[发明专利]一种热作模具钢H13及其连铸轧圆的制造工艺

说明书

本发明公开了一种热作模具钢H13及其连铸轧圆的制造工艺，包括钢水冶炼、LF精炼、VD真空处理、连铸和轧钢这个几步处理，其中，采用高炉冶炼生产铁水，可以获有害元素较低的铁水；对获得的钢水进行精炼、VD真空处理后，获得含P、S、Cu、Ni、As、Sb、Sn等有害元素较低的钢水；采用三段电磁搅拌并设置合理的过热度、拉速及冷却工艺获得内部质量良好的连铸圆坯；轧制得到圆钢经过四个温度段的加热获得内部致密、表面质量良好的圆钢，并大幅提升探伤合格率。

技术领域

本发明涉及钢铁制造技术领域，具体的说是一种超低磷、超低硫热作模具用H13连铸圆坯连轧制造工艺。

背景技术

热作模具用H13具有较高的淬透性、良好的韧性及抗热裂能力，使用温度不高于540℃，用于制造冲击载荷较大的锻模，热挤压模，精锻模，铝、铜及其合金压铸模，还可以用于制作航空工业上的重要构件。

H13合金含量较高，连铸圆坯及圆钢的中心疏松及缩孔比一般钢种严重，尤其V含量的影响，约为1.0％，导致钢水粘度大，凝固过程补缩不充分，是造成圆钢探伤不合格的直接原因。经过连铸人工智能模拟，推算出合理的连铸工艺参数，使得探伤合格率大幅提升。

发明内容

为了解决现有技术中存在的不足，本发明提出了一种热作模具钢H13及其连铸轧圆的制造工艺，通过合理的连铸工艺参数，大幅提升探伤合格率。

本发明所采用的技术方案如下：

一种优质热作模具钢用H13连铸轧圆的制造工艺，包括以下步骤：

S1、钢水冶炼：首先高炉将焦炭和矿石冶炼成铁水，再将铁水和废钢加入电炉，并向电炉熔池内吹入氧气，加入石灰造渣，当温度不大于1560℃时，通过换渣和炉门流渣操作方法，脱除钢中的磷含量；当碳和磷达到目标要求后，采用偏心炉底出钢，钢水量达到钢包的1/4时随钢流加入石灰、低磷合金，得到钢水；

S2、LF精炼：将S1得到的钢水进行精炼，采用水冷惰性气体炉盖保护，减少钢水二次氧化；钢包使用双底透气砖，精炼全过程氩气搅拌；采用合理的炉渣配比方案，实施脱硫，然后加入矾铁、铬铁，硅铁、金属锰、钼铁调整成分；

S3、VD真空处理：将S2得到的钢水进行真空处理，达到脱氢的目的；VD高真空过程保持一定时间，破空，通过喂入Al线调整成分，之后进入软吹氩气状态；

S4、连铸：将S3真空处理后得到的钢水在圆坯连铸机上进行连铸，得到钢坯；

S5、轧钢：将S4得到的钢坯热送入炉，然后加热、轧制得到圆钢。

进一步，所述S1中的铁水中各化学元素质量百分比为：C：≥3.5％，Mn：≤1.0％，Si：0.20～0.60％，Ni≤0.05％，Cu≤0.05％，P≤0.14％，S≤0.05％，Mo≤0.05％，Ti≤0.060％，As≤0.005％，Sn≤0.005％，Bi≤0.005％，Pb≤0.003％，Sb≤0.003％，余量为Fe和不可避免的杂质。

进一步，所述S1中，电炉兑入的铁水比例不小于铁水和废钢总质量的85％。

进一步，所述S1中，碳和磷的目标要求为：出钢碳的质量比控制在0.10～0.15％，出钢磷的质量比≤0.005％；

进一步，所述S2中，LF精炼前期主要完成脱氧脱硫任务，具体操作为：通电5min～8min后，待化渣后采用扩散脱氧和沉淀脱氧两种方式配合进行，LF前期Al质量比控制在0.030～0.050％之间，出钢前10min不得调铝。

进一步，扩散脱氧剂用量2～3kg/t钢，扩散脱氧剂选用硅铁粉和Al粒，沉淀脱氧采用Al线，为确保TO≤20ppm，中前期Al线使用1.0～1.5kg/t。