炼→模铸→电渣重熔→锻打→热处理，这样的工艺通常是为了生产纯净度要求更高、致密度、综合性能均匀以及偏析程度较好的用途材料，其也是目前世界上公认生产高品质H13模具用钢最广泛的工艺流程。

但是，上述三种生产工艺都存在较多缺点：第一，通过模铸工艺生产钢锭，H13模具用钢的成材率受到一定限制；第二，通过锻造方式来生产H13模具用钢，虽然可以有效地改善钢坯内部组织，但是锻造方式的生产效率较低，并且成品模具用钢的尺寸精度不高；第三，电渣重熔钢锭生产的钢坯也只适用于需求量较少的高端用途产品，其由于生产成本较高而无法满足一般民用H13模具用钢的生产制造。随着汽车制造、设备制造等行业的迅猛增长，H13模具用钢应用于民用领域的市场需求量也随之增长，因此，能够获得一种高效率、高品质及低成本的H13模具用钢生产工艺成为了相关生产企业的为之努力的方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种连铸大方坯生产H13模具用钢的方法，该方法采用连铸坯浇铸+以轧代锻工艺，所制造生产的H13模具用钢在不采用模铸工艺的前提下，既保证了H13模具用钢的各项综合力学性能，又提高了H13模具用钢的成材率，从而降低了生产成本并提升生产效率。

为了达到上述发明目的，本发明提供了一种连铸大方坯生产H13模具用钢的方法，其包括下列步骤：电炉冶炼→炉外精炼→连铸→铸坯加热→轧制→退火。

采用连铸大方坯工艺生产H13模具用钢，摒弃了现有技术中所采用的模铸方法，而是采用连铸+初轧轧制生产工艺，在大大提高H13模具用钢的成材率并降低生产成本的同时，还保证了所获得的H13模具用钢在成分控制、低倍组织，金相组织，非金属夹杂物、显微硬度及综合力学性能等方面都与采用现有模铸工艺所制造的H13模具用钢相当，满足部分民用领域对于H13模具用钢的市场需求。

进一步地，在上述退火步骤后还包括精整步骤。

进一步地，在上述炉外精炼步骤结束后，真空脱气高真空保温时间控制在10分钟以上，控制破真空后的镇静时间大于等于10分钟。

进一步地，在上述连铸步骤中，控制浇铸温度为1515～1525℃，控制二冷水比为0.23～0.26L/kg。

进一步地，在上述连铸步骤中，连铸机以0.55~0.7m/min的拉速恒速浇铸。

进一步地，在上述连铸步骤中，控制轻压下量为9~12mm。

进一步地，上述连铸步骤生产出的铸坯采用热装热送方式。铸坯采用热装热送方式可以缩短传搁时间，降低能耗损失。

进一步地，本发明所述的连铸大方坯生产H13模具用钢的方法采用步进式加热炉对铸坯进行加热，出钢温度为1215～1225℃。进步式加热炉可较快地均匀加热铸坯并完全消除粘钢故障。

进一步地，上述轧制步骤包括初轧和连轧，其中初轧温度＞1040℃，连轧温度＞950℃。

更进一步地，本发明所述的连铸大方坯生产H13模具用钢的方法，在上述轧制步骤结束后在12小时内进行退火热处理，控制退火温度为830~850℃，保温5小时左右，然后冷却至320~350℃出炉。

由于本发明所述的连铸大方坯生产H13模具用钢的方法采用了铸坯浇铸+以轧代锻相配合的工艺步骤以获得合金元素含量配比合理的模具用钢，其具有与模铸方式生产H13模具用钢相似的力学性能，即较高的硬度、强度和耐磨性，优异的韧性和塑性及良好的冷热疲劳性能。