[发明专利]Cr12冷作模具钢精炼稀土添加方法

说明书

本发明涉及Cr12冷作模具钢精炼稀土添加方法，属于模具钢冶金技术领域。本发明解决的技术问题是对于Cr12冷作模具钢目前还没有相适宜的稀土添加方法在提升稀土收得率的同时满足夹杂物要求。本发明的技术方案是采用EF电炉冶炼+LF精炼+VD真空精炼冶炼Cr12冷作模具钢，LF精炼完成脱氧、合金化后添加稀土，VD真空精炼破空后立即添加稀土，出钢，模铸浇注。本发明稀土收得率≥50％，夹杂物按GB/T10561‑2005的A法检验与评级，A、B、C、D粗/细系及Ds各类非金属夹杂物级别≤2.0级的达标率≥85％，能开发出各类夹杂物≤1.0级的高端冷作模具钢。

技术领域

本发明属于模具钢冶金技术领域，具体涉及Cr12冷作模具钢精炼稀土添加方法。

背景技术

现有市场上应用最广泛的冷作模具钢材料主要为高碳高铬冷作模具钢Cr12、Cr12MoV等，其具有较高的淬透性、淬硬性、耐磨性，高温抗氧化性能好，因此作为通用型冷作模具钢材料广泛应用于制造各种用途的冷作模具，例如形状复杂的冲孔凹模、冷挤压模、滚螺纹轮、冷剪切刀和精密量具等。因而对冷作模具钢的性能要求较高，同时对冷作模具钢中夹杂物的控制也提出了较高的要求，要求冷作模具钢中不能有较大尺寸的硬性夹杂，尤其是大于20μm的夹杂物，因为在产品使用过程中很容易由于高压以及磨蚀等引起夹杂物脱落，从而形成裂纹源，降低产品使用寿命，甚至发生事故。

冷作模具钢中的夹杂物含量高，极易引起冷作模具钢产品在使用过程中出现麻坑以及疲劳断裂等质量问题，严重影响产品的使用寿命。尤其是高熔点的Al₂O₃夹杂物以及硫化物类夹杂物，Al₂O₃夹杂物在轧制过程中由于其变形率较小，会导致产品疲劳强度降低以及产生表面缺陷，硫化物类夹杂极易溶解于含Cl离子水中，降低钢的抗腐蚀性能，另一方面还降低钢的塑性、韧性和抗疲劳性能，如果钢种硫化物含量超过一定标准，在冶炼生产和轧制过程将会造成铸坯裂纹，严重影响产品质量。因此，提高冷作模具钢洁净度，降低其夹杂物含量，对于提高冷作模具钢产品品质具有重要作用。

稀土元素对钢水的脱氧、脱硫、夹杂物变性处理、凝固组织及钢材性能均具有重要影响。大量研究表明，在冷作模具钢中添加稀土元素，可以对钢液中的氧化物和硫化物夹杂进行变性处理，生成细小、接近球形的稀土化合物。同时，稀土元素能细化铸态莱氏体组织，消除沿晶界偏聚的硫磷等有害元素，使碳化物分布均匀，使晶粒得到细化，组织更加均匀，从而可大大提高钢的力学性能。故国内外高端冷作模具钢大多采取添加微量稀土元素的方式来提高钢的洁净度水平及综合力学性能。目前国内在钢的冶炼或轧制控制夹杂物方面的专利或文章较多，但是针对钢的冶炼过程中还没有相适宜的稀土加入方法能够在提升稀土收得率的同时满足控制夹杂物的要求。

发明内容

本发明解决的技术问题是对于Cr12冷作模具钢目前还没有相适宜的稀土添加方法，在提升稀土收得率的同时满足钢种夹杂物控制要求。

本发明提供Cr12冷作模具钢精炼稀土添加方法，采用EF电炉冶炼+LF精炼+VD真空精炼生产Cr12冷作模具钢，其中LF精炼完成脱氧、合金化后添加稀土，VD真空精炼破空后立即添加稀土，出钢，模铸浇注。

其中，LF精炼完成脱氧、合金化后化学成分以质量百分数计为Al 0.01-0.04％，S≤0.005％、O≤0.0020％。

其中，VD真空精炼破空后以插杆插入的加入方式加入稀土。

其中，LF精炼结束后稀土添加量控制在0.05-0.0.075kg/t钢。

其中，VD真空精炼破空后稀土添加量控制在0.05-0.0.075kg/t钢。

其中，LF精炼结束后控制炉渣中SiO₂的含量以质量百分数计≤10％。

其中，VD真空精炼极限真空度≤67Pa，极限真空下保持时间≥15min。