專利名稱：一種冷作模具鋼Cr8及其生產方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種冷作模具鋼CrS及其生產方法。屬于鋼鐵材料技術領域。
背景技術：
目前，傳統(tǒng)高碳高鉻冷作模具鋼常用牌號為Crl2和Crl2MoV，Crl2的化學成分(質量分數)如下C :2. 00 2. 30 %、Si 彡 0. 40 %、Mn 彡 0. 40 %、P 彡 0. 030 %、 S^O. 030%, Cr :11. 5 13. 00%，余量為鐵，其特點是由于高碳、高鉻含量而具有高的硬度、強度和耐磨性，適宜制造高耐磨、微變形、高負荷服役條件下的冷作模具，但亦存在不足之處，Crl2鋼碳含量超過2%，共晶碳化物不均勻性嚴重，使模具沖擊韌性較差，易脆裂。 Crl2MoV鋼為避免韌性差的缺點，降低了碳含量同時加入鉬和釩，減少且細化了共晶碳化物，從而改善了韌性，但由于碳含量降低，使其耐磨性降低，而且成本相對增加?，F有的Crl2系列冷作模具鋼的生產方法是電爐冶煉一精煉一鑄錠一鋼錠退火處理(有的需要開坯一電渣重熔一鋼錠一退火處理)一轉鍛造廠一加熱一鍛造一鍛后熱處理，這種方法雖然目前應用廣泛，但是其存成本高、工藝繁雜的缺點。由于這類鋼屬于高碳高鉻合金鋼，要進行工藝改革難度較大，因此目前尚沒有鋼廠能夠通過連鑄連軋工藝生產成功。

發(fā)明內容
本發(fā)明的第一個目的，是為了克服現有的Crl2存在鋼碳含量超過2%，共晶碳化物不均勻性嚴重，沖擊韌性較差，易脆裂的缺點，提供一種具有高硬度、高耐磨性、高淬透性和較好韌性的冷作模具鋼Cr8，能夠避免由于韌性差導致脆裂的情況發(fā)生，同時具有價格低廉的特點。本發(fā)明的第二個目的，是為了提供一種冷作模具鋼CrS的生產方法，該生產方法具有工藝更簡單、耗費時間少的特點。本發(fā)明的第一個目的可以通過采取如下技術方案達到—種冷作模具鋼Cr8，其特點在于化學成分按照重量百分比配比如下C 1. 10 1. 20%,Mn 0. 30 0. 60%,Si 彡 0. 40%,P 彡 0. 030%,S 彡 0. 030%, Cr 7. 00 8. 00%，Cu 彡 0. 25%，余量為鐵。本發(fā)明的第一個目的還可以通過采取如下技術方案達到本發(fā)明的一種實施方案是所述化學成分按照重量百分比配比優(yōu)選如下C: 1. 10 1. 20%, Mn :0. 30 0. 60%, Si :0. 01 0. 40%, P :0. 001 0. 03%, S :0. 001
0.03%, Cr 7. 00 8. 00%, Cu :0. 01 0. 25%，余量為鐵。本發(fā)明的一種實施方案是所述化學成分按照重量百分比配比優(yōu)選如下C:
1.15%, Mn :0. 40%, Si :0. 40%, P :0. 030%, S :0. 030%, Cr :7. 5%, Cu :0. 25%，余量為鐵。本發(fā)明的第二個目的可以通過采取如下技術方案達到一種冷作模具鋼CrS的生產方法，其特點在于按以下步驟進行
1)初步熔煉，采用中頻爐中進行初步熔煉首先，控制中頻爐的出鋼量為30-32T/爐，每爐配料結構為Cr-i^e合金料4噸，廢鋼料27噸，高Mn合金料0. 18噸；其次，先在中頻爐內加入部分廢鋼料，然后把調節(jié)碳含量的廢電極塊加入爐內，再添加廢鋼料直到把所述廢電極塊壓住，通電熔煉直至廢鋼料開始融化；當爐內廢鋼化成鋼水的部分小于或等于1/2時，取樣分析，根據分析結果將爐內鋼水中的C的重量百分含量調整為1. 10 1. 20% ；當爐內廢鋼化成鋼水的部分大于1/2時，取樣分析，根據分析結果將爐內鋼水中的Cr的重量百分比含量調整為7. 00 8. 00% ；2)出鋼，當C和Cr的重量百分比含量達到工藝要求，即達到C的重量百分比含量調整為1. 10 1. 20%,Cr的重量百分比含量為7. 00 8. 00%時，將中頻爐中的初步熔煉鋼水轉入鋼包，從中頻爐中轉出的鋼水的溫度T = 1550 1580°C ；3)精煉、連鑄，在精煉爐中進行精煉，然后上連鑄機，方法如下首先，將第2)步形成的鋼包放入精煉爐坑內，依次進行吹Ar (吹Ar是專業(yè)術語， 一般吹Ar是通過底部的吹Ar裝置進入鋼包內的過程)、攪拌、加熱后，再將脫氧造渣材料依次加入爐內進行脫氧造渣，即依次加入石灰、脫氧劑、硅鐵和碳化硅，依次加入脫氧造渣材料的時間間隔為5-8分鐘，保持還原氣氛(還原氣氛是專業(yè)術語，轉爐中精煉時造渣的情況)，渣面脫氧；根據渣子的堿度加入螢石，以調整渣子的流動性；渣子的堿度是渣子的一種性質，合適的堿性能降低鋼中氧的含量和提高脫硫率；其次，當溫度高于1500°C時，取樣分析，根據分析結果將爐內鋼水中的各化學成分的重量百分比含量調整為c :1. 10 1. 20%, Mn :0. 30 0. 60%, Si彡0. 40%, P 彡 0. 030%, S 彡 0. 030%, Cr 7. 00 8. 00%, Cu 彡 0. 25%，余量為鐵；第三，加熱升溫至上連鑄機溫度要求值，停止加熱，進入連鑄機的喂絲工位，喂硅鈣線SO-IOOm后，軟吹時間5-lOmin，軟吹時以冒泡翻花為準，嚴禁吹破渣層；上連鑄機溫度以喂硅鈣線后測溫為準，溫度為1590 1640°C ；第四，連鑄時根據鋼水溫度來調整配水和拉速，拉出合格的連鑄坯；4)加熱、軋制與熱處理首先，拉出連鑄坯后，迅速轉入軋鋼加熱爐進行加熱，其加熱溫度為1080 11200C /h，加熱時間2 池，加熱時嚴格控制加熱速度和加熱時間，避免過熱過燒，加熱完畢后進入HV850萬能軋機進行軋制，終軋溫度不低于800°C ；其次，軋制后立即采用電阻式熱處理爐進行球化退火，最終得到冷作模具鋼Cr8。本發(fā)明的第二個目的還可以通過采取如下技術方案達到本發(fā)明的一種實施方案是在步驟1)中，在調整鋼水中的C的重量百分比含量時， 當C的重量百分比含量略低于1. 10 1. 20%時，用C粉進行增C，保證C的重量百分比含量達到1. 10 1. 20%。本發(fā)明的一種實施方案是在步驟1)中，在調整鋼水中的Cr的重量百分比含量時，當Cr的重量百分比含量高時，加入低Cr廢鋼融化降低Cr含量；當Cr的重量百分比含量低時，加入高Cr廢鋼融化來增加Cr含量；保證Cr的重量百分比含量達到7. 00 8. 00%。本發(fā)明的一種實施方案是在步驟2)中，所述的鋼包具有以下特點烘烤良好，內壁呈紅包，或連用鋼包；引流砂烘烤干燥，水口填砂密實，頂部呈山包狀。
本發(fā)明的一種實施方案是在步驟幻中，所述的輔助材料的用量為石灰400 500Kg，脫氧劑100 150Kg，碳化硅50 60Kg。本發(fā)明的一種實施方案是在步驟幻中，在調整鋼水中的各化學成分的重量百分比含量時當Cr的重量百分比含量低時加入Cr-Fe，保證Cr的重量百分比含量達到 7. 00 8. 00% ；當Mn的重量百分比含量低時加入Mn-Fe，保證Mn的重量百分比含量達到 0. 30 0.60% ；當Si的重量百分比含量低時加入Si-Fe，保證Si的重量百分比含量達到 Si 彡 0. 40%。本發(fā)明的一種實施方案是在步驟3)中，根據化驗單將爐內鋼水中的各化學成分的重量百分比含量調整為C :1. 15%, Mn :0. 40%, Si :0. 40%, P :0. 030%, S :0. 030%, Cr 7. 5%, Cu 0. 25%，余量為鐵。本發(fā)明的有益效果1、本發(fā)明所述的冷作模具鋼CrS與Crl2鋼都屬于高碳高鉻萊氏體鋼，但CrS的共晶碳化物均勻性更好，使CrS具有更高的韌性、塑形和高淬透性、耐磨性。淬火+低溫回火后的CrS與Crl2獲得同樣高的使用硬度，但Cr8韌性較好，減少制模加工的崩角，同時開裂傾向大幅度降低，提高了線切割與磨削加工的安全性。2、本發(fā)明所述的冷作模具鋼CrS的生產方法比目前Crl2系列冷作模具鋼的生產方法工藝更簡單明了，耗費時間少，從原料到軋制誠模具扁鋼僅需5 6h，且此鋼種鉻含量比Crl2和Crl2MoV鋼有所降低，為保證高性能將碳、硅、錳含量進行了優(yōu)化，可以保證高硬度(參照表一)、高耐磨性和較好的韌性，避免了 Crl2鋼韌性差容易脆裂的缺點，且適當增加硅、錳含量可以提高淬透性。CrS鋼低倍組織致密，硬度均勻，表面脫碳少，共晶碳化物不但顆粒細小且均勻性好，具有高硬度、高耐磨性和較好韌性等優(yōu)點。價格低廉，質量優(yōu)異，適宜制作高耐磨、微變形、高負荷條件下的冷作模具。3、本發(fā)明所述的冷作模具鋼CrS具有用途廣的優(yōu)點。可用于高硬度、耐磨性好 (Cr8鋼的性能見表一)、兼有抗崩角性能的各類模具，冷剪機械刀片、下料模、深沖模具、冷鐓模、搓絲板、拉絲模、鉆套、卷邊、壓印模、量具、量規(guī)、樣板等。表一 Cr8鋼的性能表
權利要求
1 一種冷作模具鋼Cr8，其特征在于化學成分按照重量百分比配比如下C 1. 10 1. 20%, Mn :0. 30 0. 60%, Si 彡 0. 40%,P 彡 0. 03%, S 彡 0. 03%, Cr 7. 00 8. 00%, Cu ^ 0. 25%，余量為鐵。
2.根據權利要求1所述的一種冷作模具鋼Cr8，其特征是所述化學成分按照重量百分比配比優(yōu)選如下C :1. 10 1. 20%, Mn :0. 30 0. 60%, Si :0. 01 0. 40%, P :0. 001 0.03%, S 0. 001 0. 03%, Cr :7. 00 8. 00%, Cu :0. 01 0. 25%，余量為鐵。
3.根據權利要求1所述的一種冷作模具鋼Cr8，其特征是所述化學成分按照重量百分比配比優(yōu)選如下:C :1. 15%, Mn :0. 40%, Si :0. 40%, P :0. 030%, S :0. 030%, Cr :7. 5%, Cu :0. 25%，余量為鐵。
4.根據權利要求1、2或3所述的一種冷作模具鋼CrS的生產方法，其特征在于按以下步驟進行1)初步熔煉，采用中頻爐中進行初步熔煉首先，控制中頻爐的出鋼量為30-32T/爐，每爐配料結構為Cr-!^合金料4噸，廢鋼料 27噸，高Mn合金料0. 18噸；其次，先在中頻爐內加入部分廢鋼料，然后把調節(jié)碳含量的廢電極塊加入爐內，再添加廢鋼料直到把所述廢電極塊壓住，通電熔煉直至廢鋼料開始融化；當爐內廢鋼化成鋼水的部分小于或等于1/2時，取樣分析，根據分析結果將爐內鋼水中的C的質量百分含量調整為·1.10 1. 20%;當爐內廢鋼化成鋼水的部分大于1/2時，取樣分析，根據分析結果將爐內鋼水中的Cr的重量百分比含量調整為7. 00 8. 00% ；2)出鋼，當C和Cr的重量百分比含量達到工藝要求，即達到C的重量百分比含量調整為1. 10 1. 20%,Cr的重量百分比含量為7. 00 8. 00%時，將中頻爐中的初步熔煉鋼水轉入鋼包，從中頻爐中轉出的鋼水的溫度T = 1550 1580°C ；3)精煉、連鑄，在精煉爐中進行精煉，然后上連鑄機，方法如下首先，將第2)步形成的鋼包放入精煉爐坑內，依次進行吹Ar、攪拌、加熱后，再將脫氧造渣材料依次加入爐內進行脫氧造渣，即依次加入石灰、脫氧劑、硅鐵和碳化硅，依次加入脫氧造渣材料的時間間隔為5-8分鐘，保持還原氣氛，渣面脫氧；根據渣子的堿度加入螢石，以調整渣子的流動性；其次，當溫度高于1500°C時，取樣分析，根據分析結果將爐內鋼水中的各化學成分的重量百分比含量調整為C :1. 10 1. 20%, Mn :0. 30 0. 60%, Si 彡 0. 40%, P 彡 0. 030%, S 彡 0. 030%, Cr 7. 00 8. 00%, Cu 彡 0. 25%，余量為鐵；第三，加熱升溫至上連鑄機溫度要求值，停止加熱，進入連鑄機的喂絲工位，喂硅鈣線 80-100m后，軟吹時間5-lOmin，軟吹時以冒泡翻花為準，嚴禁吹破渣層；上連鑄機溫度以喂硅鈣線后測溫為準，溫度為1590 1640°C ；第四，連鑄時根據鋼水溫度來調整配水和拉速，拉出合格的連鑄坯；4)加熱、軋制與熱處理首先，拉出連鑄坯后，迅速轉入軋鋼加熱爐進行加熱，其加熱溫度為1080 1120°C / h，加熱時間2 池，加熱時嚴格控制加熱速度和加熱時間，避免過熱過燒，加熱完畢后進入 HV850萬能軋機進行軋制，終軋溫度不低于800°C ；其次，軋制后立即采用電阻式熱處理爐進行球化退火，最終得到冷作模具鋼Cr8。
5.根據權利要求4所述的一種冷作模具鋼CrS的生產方法，其特征是在步驟1)中， 在調整鋼水中的C的重量百分比含量時，當C的重量百分比含量略低于1. 10 1. 20%時， 用C粉進行增C，保證C的重量百分比含量達到1. 10 1. 20%。
6.根據權利要求4所述的一種冷作模具鋼CrS的生產方法，其特征是在步驟1)中， 在調整鋼水中的Cr的重量百分比含量時，當Cr的重量百分比含量高時，加入低Cr廢鋼融化降 低Cr含量；當Cr的重量百分比含量低時，加入高Cr廢鋼融化來增加Cr含量；保證Cr 的重量百分比含量達到7. 00 8. 00%。
7.根據權利要求4所述的一種冷作模具鋼CrS的生產方法，其特征是在步驟2)中， 所述的鋼包具有以下特點烘烤良好，內壁呈紅包，或連用鋼包；引流砂烘烤干燥，水口填砂密實，頂部呈山包狀。
8.根據權利要求4所述的一種冷作模具鋼CrS的生產方法，其特征是在步驟3)中， 所述的輔助材料的用量為石灰400 500Kg，脫氧劑100 150Kg，碳化硅50 60Kg。
9.根據權利要求4所述的一種冷作模具鋼CrS的生產方法，其特征是在步驟3)中，在調整鋼水中的各化學成分的重量百分比含量時當Cr的重量百分比含量低時加入Cr-Fe， 保證Cr的重量百分比含量達到7. 00 8. 00% ；當Mn的重量百分比含量低時加入Mn-Fe， 保證Mn的重量百分比含量達到0. 30 0. 60% ；當Si的重量百分比含量低時加入Si_Fe， 保證Si的重量百分比含量達到Si < 0. 40%。
10.根據權利要求4所述的一種冷作模具鋼CrS的生產方法，其特征是在步驟3)中， 根據化驗單將爐內鋼水中的各化學成分的重量百分比含量調整為c :1. 15%, Mn :0. 40%, Si :0. 40%, P :0. 030%, S :0. 030%, Cr :7. 5%, Cu :0. 25%，余量為鐵。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種冷作模具鋼Cr8及其生產方法，所述冷作模具鋼Cr8，其化學成分按照重量百分比配比如下C1.10～1.20％，Mn0.30～0.60％，Si≤0.40％，P≤0.030％，S≤0.030％，Cr7.00～8.00％，Cu≤0.25％，余量為鐵。冷作模具鋼Cr8的生產方法，按以下步驟進行1)在中頻爐中進行初步熔煉；2)出鋼；3)在精煉爐中進行精煉，然后上連鑄機；4)加熱、軋制與熱處理。本發(fā)明所述的冷作模具鋼Cr8具有高硬度、高耐磨性、高淬透性和較好韌性的優(yōu)點，能夠避免由于韌性差導致脆裂的情況發(fā)生，同時具有價格低廉的優(yōu)點。該生產方法具有工藝更簡單、耗費時間少的優(yōu)點。
文檔編號C22C38/18GK102277532SQ201110238868
公開日2011年12月14日 申請日期2011年8月19日 優(yōu)先權日2011年8月19日
發(fā)明者何健宏, 王世金 申請人:廣東金型重工有限公司