本發(fā)明屬于鋼種生產(chǎn)方法技術(shù)領(lǐng)域，特別提供了一種連鑄電渣生產(chǎn)4cr5mosiv1模具用鋼的方法。

背景技術(shù)：

模具鋼材是模具加工制造業(yè)中的重要材料，其直接影響模具加工、模具質(zhì)量以及產(chǎn)品質(zhì)量。用模具加工成型零件具有生產(chǎn)效率高、質(zhì)量好、節(jié)約材料和成本低等一系列優(yōu)點，應(yīng)用范圍極其廣泛。熱作模具鋼是一類重要的模具材料，由于熱作模具是在高溫下長時間工作的，隨著服役時間的延長其組織將發(fā)生變化，性能也會相應(yīng)地發(fā)生改變，因此，這就要求熱作模具鋼具有良好的強韌性、冷熱疲勞性能及高溫?zé)岱€(wěn)定性等。

4cr5mosiv1相當(dāng)于astm中的h13、din標(biāo)準(zhǔn)中1.2344、jis標(biāo)準(zhǔn)中的skd61、iso中的40crmov5等牌號，是既可用于熱鍛模具，又可用于熱擠壓模具，還可以用于壓鑄模具的中合金熱作模具鋼。其中4cr5mosiv1鋼作為模具用鋼的典型鋼種，在模具加工制造業(yè)中得到了長足地發(fā)展和廣泛地應(yīng)用。4cr5mosiv1鋼是一種5％cr系中的中碳合金熱作模具鋼，其被大量地應(yīng)用于熱鍛模具加工領(lǐng)域。該4cr5mosiv1鋼具有優(yōu)異的韌性和良好的冷熱疲勞性能，其在600℃工作條件下與室溫下的機械性能基本相同，適合用于制造工作溫度為600℃，對韌性和塑性都具有較高要求的模具。4cr5mosiv1最早由美國在上世下半葉開發(fā)，由于其具有十分優(yōu)異的淬透性，以及韌性好、耐磨性高、抗熱疲勞好等特點，在熱作模具鋼中，4cr5mosiv1鋼的綜合性能表現(xiàn)十分突出，因此，它迅速被生產(chǎn)廠家所接受并成為主流熱作模具鋼，并陸續(xù)被世界各發(fā)達(dá)國家所采用。4cr5mosiv1鋼的主要特性是：具有高的淬透性和高的韌性；優(yōu)良的抗熱裂能力，具有中等耐磨損能力，熱處理的變形小，中等和高的切削加工性，中等抗脫碳能力。

基于上述的鋼種特性，國內(nèi)外都正在努力探究和拓展制造方法，以獲得具有較低冶煉成本、合金化最合理的、具有最佳組織結(jié)構(gòu)及優(yōu)良綜合性能的4cr5mosiv1鋼。目前4cr5mosiv1鋼的現(xiàn)有生產(chǎn)工藝主要有以下3種：

(1)電爐(轉(zhuǎn)爐)→爐外精煉→模鑄→鍛打→熱處理，是最為傳統(tǒng)的一種方式。自80年代以來，國內(nèi)大部分特殊鋼廠都采用這種方法，它是較為傳統(tǒng)的一種工藝模式。

(2)電爐→爐外精煉→模鑄→初軋棒材→熱處理，這種生產(chǎn)工藝采用以軋代鍛工藝使得生產(chǎn)能耗降低較多，同時生產(chǎn)收得率也有所提高。

(3)電爐→爐外精煉→模鑄→電渣重熔→鍛打→熱處理，這樣的工藝通常是為了生產(chǎn)純凈度要求更高、致密度、綜合性能均勻以及偏析程度較好的用途材料，其也是目前世界上公認(rèn)生產(chǎn)高品質(zhì)h13模具用鋼最廣泛的工藝流程。

但是，上述三種生產(chǎn)工藝都存在較多缺點。第一，通過模鑄工藝生產(chǎn)鋼錠，4cr5mosiv1模具用鋼的成材率受到一定限制；第二，通過鍛造方式來生產(chǎn)4cr5mosiv1模具用鋼，雖然可以有效地改善鋼坯內(nèi)部組織，但是鍛造方式的生產(chǎn)效率較低，并且成品模具用鋼的尺寸精度不高；第三，模鑄+電渣重熔鋼錠生產(chǎn)的高端用途產(chǎn)品，其生產(chǎn)成本較高。

隨著汽車制造、設(shè)備制造等行業(yè)的迅猛增長，4cr5mosiv1模具用鋼應(yīng)用于民用領(lǐng)域的市場需求量也隨之增長，因此，能夠獲得一種高效率、高品質(zhì)及低成本的4cr5mosiv1模具用鋼生產(chǎn)工藝成為了相關(guān)生產(chǎn)企業(yè)的為之努力的方向。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種連鑄電渣生產(chǎn)4cr5mosiv1模具用鋼的方法，采用連鑄中方坯+電渣重熔+以軋代鍛工藝，制造生產(chǎn)4cr5mosiv1模具用鋼，既保證了4cr5mosiv1模具用鋼的各項綜合力學(xué)性能，又提高了4cr5mosiv1模具用鋼的成材率，從而降低了生產(chǎn)成本并提升生產(chǎn)效率。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種連鑄電渣生產(chǎn)4cr5mosiv1模具用鋼的方法，包括如下步驟：電弧爐冶煉鋼水、鋼包精煉爐精煉鋼水、真空脫氣爐精煉鋼水、連鑄235mm×265mm中方坯、電渣重熔、加熱軋制、退火，所述步驟中的鋼水成分按質(zhì)量百分比計控制為c：0.37～0.43％、mn：0.30～0.50％、si：0.90～1.20％、p：＜0.025％、s：0.010％、cr：4.80～5.50％、mo：1.20～1.50％、v：0.90～1.10％、cu：＜0.25％、ni：＜0.25％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

進(jìn)一步地，電爐冶煉鋼水步驟采用廢鋼加鐵水作為爐料，按質(zhì)量百分比計，廢鋼占10～30％，鐵水占70～90％；配c量1.10～1.30％，氧氣氧化，激烈沸騰、自動流渣，氧化溫度1550～1580℃，脫碳重量0.25～0.30％，出鋼時候，c為0.05～0.25％，p≤0.010％，溫度1630～1670℃，出鋼1/4～1/3時加入渣料、預(yù)脫氧劑、鐵合金。

進(jìn)一步地，鋼包精煉爐精煉鋼水步驟分批加入c粉、fesi粉2～4kg/t脫氧劑，每批間隔時間5～10min；全分析后繼續(xù)擴散脫氧，保持還原氣氛至吊包，白渣保持時間20min；脫氧后按控制成分下限c:0.37％、mn：0.30％、si：0.90％、cr：4.80％、mo：1.20％、v：0.90％，加入烘烤的鉻鐵、鉬鐵、釩鐵合金，將成分調(diào)整到目標(biāo)含量，即c：0.39％、mn：0.40％、si：1.00％、p：0.015％、s：0.005％、cr：5.05％、mo：1.40％、v：1.00％；全程控制氬氣壓力0.2～0.3mpa，防止鋼水裸露造成二次氧化。

進(jìn)一步地，真空脫氣爐精煉鋼水步驟中，入真空脫氣爐溫度1630～1660℃，真空度達(dá)到100pa以下，保持時間15～25min；破真空后終脫氧，喂入casi線0.5kg/t；喂線后靜吹氬時間20～30min，氬氣壓力0.1～0.3mpa，以渣面微動，鋼水不裸露為準(zhǔn)，防止二次氧化；吊包溫度控制在1560～1570℃。

進(jìn)一步地，連鑄步驟中，大包第一爐溫度1565～1575℃、連澆1545～1555℃，中間包溫度1515～1525℃，拉速0.80～0.85m/min，二冷水比水量0.23l/kg，結(jié)晶器電磁攪拌電流400a，末端電磁攪拌電流330a，頻率8hz；全過程保護(hù)澆鑄，結(jié)晶器保護(hù)渣使用中碳鋼保護(hù)渣；鑄坯切割采用自動加人工相結(jié)合的方式，連鑄坯紅鋼墊底，上壓兩爐鑄坯保證平直度，保溫時間30～40h。

進(jìn)一步地，電渣重熔步驟中，制造為235mm×265mm連鑄坯；結(jié)晶器尺寸為上口630mm×下口660mm×高1600mm，結(jié)晶器上口設(shè)有氬氣密封圈，并作如下控制要點：

1)渣系渣量：采用二元渣，渣比caf2：al2o3＝70％：30％，渣量：100kg；

2)設(shè)定電流：12500a；設(shè)定電壓：61v；

3)鋼錠冷卻方式：模冷60min，罩冷48h。

進(jìn)一步地，加熱軋制步驟中，加熱采用四角燒嘴換熱式均熱爐加熱，加熱溫度1230℃，保溫時間12～14h；軋制采用的是800初軋機，650精軋機，其中初軋溫度1050～1080℃，連軋溫度960～1000℃，減小軋機輥道冷卻水流量，避免鋼材開裂。

進(jìn)一步地，退火步驟中，軋制結(jié)束后在保溫12h后進(jìn)行退火熱處理，控制退火溫度為870℃，退火保溫5h，然后冷卻至500℃出爐空冷。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于，采用連鑄中方坯+電渣重熔工藝生產(chǎn)4cr5mosiv1模具用鋼，摒棄了現(xiàn)有技術(shù)中所采用的模鑄+電渣重熔方法，而是采用連鑄中方坯+電渣重熔+以軋代鍛工藝生產(chǎn)，在大大提高高端4cr5mosiv1模具用鋼的成材率并降低生產(chǎn)成本的同時，還保證了所獲得的4cr5mosiv1模具用鋼在成分控制、低倍組織，金相組織，非金屬夾雜物、顯微硬度及綜合力學(xué)性能等方面都與采用現(xiàn)有模鑄+電渣重熔工藝所制造的4cr5mosiv1模具用鋼相當(dāng)，滿足4cr5mosiv1模具用鋼的市場需求。

與現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)4cr5mosiv1模具用鋼相比較，本發(fā)明所述的采用連鑄中方坯+電渣重熔工藝生產(chǎn)4cr5mosiv1模具用鋼的方法所具備的優(yōu)點如下：

1)各項綜合力學(xué)性能優(yōu)良；

2)非金屬夾雜物含量低，鋼材純凈度高；

3)生產(chǎn)工藝實施簡單；

4)鋼材成材率高，提高經(jīng)濟效益；

5)提高產(chǎn)品質(zhì)量水平。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實施例、

采用本發(fā)明的技術(shù)方案制造4cr5mosiv1模具用鋼的實際生產(chǎn)步驟如下：

1)電爐冶煉

44.3t鐵水配6t廢鋼；氧氣氧化，激烈沸騰、自動流渣，氧化溫度1578℃，出鋼時c為0.10％，p為0.005％，其它殘余元素合格，溫度1673℃，出鋼1/4時加入渣料300kg，預(yù)脫氧劑鋁鐵80kg。

2)lf精煉

全程吹氬，采用活性石灰450kg，氧化鋁球200kg造渣，使用碳粉、硅鐵粉2～4kg/t粉狀脫氧劑，每批間隔時間5～10min。白渣精煉，保持還原氣氛至吊包，白渣保持時間不少于20min。脫氧良好后按控制成分下限加入烘烤的鉻鐵、鉬鐵、釩鐵等合金，將成分調(diào)整到目標(biāo)。全程控制氬氣壓力0.2～0.3mpa，防止鋼水裸露造成二次氧化。吊包溫度1665℃。

3)vd真空脫氣

入vd溫度1654℃，真空度達(dá)到100pa以下，保持時間15min。破真空后終脫氧，喂入casi線120m。喂線后靜吹氬時間30min，氬氣壓力0.1～0.3mpa，以渣面微動，鋼水不裸露為準(zhǔn)，防止二次氧化。吊包溫度1565℃。

4)連鑄

大包第一爐溫度1560℃,中間包溫度1520～1530℃，拉速0.80m/min，二冷水比水量0.23l/kg，結(jié)晶器電磁攪拌電流400a，末端電磁攪拌電流330a，頻率8hz。

5)電渣重熔

采用兩節(jié)3.2m長235mm×265mm連鑄坯并排焊接作為電極，焊接前要將鑄坯表面進(jìn)行修磨，清除表面氧化鐵皮；使用輔助電極將二元渣(caf2+al2o3)100kg熔化，熔化后升溫10min轉(zhuǎn)為自耗電極，并調(diào)整電流正常熔煉，電流12500a，電壓61v；熔煉后電渣錠模冷60min，罩冷48h。

6)加熱軋制

加熱溫度1230℃，保溫時間14h。初軋溫度1080℃，終軋溫度980℃；軋制規(guī)格≤ф180mm。

7)退火

軋制結(jié)束后在保溫12h后進(jìn)行退火熱處理，退火溫度為870℃，退火保溫6h，500℃出爐空冷。