轉爐生產刀模具鋼板的製造方法
2023-05-21 14:17:01
專利名稱：轉爐生產刀模具鋼板的製造方法
技術領域：
本發明涉及轉爐生產刀模具鋼板的製造方法。
背景技術：
隨著國民經濟的高速增長，人民生活的大幅提高，特別是建築、木工、皮革、園藝等行業機械化程度的不斷提高，高速切割用刀模鋼的需求不斷增長。
刀模具如30CrMo刀模具鋼或65Mn鋼，30CrMo、65Mn刀具鋼是作為建築、切割工具的基體(切割各種石材、伐木、木工用具、路面、草皮等)、30CrMo、65Mn刀模用鋼是服裝製造業、皮革工業的刀模，對刀具而言是一個處在長期高速運轉狀態下，不斷承受連續衝擊且具有良好韌性、良好的抗疲勞特性的一種特殊用途的鋼種，對刀模而言不但要有鋒利的刀刃和良好的壽命，更要具有良好的折彎成型性。30CrMo、65Mn鋼原來各自作為氧氣瓶鋼、彈簧專用鋼來組織生產的，主要產品有各種氧氣瓶、螺旋彈簧和鋼板彈簧。刀模具鋼是對該二種鋼種功能的拓展，因此，隨著功能的拓展對刀模具鋼而言，不但具有良好的機械性能、耐衝擊性能和抗疲勞性能，更要有良好成型性能和焊接性能，因而對材質的專業要求非常高，對鋼的純淨度、內質質量、表面質量提出了更高的要求。
由於刀模具鋼30CrMo、65Mn對氣體氫的含量、鋼水的純淨度、鋼坯的表面質量和內部裂紋要求較高，而30CrMo、65Mn板卷不但要求具有以上的這些特性，而且對化學成分的均勻性、內在的成分偏析要求更高；同時又對高速運轉中的耐衝擊性能、防爆性能和良好的焊接性能提出了更高的要求，這些要求必須通過(電爐冶煉+精煉+模鑄或連鑄)的工藝才能夠基本達到要求，現有刀模具用熱軋鋼卷是利用模鑄板坯來組織生產的，生產的鋼錠經過初軋開坯成250×1200mm初軋板坯，經2050熱軋軋成3.0×1000mm(左右)的熱軋鋼卷，而利用300噸大型轉爐+28噸模鑄鋼錠來組織生產，則需要投入更大的技術含量。轉爐相對電爐而言生產的鋼水純淨度低、P、S等有害夾雜高、氧化物夾雜多，有害氣體去除較難，因此，生產出來的產品質量相對差距較大，由於30CrMo、65Mn刀模鋼屬裂紋敏感性鋼種，錠模錠型大，澆注溫度控制不當易產生內裂，錠模錠型大V型偏析區域的面積相對更大；鋼錠大，鋼水選份結晶的機率高、邊部與中心產生的偏析差值也大，生成的夾雜不易上浮，因此生產難度非常高。
發明內容
本發明的目的在於提供一種刀模具鋼利用轉爐+模鑄生產刀模具鋼板的製造方法，可不通過增加設備，利用轉爐+精煉生產出具有良好的機械性能、耐衝擊性能和抗疲勞性能，更具有良好成型性能和焊接性能以及鋼的純淨度、內質質量、表面質量良好的刀模鋼板。
為達到上述目的，本發明的技術解決方案是，轉爐生產刀模具鋼板的製造方法，包括如下步驟a)轉爐冶煉，頂底復吹模式，控制停吹時鋼水中的C≥0.04％，避免鋼水出現過氧化和增氮；自由氧[O]≤800PPm，停吹溫度1620±10℃；b)RH精煉，處理時間≥24分鐘，純脫氣時間≥6分鐘；c)鈣化處理，對鋼包鋼水進行餵鈣；d)澆注，採用全程控制速度澆注，生產出刀模具鋼模鑄板坯。
其中，所述的步驟a中轉爐冶煉入爐[S]≤0.005％。
所述的步驟a中轉爐冶煉停吹時鋼包溫度1562±5℃、鋼包[O]550PPm～650PPm；所述的步驟b中RH精煉中真空度小於2τ保持時間≥18分鐘。
所述的步驟b中RH精煉終止溫度1520±10℃。
所述的步驟c中鋼包鋼水中鈣控制在0.0015～0.0035，質量百分比。
所述的步驟d澆注過程中控制鋼水過熱度在液相線溫度的+20℃。
所述的步驟d中澆注本體4～4.5噸/分鐘，可消除內裂缺陷；補註1～1.5噸/分鐘，補註時間≥4分鐘，以消除V型偏析。
通過餵鈣處理，解決了夾雜、偏析、內應力等問題，使鈣與其他的氧化物夾雜結合，球化夾雜促使夾雜結聚、形成大型夾雜，從而有利於夾雜上浮，達到降低複合夾雜物熔點，從而減小選份結晶的機率、使產生的偏析小；改善鋼水流動性有利低溫澆注；可降低鋼水的過熱度10～20℃，將過熱度控制在液相線溫度的+20℃，有利於低溫狀態下進行澆注，減小選份結晶的機率；通過低溫澆注有利於降低因溫度高而造成的內裂缺陷；可以確保鋼水不回硫，降低硫化物夾雜。
控制澆注速度可避免由於高速衝刷作用而破壞枝狀晶的生長，失去捕獲夾雜的機會，同時使成分均勻，減小偏析的發生。均勻的注速有利於表面質量的控制，減少因注速過快使鋼錠表面發生裂紋，防止因注速過快產生飛濺，形成表面結疤，從而影響表面質量。為了使錠模頭部不發生由於補註不夠而產生的縮孔現象，確保V型區域儘可能的向鋼錠頭部位移，控制補註時間必須大於4分鐘，使沒有被捕獲的夾雜隨著補註的鋼液緩慢向頭部集聚。
本發明的有益效果本發明在不通過增加其它設備，通過增加餵鈣工藝解決了夾雜、偏析、內應力等問題，減小了偏析帶、降低了鋼水中的夾雜物；同時，餵鈣工藝將過熱度控制在液相線溫度的+20℃，確保了低溫澆注的可操作性；以及控制澆注速度；從而實現利用轉爐生產出刀模具鋼板。
具體實施例方式
利用300噸轉爐生產出30CrMo、65Mn模鑄板坯，通過制定轉爐冶煉工藝，按低N、低P操作模式頂底復吹，使爐下鋼水中的P、S、[O]、溫度得到控制，控制停吹C、[O]和停吹溫度，鋼包溫度、鋼包[O]以及RH精煉處理時間、真空度小於2τ保持時間，純脫氣時間，RH終溫度、餵入鈣絲，採用全程控制速度澆注。具體實施例參見表1。
本發明通過餵鈣達到降低氧化物、硫化物夾雜的效果，其意義在於不通過增加其它設備和工藝方法，僅通過增加餵鈣工藝就可以達到減小偏析帶、降低夾雜物的效果，對於可降低鋼水過熱度10～20℃是確保低溫澆注，減少因澆注溫度高所帶來的一系列質量問題。在Ca參與的情況下平居液相線計算公式的不準確，由於計算溫度的不準確，導致計算溫度偏高，經過大量試驗觀察發現在實施餵鈣工藝後，可降低鋼水過熱度10～20℃，意味著平居液相線溫度計算方法在Ca參與的情況下忽略Ca的參數所計算出的值太高。在Ca參與的情況下，平居液相線計算公式的完善和補充是有著非同尋常的重大意義的。
表1
權利要求
1.轉爐生產刀模具鋼板的製造方法，包括如下步驟a)轉爐冶煉，頂底復吹模式，控制停吹時，鋼水中的C≥0.04％，自由氧[O]≤800PPm，停吹溫度1620±10℃；b)RH精煉，處理時間≥24分鐘，純脫氣時間≥6分鐘；c)鈣化處理，對鋼包鋼水進行餵鈣；d)澆注，採用全程控制速度澆注，生產出刀模具鋼模鑄板坯。
2.如權利要求1所述的轉爐生產刀模具鋼板的製造方法，其特徵在於，所述的步驟a中轉爐冶煉入爐[S]≤0.005％。
3.如權利要求1所述的轉爐生產刀模具鋼板的製造方法，其特徵在於，所述的步驟a中轉爐冶煉停吹時鋼包溫度1562±5℃、鋼包[O]550PPm～650PPm。
4.如權利要求1所述的轉爐生產刀模具鋼板的製造方法，其特徵在於，所述的步驟b中RH精煉中真空度小於2τ保持時間≥18分鐘。
5.如權利要求1所述的轉爐生產刀模具鋼板的製造方法，其特徵在於，所述的步驟b中RH精煉終止溫度1520±10℃。
6.如權利要求1所述的轉爐生產刀模具鋼板的製造方法，其特徵在於，所述的步驟c中鋼包鋼水中鈣控制在0.0015～0.0035，質量百分比。
7.如權利要求1所述的轉爐生產刀模具鋼板的製造方法，其特徵在於，所述的步驟d澆注過程中控制鋼水過熱度在液相線溫度的+20℃。
8.如權利要求1所述的轉爐生產刀模具鋼板的製造方法，其特徵在於，所述的步驟d中澆注本體4～4.8噸/分鐘，補註1～1.5噸/分鐘，補註時間≥4分鐘。
9.轉爐生產刀模具鋼板的製造方法，其特徵是，用於生產30CrMo鋼板。
10.轉爐生產刀模具鋼板的製造方法，其特徵是，用於生產65Mn鋼板。
全文摘要
轉爐生產刀模具鋼板的製造方法，包括如下步驟a)轉爐冶煉，頂底復吹模式，控制停吹時鋼水中的C≥0.04％，[O]≤800PPm，停吹溫度1620±10℃，鋼包溫度1562±5℃、鋼包[O]550PPm～650PPm；b)RH精煉，處理時間≥24分鐘，真空度小於2τ保持時間≥18分鐘，純脫氣時間≥6分鐘，終止溫度1520±10℃；c)鈣化處理，對鋼包鋼水進行餵鈣；d)澆注，本體澆注4～4.5噸/分鐘，補註1～1.5噸/分鐘，補註時間≥4分鐘，生產出鑄板坯。本發明通過增加餵鈣工藝解決了夾雜、偏析、內應力等問題，減小偏析帶、降低夾雜物；並將過熱度控制在液相線溫度的+20℃，確保低溫澆注，從而實現利用轉爐生產刀模具鋼板卷。
文檔編號C21C5/28GK1611614SQ200310108199
公開日2005年5月4日 申請日期2003年10月27日 優先權日2003年10月27日
發明者楊學富 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司