一种耐高温和高韧性的热作模具钢及其生产工艺的制作方法

技术特征：
1.一种耐高温和高韧性的热作模具钢，其特征在于，所述的热作模具钢由如下重量百分比的成分组成：c:0.31～0.42％；si：0.17～0.28％；mn：0.40～0.60％；cr：4.90～5.15％；mo:2.40～2.65％；v：0.55～0.60％；ni：0.20～0.35％；p≤0.01％；s≤0.003％；cu≤0.10％；[h]≤1.5ppm；[o]≤18ppm；[n]≤75ppm；fe余量。2.一种如权利要求书1所述的耐高温和高韧性的热作模具钢的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：s1电炉冶炼、精炼、真空脱气、二次真空脱气：将重量百分比为c:0.31～0.42％；si：0.17～0.28％；mn：0.40～0.60％；cr：4.90～5.15％；mo:2.40～2.65％；v：0.55～0.60％；ni：0.20～0.35％；p≤0.01％；s≤0.003％；cu≤0.10％；[h]≤1.5ppm；[o]≤18ppm；[n]≤75ppm；fe余量的钢料放入电炉中冶炼成钢水，再将制成的钢水放入精炼炉中精炼，最后在vd钢包精炼炉内对钢水进行真空脱气与二次真空脱气处理；s2浇注φ520mm(平均直径)自耗电极：将s1步骤中进行二次真空脱气处理后的钢水浇注到模具内，冷却成型后得到平均直径为520mm的自耗电极电极坯，浇注过程中采用氩气保护浇注并使用封闭式氩气保护罩；s3退火：自耗电极电极坯再结晶退火；s4锯切冒口：切割掉s3步骤中自耗电极电极坯的冒口和浇道制得自耗电极；s5电极焊接：将s4步骤中的自耗电极抛光至见金属色，然后将假电极与自耗电极焊接；s6电渣重熔φ710mm(平均直径)锭：对自耗电极进行电渣重熔，得到钢锭；s7高温锻造均质化：对s6步骤中的钢锭进行高温锻造加工，形成一均质化锻件；s8锻后球化退火：对s7步骤中的锻件进行球化退火处理；s9判切：对s8步骤中的锻件切割取样，用于检验；s10超细化处理：对s8步骤中的锻件进行超细化处理；s11精整、探伤、检验：对锻件进行表面精整加工后进行喷丸处理，通过ut检测锻件内部缺陷，最后对锻件进行理化检验和尺寸检验；s12入库：检验合格后入库并登记。3.根据权利要求2所述的一种耐高温和高韧性的热作模具钢的生产工艺，其特征在于，所述s1的电炉冶炼步骤中：s101在钢料的熔化期氧气压力控制在0.42～0.55mpa，保持温度≥1561℃，并配[mo]至下限；s102氧化期氧气压力控制在0.61～0.79mpa，吹氧氧化脱碳去磷；s103氧化期末加90kg si
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mn合金或c
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mn合金，钢水净沸腾时间≥5.5min；s104当满足温度大于1650℃，磷含量≤0.001％的条件时，进行拉渣；s105加稀薄渣料295kg的cao和75kg的caf2推渣化匀；s106开出电炉炉体加fecr；s107吹氧化铬，要求氧压≥0.85mpa；s108预还原：飘入fe
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si粉3.5
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5.5kg/t钢，至渣转色变稀；s109插入al 0.48kg/t，补加稀薄渣料520kg cao和105kg caf2，推渣均匀加c
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si粉和c
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al粉各3.5
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5.5kg/t还原造白渣；s110调整[c]、[mn]、[cr]、[mo]、[ni]的含量；
s111当满足温度≥1620℃，渣况转白，合金加入时间≥8.5分钟，钢包中加al 1.1kg/t后出钢。4.根据权利要求2所述的一种耐高温和高韧性的热作模具钢的生产工艺，其特征在于，所述s1的精炼步骤中：s112加热精炼炉，并加渣料cao 495kg、caf
2 75kg和c
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si粉还原调整渣系，总体渣量按出钢量的5％控制；s113当温度满足≥1570℃且渣白时，加入[v]调整成份，取样分析；s114当温度满足≥1650℃，白渣时间≥30min时，加入火砖块2.2～3.1kg/t调整好炉渣流动性，喂al线。5.根据权利要求2所述的一种耐高温和高韧性的热作模具钢的生产工艺，其特征在于，所述s1的真空脱气、二次真空脱气步骤中：vd钢包精炼炉内真空度达66pa，保真空时间≥18min，[h]≤1.5ppm、[n]≤60ppm，二次真空脱气处理12分钟，二次真空脱气后镇静软吹氩时间15～30分钟。6.根据权利要求2所述的一种耐高温和高韧性的热作模具钢的生产工艺，其特征在于：所述假电极的直径为299mm，假电极与自耗电极之间的焊缝有效高度≥32mm，其采用er50
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6的焊丝焊接，所述焊缝的上下两端分别设有上引弧板和下引弧板，所述下引弧板采用外圆直径为820mm且厚为10mm的q235板，所述上引弧板采用尺寸≥300*300mm且厚度≥15mm的一块与自耗电极同钢种钢板，引弧时间85min；11hz加渣25min，16hz至加渣结束，加渣时间50min；自耗电极重量到达390kg时进入补缩，剩余35kg时结束熔炼，熔化率7.5kg/min，补缩时间65
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85min；冷却：模冷100分钟，扣罩缓冷≤3.5天；冷却后脱罩割除引弧板。7.根据权利要求2所述的一种耐高温和高韧性的热作模具钢的生产工艺，其特征在于：所述s2中的液相线温度为1490℃，模具的模温控制在40～60℃，浇注过热度控制在45～55℃。

技术总结
本发明涉及模具钢技术领域，具体为一种耐高温和高韧性的热作模具钢及其生产工艺，热作模具钢由如下重量百分比的成分组成：C:0.31～0.42％；Si：0.17～0.28％；Mn：0.40～0.60％；Cr：4.90～5.15％；Mo:2.40～2.65％；V：0.55～0.60％；Ni：0.20～0.35％；P≤0.01％；S≤0.003％；Cu≤0.10％；[H]≤1.5ppm；[O]≤18ppm；[N]≤75ppm；Fe余量，本发明中优化了热作模具钢的原料配占比，在电炉冶炼、精炼、真空脱气和二次真空脱气步骤中，将C、Mn、Cr、Si、V、Mo以及Ni等元素的含量限制在精准的调控范围内，真空脱气和二次真空脱气进一步降低了钢液中N、H、O气体元素含量，本发明相比常规的热作系列模具钢相比提高了耐高温性能和抗回火性能。能。能。


技术研发人员：潘少俊 潘金炼
受保护的技术使用者：昆山东大特钢制品有限公司
技术研发日：2021.07.05
技术公布日：2021/11/4