[发明专利]一种降低热作模具用4Cr5MoSiV1钢氧含量的冶炼方法

说明书

技术领域

本发明涉及模具用普通电炉钢的冶炼方法，具体涉及高质量热作模具用4Cr5MoSiV1钢降低氧含量的一种冶炼方法，属于金属材料领域。

背景技术

随着模具行业的快速发展，对模具钢的要求不断提高，降低H13钢中的全氧含量，减少钢中的夹杂物是提高模具使用寿命的有效途径。大量冶金工作者研究结果表明，对于以疲劳破坏为主的模具钢，夹杂物是影响其寿命的重要原因之一(宗亚平，郝士明，王继杰。不同精炼工艺对模具钢热疲劳性能的影响，机械工程材料【J】，1992，16(3)：50一53；蔡芳，杜光华，邱德卿。冷作模具钢D2的显微组织和冶金质量分析，金属热处理【J】，2000(4)：11—14.)，尤其是与容易在钢基体中造成强烈应力集中的脆性夹杂物(宗亚平，郝士明。不同精炼工艺生产的模具钢中非金属夹杂物的研究，钢铁【J】，1993，28(3)：15—19.)。因此，国内外均采用电炉一LF精炼一VD精炼一电渣重熔的工艺流程生产(王鹏，张杰江，胡亚民。H13钢的应用现状。模具制造，2007(12)：1—7.)，以提高H13钢洁净度；国外有些特殊钢厂将模具钢的氧的质量分数规定为≤15ppm，日本山阳特殊钢公司规定高纯净度模具钢中的氧的质量分数≤l0ppm(陈再枝，马党参。我国模具钢的发展战略分析，钢铁，2006，41(4)：5—9；许珞萍，吴晓春，李麟，等。我国模具钢标准的思考[J].上海金属，2004，26(2)：124.)。

西宁特殊钢股份有限公司是生产模具钢的老牌特钢企业，随着市场的需要，在4Cr5MoSiV1钢生产时，先后对钢的冶炼及生产工艺进行优化，使钢的内部质量有较大幅度的提高，但钢中的氧含量在18～35ppm，与国内较好水平20ppm、国际较好水平15ppm相比(庞永刚，侯明山，胡建成，等.40t EBT EAF-LF-VD-铸锭工艺冶炼模具钢H13的洁净度分析[J].特殊钢，2013，34(5)：61-63.)，仍然有一定的差距。钢材在检验时，经常出现低倍组织中心疏松超标及探伤不合情况，经研究分析，跟钢质洁净度差，氧含量高有一定的对应关系。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于降低钢中的氧含量，提高钢质洁净度，在降低材质中的夹杂物含量的同时使材质的内部质量进一步提升，减少低倍组织不合及探伤超标质量问题，生产出满足客户需求的降低热作模具用4Cr5MoSiV1钢氧含量的冶炼方法。

为实现上述目的，本发明公开了如下技术方案：

一种降低热作模具用4Cr5MoSiV1钢氧含量的冶炼方法，钢在电炉冶炼后期进行初还原，用铝粉+碳粉进行扩散脱氧，使钢液中的铝含量在0.01～0.03％范围；

在炉外精炼时，提前喂铝线，在精炼时用碳粉及铝粉进行扩散脱氧；

采用真空脱气，真空脱气前后不喂铝线，钢液脱气后，进行弱氩搅拌，使夹杂物充分上浮。

进一步的，包括如下步骤：

S1电炉粗还原

S1.1氧化末终点成分要求：C≥0.10％、扒渣量≥95％；除渣温度大于1640℃；

S1.2加入铝锭→加入铁合金→加入石灰、萤石；

S1.3炉渣形成后用碳粉+铝粉扩散脱氧，还原至少10分钟后，加入Si-Fe合金；

S1.4成分合适，温度至少1620℃时出钢；

S2精炼

S2.1钢液温度至少1540℃时，通氩气，给电加热，加热时间至少10分钟；

S2.2根据钢中硫含量、渣况加石灰和萤石调渣；渣变白后，用铝粉、碳粉进行扩散脱氧；

S2.3精炼渣目标成分：CaO：50％-55％、SiO₂：14％-20％、MgO：3％-6％、Al₂O₃：15％-20％、合金氧化物：3％-6％；

S2.4精炼过程Al控制规定：入精炼目标Al：0.025-0.040％，如不在目标之内，精炼前期按0.035％目标一次喂Al，后期不允许喂Al，真空脱气前Al：0.015％-0.030％；真空脱气后Al：0.010％-0.020％；

S2.5如成分符合要求，温度1590℃-1610℃，入真空脱气工位；

S2.6抽真空，真空度67Pa下保持≥15min后破真空；

S2.7破真空后，进行弱氩搅拌，渣面波动50-100mm，时间至少15min，吊包温度：1535℃-1540℃。

进一步的，所述步骤S1.2中，铝锭作为脱氧剂，添加量为2.0-2.5kg/t。