本發明屬于鋼板生產技術領域，具體涉及一種含氮塑料模具寬厚扁鋼及其制備方法。

　　背景技術：

　　塑料制品業近年來發展非常迅速，在塑料成型加工中，模具的質量對產品的保證作用是不言而喻的；而塑料成型模具由于結構復雜、尺寸精度較高、加工難度大、價格相對比較昂貴，適當的選用模具材料對于保證加工質量和模具使用壽命有重要的意義。國內外資料表明，模具鋼材的性能水平，材質的優劣和熱處理工藝的選用是影響模具壽命的主要因素；隨著塑料工業的發展，對塑料模具鋼提出了大型化，高精度、多功能、復合型的發展要求。

　　cn201710605750.5公開了一種塑料模具用寬厚扁鋼及其制備方法，具體公開了一種厚度為100～200mm，寬度為310～710mm的模具鋼。由于模具鋼錠疏松、偏析嚴重以及受錠型限制，導致最終寬度規格受到限制；并且在生產過程中必須進行中間坯均勻化退火，生產成本較高。

　　cn201811208625.1公開了一種含氮塑料模具扁鋼及其生產方法，所述模具鋼的化學成分為：按重量百分比計，c0.35～0.45％、si0.3～0.5％、mn0.3～0.6％、cr13.0～14.0％、n0.06～0.08％，其余為fe和不可避免的雜質；厚度為180mm或130mm。

　　cn201811433208.7公開了一種高氮高鉻塑料模具鋼及其冶煉和熱處理方法，所述模具鋼，按重量百分比計，其化學成分為：c0.25～0.35％、si0.45～0.8％、mn0.4～0.7％、cr16.5～17.5％、ni0.1～0.3％、mo0.1～0.5％、n0.06～0.10％，其余為fe及不可避免的雜質元素。

　　由于生產氮含量較高，同時厚度為40～80mm、寬度為1200～1400mm的塑料模具鋼的難度較大，不僅難滿足良好的平直度和表面質量要求，而且對于寬度和長度方向力學性能和顯微組織的均勻性也難以保證。

　　技術實現要素：

　　本發明的目的在于一種氮含量較高，同時厚度為40～80mm、寬度為1200～1400mm的塑料模具鋼及其制備方法。

　　本發明首先提供了一種含氮塑料模具寬厚扁鋼的制備方法，包括以下步驟：鐵水預處理、轉爐冶煉、lf爐精煉、連鑄，得連鑄坯，連鑄坯經過加熱、除磷、定寬和軋制后，退火處理得到塑料模具寬厚扁鋼；

　　其中，所述連鑄坯的化學成分為：按重量百分比計，c0.35～0.45％、si0.8～1.5％、mn0.3～0.6％、cr13.0～14.0％、mo0.05～0.08％、n0.06～0.15％，ni0.05～0.8％，其余為fe和不可避免的雜質；

　　所述連鑄坯的斷面尺寸為：總寬度為1600mm，倒角角度為20度，倒角后寬度為1400mm，鑄坯厚度為240mm。

　　其中，上述含氮塑料模具寬厚扁鋼的制備方法，所述雜質中ni≤0.2％，al≤0.02％，p≤0.022％，s≤0.005％，o≤0.003％，h≤0.0002％。

　　其中，上述含氮塑料模具寬厚扁鋼的制備方法，所述連鑄滿足以下至少一項：

　　中間包鋼水過熱度為30～50℃；

　　連鑄坯拉速為0.9～1.2m/min；

　　連鑄坯定尺長度為7～10m。

　　其中，上述含氮塑料模具寬厚扁鋼的制備方法，所述加熱分為3段：①預熱段，溫度550±10℃，加熱時間為4～5h；②加熱段，溫度830±10℃，加熱時間為5～6h；③均熱段，溫度1210±10℃，加熱時間為8～10h。

　　其中，上述含氮塑料模具寬厚扁鋼的制備方法，所述除磷滿足以下至少一項：

　　連鑄坯以1～1.5m/s的速度送至高壓除磷箱的入口；

　　除磷過程中連鑄坯的運行速度為0.4～0.7m/s；

　　除磷后，連鑄坯的溫度為1000～1100℃。

　　其中，上述含氮塑料模具寬厚扁鋼的制備方法，所述定寬滿足以下至少一項：

　　連鑄坯的運行速度為300～400mm/步；

　　減寬量為150～200mm。

　　其中，上述含氮塑料模具寬厚扁鋼的制備方法，所述軋制的次數為4～5道次，每道次的壓下量為25～45mm，軋制速度為0.3～1.0m/s。

　　其中，上述含氮塑料模具寬厚扁鋼的制備方法，所述軋制時，第1軋制道次的壓下量為25～30mm，軋制速度為0.3～0.5m/s，第2軋制道次的壓下量為35～40mm，軋制速度為0.4～0.7m/s，第3軋制道次的壓下量為40～45mm，軋制速度為0.5～0.8m/s，第4軋制道次的壓下量為40～45mm，軋制速度為0.6～0.9m/s，第5軋制道次的壓下量為35～40mm，軋制速度為0.7～1.0m/s。

　　其中，上述含氮塑料模具寬厚扁鋼的制備方法，所述球化退火為：軋制后扁鋼溫度為845±10℃，裝入退火爐，以85～110℃/h的速度升溫至930±10℃，保溫3h，之后隨爐冷卻到730±10℃，保溫5h，再隨爐冷卻至500℃，出爐空冷至室溫。

　　本發明還提供了上述含氮塑料模具寬厚扁鋼的制備方法制備的含氮塑料模具寬厚扁鋼。

　　其中，上述的含氮塑料模具寬厚扁鋼，厚度為40～80mm，寬度為1200～1400mm。

　　與現有技術相比，本發明的有益效果是：

　　本發明通過設計連鑄坯斷面形狀，可以有效控制連鑄坯邊部質量，大量減輕或消除邊角裂紋的產生；并且在定寬壓力機定寬后，減輕連鑄坯橫截面狗骨高度，進而控制平輥軋制過程中的寬展，保證板型平直度。

　　本發明通過設計連鑄坯斷面形狀并配合軋制過程中溫度、每道次壓下量以及軋制速度的控制，定寬過程中寬度的控制，生產厚度為40～80mm、寬度為1200～1400mm的大寬幅厚扁鋼，既能解決邊部質量問題，又能保證力學性能和顯微組織的均勻性，具有極高的推廣應用價值。

　　附圖說明

　　圖1為連鑄坯的斷面形貌；

　　圖2為實施例1制備的塑料模具寬厚扁鋼邊部的退火組織；

　　圖3為實施例1制備的塑料模具寬厚扁鋼心部的退火組織；

　　圖4為實施例2制備的塑料模具寬厚扁鋼邊部的退火組織；

　　圖5為實施例2制備的塑料模具寬厚扁鋼心部的退火組織。

　　具體實施方式

　　具體的，一種含氮塑料模具寬厚扁鋼的制備方法，包括以下步驟：鐵水預處理、轉爐冶煉、lf爐精煉、連鑄，得連鑄坯，連鑄坯經過加熱、除磷、定寬和軋制后，退火處理得到塑料模具寬厚扁鋼；

　　其中，所述連鑄坯的化學成分為：按重量百分比計，c0.35～0.45％、si0.8～1.5％、mn0.3～0.6％、cr13.0～14.0％、mo0.05～0.08％、n0.06～0.15％，ni0.05～0.8％，其余為fe和不可避免的雜質；

　　所述連鑄坯的斷面尺寸為：總寬度為1600mm，倒角角度為20度，倒角后寬度為1400mm，鑄坯厚度為240mm。

　　其中，上述含氮塑料模具寬厚扁鋼的制備方法，所述雜質中ni≤0.2％，al≤0.02％，p≤0.022％，s≤0.005％，o≤0.003％，h≤0.0002％。

　　本發明通過設計連鑄坯的斷面，可以控制連鑄坯邊部質量，大量減輕或消除邊角裂紋的產生；同時在定寬壓力機定寬后，減輕連鑄坯橫截面狗骨高度，進而控制平輥軋制過程中的寬展，保證板型平直度。

　　為了保證連鑄坯心部的變形量，需在除磷后將連鑄坯的溫度控制在1000～1100℃。如果連鑄坯在除磷的時候運行速度過快，那么除磷后連鑄坯的溫度就達不到1000～1100℃，因此，連鑄坯在除磷前以1～1.5m/s的速度送至高壓除磷箱的入口；除磷過程中連鑄坯的運行速度為0.4～0.7m/s。

　　本發明方法中，所述定寬時，連鑄坯按照“-走-停-走-停-”的方式送進，一個“走-停”為一步，運行速度為300～400mm/步。定寬過程中，兩側錘頭對稱運動，保證連鑄坯中心線與軋線重合。

　　本發明方法中，軋制的次數為4～5道次，如果軋制4道次就達到成品規格，那么第5軋制道次空過。

　　下面結合實施例對本發明的具體實施方式做進一步的描述，并不因此將本發明限制在所述的實施例范圍之中。

　　實施例1

　　一種含氮塑料模具寬厚扁鋼的軋制方法，按質量百分比其化學組成如下：

　　c0.35％、si1.1％、mn0.55％、cr13.8％、ni0.2％、mo0.08％、n0.1％、p0.020％、s0.004％，其余為fe和其他不可避免的雜質。

　　上述成分鋼水按以下流程獲得圖1所示斷面的連鑄坯：

　　鐵水預處理→轉爐→lf爐→中間包澆注。其中，中間包開澆鋼水溫度為1465℃，連鑄坯拉速保持在1m/min，定尺長度為10m。

　　連鑄坯通過加熱、除磷、定寬和軋制制備得到厚度為60mm，寬度為1375mm的塑料模具寬厚扁鋼。

　　連鑄坯加熱過程如下：

　　(1)冷坯入爐；

　　(2)預熱段，爐溫540℃，停留時間4.5h；

　　(3)加熱段，爐溫820℃，停留時間5.8h；

　　(4)均熱段，爐溫1210℃，停留時間9.5h。

　　除磷過程如下：

　　(1)連鑄坯出爐，通過運輸輥道以1.5m/s的速度送往高壓水除磷箱入口。

　　(2)將輥道速度降至0.4m/s通過高壓水除磷箱。

　　(3)連鑄坯出爐后，表面溫度為1020℃。

　　定寬過程如下：

　　(1)減寬量為200mm，兩側錘頭對稱運動，保證連鑄坯中心線與軋線重合。

　　(2)連鑄坯按走-停-走-停的方式送進，速度按400mm/步控制，一步即一個走-停。

　　軋制過程如下：

　　(1)軋機出入口除磷測溫，連鑄坯表面溫度保持在1050℃。

　　(2)按表1工藝軋制至成品規格為60mm×1375mm，軋后通長無明顯彎曲，無表面裂紋、左右兩側厚度差最大為1.5mm。

　　表1實施例1軋制工藝

　　將軋制完得到的厚度為50mm，寬度為1400mm塑料模具寬厚扁鋼直接進行球化退火處理：軋后扁鋼表面溫度為845±10℃，裝入退火爐，以95±10℃/h的速度升溫至930±10℃，保溫3h，之后隨爐冷卻到730±10℃，保溫5h，再隨爐冷卻至500℃，出爐空冷至室溫。

　　退火處理后塑料模具寬厚扁鋼的邊部組織如圖2所示，心部組織如圖3所示。從圖2和圖3中可以看出，本發明制備的塑料模具寬厚扁鋼的顯微組織中無粗大共析碳化物存在，球化后的碳化物彌散均勻的分布在鐵素體基體上。

　　實施例2

　　一種含氮塑料模具寬厚扁鋼的軋制方法，按質量百分比其化學組成如下：

　　c0.42％、si0.9％、mn0.52％、cr13.5％、ni0.4％、mo0.05％、n0.08％、p0.021％、s0.005％，其余為fe和其他不可避免的雜質。

　　上述成分鋼水按以下流程獲得圖1所示斷面的連鑄坯：

　　鐵水預處理→轉爐→lf爐→中間包澆注，其中，中間包開澆鋼水溫度為1465℃，連鑄坯拉速保持在1.2m/min，定尺長度為8m。

　　連鑄坯通過加熱、除磷、定寬和軋制制備得到厚度為50mm，寬度為1400mm的塑料模具寬厚扁鋼。

　　連鑄坯加熱過程如下：

　　(1)冷坯入爐.

　　(2)預熱段，爐溫560℃，停留時間4h。

　　(3)加熱段，爐溫830℃，停留時間6h。

　　(4)均熱段，爐溫1220℃，停留時間10h。

　　除磷過程如下：

　　(1)連鑄坯出爐，通過運輸輥道以1.2m/s的速度送往高壓水除磷箱入口。

　　(2)將輥道速度降至0.6m/s通過高壓水除磷箱。

　　(3)連鑄坯出爐后，表面溫度為1080℃。

　　定寬過程如下：

　　(1)減寬量為150mm，兩側錘頭對稱運動，保證連鑄坯中心線與軋線重合。

　　(2)連鑄坯按走-停-走-停的方式送進，速度按350mm/步控制。

　　軋制過程如下：

　　(1)軋機出入口除磷測溫，連鑄坯表面溫度保持在1020℃。

　　(2)按表2工藝軋制至成品規格為50mm×1400mm，軋后通長無明顯彎曲，無表面裂紋、左右兩側厚度差最大為1.43mm。

　　表2實施例2軋制工藝

　　將軋制完得到的厚度為50mm，寬度為1400mm塑料模具寬厚扁鋼直接進行球化退火處理：軋后扁鋼表面溫度為845±10℃，裝入退火爐，以90±10℃/h的速度升溫至930±10℃，保溫3h，之后隨爐冷卻到730±10℃，保溫5h，再隨爐冷卻至500℃，出爐空冷至室溫。

　　退火處理后的塑料模具寬厚扁鋼的邊部組織如圖4所示，心部組織如圖5所示。從圖4和圖5中可以看出，本發明制備的塑料模具寬厚扁鋼的顯微組織中無粗大共析碳化物存在，球化后的碳化物彌散均勻的分布在鐵素體基體上。

　　技術特征：

　　技術總結

　　本發明屬于鋼板生產技術領域，具體涉及一種含氮塑料模具寬厚扁鋼的制備方法，包括以下步驟：鐵水預處理、轉爐冶煉、LF爐精煉、連鑄，得連鑄坯，連鑄坯經過加熱、除磷、定寬和軋制后，球化退火處理得到塑料模具寬厚扁鋼。本發明通過設計連鑄坯斷面形狀并配合軋制過程中溫度、每道次壓下量以及軋制速度的控制，定寬過程中寬度的控制，生產厚度為40～80mm、寬度為1200～1400mm的大寬幅厚扁鋼，既能解決邊部質量問題，又能保證力學性能和顯微組織的均勻性，具有極高的推廣應用價值。

　　技術研發人員：肖強;李俊洪;吳欣容;蔡武

　　受保護的技術使用者：攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司

　　技術研發日：2019.07.03

　　技術公布日：2019.08.30